论文开题报告：单模光纤中传输模式的理论分析

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：　信息科学与工程学院　　　　　　　　　　　　专业班级：　　09电科A　　　　

课题名称 单模光纤中传输模式的理论分析

1、 本课题的的研究目的和意义：单模光纤是最常用的通信光纤，研究其传输模式，是研究光通信的基础，本设计对其模式进行理论分析，在此基础上进行数值计算。熟悉光纤的边界条件，在此基础上推导模式的本征值方程，要求通过理论推导证实本征值方程的解与模式的关系，在此基础上通过MATLAB进行计算验证。由于多模光纤有强烈的模式色散，这个色散会严重限制光纤允许的最高传输速率和传输长度。比如多模光纤支持的速率一般只有几个Gbps，传输距离
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格走低，而其具有的传输距离远，抗干扰强，带宽大等特点。让其成为光纤市场的主流。
光波在单模光纤中传输模式的研究成果
光波是一种特定波长范围内的电磁波，当光在光纤中传播时，实质上就是电磁波在介质波导中的传播过程，因此，他必须满足麦克斯韦方程组。用波动理论分析光纤波导中的波，就是求满足边界条件的麦克斯韦方程组的解。
当波在几种介质组成的空间中传播时，根据传播方向上电磁场分量又可以分为TE波、TM波、EH波和HE波。TE波又称为横电波，TM波又称为横磁波，EH波和HE波称为混合波，在光纤中存在TE波、TM波、EH波和HE波四种波型。
2、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
3、 （1）研究内容：
4、 从麦克斯韦方程，亥姆霍兹方程出发，导出直角坐标系以及圆柱坐标系下的阶跃光纤（均匀波导）波动方程；
5、 对阶跃光纤中存在的各种模式及其截止条件进行系统分析；
6、 对纤芯与包层的物理约束条件的分析，利用边界条件求解波动方程，获得与各特定本征值相联系的本征方程；
7、 4.用MATLAB软件做出的图形来直观了解TEon,TMon,EHmn ，HEmn。
8、 （2）成果形式：
9、 论文形式。 10、
4、拟解决的关键问题：
1.直角坐标系以及圆柱坐标系下的阶跃光纤波动方程的推导
2. 利用边界条件求解波动方程，获得与各特定本征值相联系的本征方程
3. TEon,TMon,EHmn ，HEmn截止条件。

5、研究思路、方法和步骤：
研究中从麦克斯韦方程、亥姆霍兹方程出发，导出直角坐标系以及圆柱坐标系下的阶跃光纤（均匀波导）波动方程，进而在设定物理模型条件下，通过对纤芯与包层的物理约束条件的分析，利用边界条件求解波动方程，获得与各特定本征值相联系的本征方程，最后对阶跃光纤中存在的各种模式及其截止条件进行系统分析，在求解模式之前对模式进行分类，是横模和混合模两大类，即 模、 模、 模、 模。最后用MATLAB软件做出的图形来直观了解TEon,TMon,EHmn ，Hemn。











6、本课题的进度安排：
1. 调研两周；

2. 理论分析五周；

3. 数值计算及分析三周；

4. 论文书写及修改两周；

5． 答辩一周。

7、参考文献：
1.《纤维光学与光纤应用技术 》 北京理工大学出版社 迟泽英 程文 ……（未完，全文共2093字，当前仅显示1330字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题报告：单模光纤中传输模式的理论分析》）