阶跃光纤特性CAD的研制

论文摘要

CAD（Computer-Aided Design）是20世纪全球最杰出的工程技术成果之一,它具有提高设计水平、缩短产品开发周期、增强行业竞争能力等优点。随着计算机硬件的快速发展、并行、高性能计算机的普及,CAD技术已经广泛应用于航空航天、电子、机械、建筑、轻纺、化工、交通、影视、教育等各个领域,并取得了明显的经济效益和社会效益。但是,光纤通信方面的CAD软件,尤其是我国的CAD软件,发展极不成熟。并且,目前产品化的光纤通信CAD还处于国外垄断阶段,所以国内光纤通信CAD软件的研究就成为必需。本文运用VC、MATLAB和MATCOM等开发语言和开发工具,编写了FIBERCAD软件,既作为光纤通信方面的专业软件,也为光纤通信CAD的开发摸索一点经验。该软件主要功能有:介绍了光纤的基本结构,通过光纤的纤芯包层折射率、纤芯半径、工作频率等参数能求解数值孔径、归一化工作频率等光纤光线理论的基本参数。能通过光纤的芯包折射率、纤芯半径等参数图解求解阶跃光纤本征值方程、传播常数及归一化本征值与归一化频率的关系图,并能直观的演示各导波模的阶跃光纤光波场模式图。能通过光纤基本参数或归一化工作频率直接求解弱导光纤的特定传输模式的功率分布图及具体值。该软件测试达到了较好的效果,界面美观,使用方便,数值计算精确,图形直观可靠,但它的应用范围有限,我们还在对该软件作进一步的完善。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1-1 选题背景
• 1-1-1 CAD技术概述
• 1-1-2 光纤与光纤通信概述
• 1-2 光电子领域C A D的发展与现状
• 1-2-1 国内光电子CAD发展现状
• 1-2-2 国外光电子CAD主要厂商
• 1-3 课题意义及主要工作
• 1-3-1 课题主要意义
• 1-3-2 本文主要工作
• 第二章 阶跃折射率光纤的理论基础
• 2-1 引言
• 2-2 阶跃折射率光纤的光线传播理论
• 2-2-1 光线在阶跃光纤中的传播路径
• 2-2-2 数值孔径
• 2-3 阶跃折射率光纤的波动理论
• 2-3-1 光纤中的电磁场方程
• 2-3-2 阶跃光纤的电磁场解
• 2-3-3 导波模的特征方程
• 2-4 弱导光纤的波动方程及其解
• 2-4-1 弱导光纤的本征值方程和光波场方程
• 2-4-2 导波模的截止条件
• 2-4-3 弱导光纤的线偏振模
• 2-4-4 弱导光纤功率分布
• 第三章 软件设计
• 3-1 总体规划
• 3-1-1 需要实现的功能
• 3-1-2 操作系统和开发工具的选择
• 3-2 MATLAB程序设计
• 3-2-1 图解法求解普通阶跃光纤的本征值方程
• 3-2-2 求解特定模式下的阶跃光纤传播常数β
• 3-2-3 求解弱导条件下归一化本征值U与归一化工作频率V函数关系图
• 3-2-4 求解弱导光纤功率分布
• 3-3 用MATCOM把MATLAB程序导入VC++程序中
• 3-4 VC++6. 0界面设计
• 3-4-1 主界面设计
• 3-4-2 求解光纤几何光学参数对话框的设计
• 3-4-3 本征值图解对话框的设计
• 3-4-4 求解传播常数对话框的设计
• 3-4-5 弱导条件下U-V图的显示
• 3-4-6 求解弱导光纤光功率分布对话框的设计
• 3-4-7 光纤基本结构对话框和光波场模式演示对话框的设计
• 第四章 软件实现与测试
• 4-1 主界面
• 4-2 菜单和工具栏及对话框的应用
• 4-2-1 光纤基本结构
• 4-2-2 求解几何光学参数
• 4-2-3 求解传播常数
• 4-2-4 求解弱导光纤功率分布
• 4-2-5 求解本征值方程
• 4-2-6 归一化本征值U和归一化工作频率V的关系图
• 4-2-7 光波场模式演示
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果