論文開題報告：單模光纖中傳輸模式的理論分析

大學本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學院：　信息科學與工程學院　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級：　　09電科A　　　　

課題名稱 單模光纖中傳輸模式的理論分析

1、 本課題的的研究目的和意義：單模光纖是最常用的通信光纖，研究其傳輸模式，是研究光通信的基礎(chǔ)，本設(shè)計對其模式進行理論分析，在此基礎(chǔ)上進行數(shù)值計算。熟悉光纖的邊界條件，在此基礎(chǔ)上推導模式的本征值方程，要求通過理論推導證實本征值方程的解與模式的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上通過MATLAB進行計算驗證。由于多模光纖有強烈的模式色散，這個色散會嚴重限制光纖允許的最高傳輸速率和傳輸長度。比如多模光纖支持的速率一般只有幾個Gbps，傳輸距離
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格走低，而其具有的傳輸距離遠，抗干擾強，帶寬大等特點。讓其成為光纖市場的主流。
光波在單模光纖中傳輸模式的研究成果
光波是一種特定波長范圍內(nèi)的電磁波，當光在光纖中傳播時，實質(zhì)上就是電磁波在介質(zhì)波導中的傳播過程，因此，他必須滿足麥克斯韋方程組。用波動理論分析光纖波導中的波，就是求滿足邊界條件的麥克斯韋方程組的解。
當波在幾種介質(zhì)組成的空間中傳播時，根據(jù)傳播方向上電磁場分量又可以分為TE波、TM波、EH波和HE波。TE波又稱為橫電波，TM波又稱為橫磁波，EH波和HE波稱為混合波，在光纖中存在TE波、TM波、EH波和HE波四種波型。
2、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
3、 （1）研究內(nèi)容：
4、 從麥克斯韋方程，亥姆霍茲方程出發(fā)，導出直角坐標系以及圓柱坐標系下的階躍光纖（均勻波導）波動方程；
5、 對階躍光纖中存在的各種模式及其截止條件進行系統(tǒng)分析；
6、 對纖芯與包層的物理約束條件的分析，利用邊界條件求解波動方程，獲得與各特定本征值相聯(lián)系的本征方程；
7、 4.用MATLAB軟件做出的圖形來直觀了解TEon,TMon,EHmn ，HEmn。
8、 （2）成果形式：
9、 論文形式。 10、
4、擬解決的關(guān)鍵問題：
1.直角坐標系以及圓柱坐標系下的階躍光纖波動方程的推導
2. 利用邊界條件求解波動方程，獲得與各特定本征值相聯(lián)系的本征方程
3. TEon,TMon,EHmn ，HEmn截止條件。

5、研究思路、方法和步驟：
研究中從麥克斯韋方程、亥姆霍茲方程出發(fā)，導出直角坐標系以及圓柱坐標系下的階躍光纖（均勻波導）波動方程，進而在設(shè)定物理模型條件下，通過對纖芯與包層的物理約束條件的分析，利用邊界條件求解波動方程，獲得與各特定本征值相聯(lián)系的本征方程，最后對階躍光纖中存在的各種模式及其截止條件進行系統(tǒng)分析，在求解模式之前對模式進行分類，是橫模和混合模兩大類，即 模、 模、 模、 模。最后用MATLAB軟件做出的圖形來直觀了解TEon,TMon,EHmn ，Hemn。











6、本課題的進度安排：
1. 調(diào)研兩周；

2. 理論分析五周；

3. 數(shù)值計算及分析三周；

4. 論文書寫及修改兩周；

5． 答辯一周。

7、參考文獻：
1.《纖維光學與光纖應(yīng)用技術(shù) 》 北京理工大學出版社 遲澤英 程文 ……（未完，全文共2093字，當前僅顯示1330字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報告：單模光纖中傳輸模式的理論分析》）