MATLAB实现基于受激布里渊散射的光场相互作用模拟系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB完整模拟受激布里渊散射（SBS）物理过程，支持多介质环境下的光场传播分析、强度分布计算和频移特性研究。通过参数化配置和可视化功能，助力复杂光学效应的数值仿真。

详 情 说 明

基于受激布里渊散射效应的光场相互作用模拟系统

项目介绍

本项目是一个用于模拟受激布里渊散射（SBS）物理过程的完整数值仿真系统。系统通过求解非线性光学耦合波方程，能够精确模拟泵浦光与散射光在不同介质中的相互作用过程，分析光场传播特性、能量转移规律和频谱特性。该系统为非线性光学研究、光纤传感和激光系统设计提供了重要的数值分析工具。

功能特性

• 完整的SBS物理过程模拟：实现泵浦光和斯托克斯/反斯托克斯光的双向耦合传播
• 多参数化配置：支持光源参数、介质特性和模拟条件的灵活配置
• 先进的数值算法：采用分步傅里叶方法进行高效准确的数值求解
• 丰富的可视化输出：提供光场演化动态图、频谱分析和能量转换曲线
• 参数敏感性分析：评估关键物理参数对SBS效应的影响程度

使用方法

基本配置

1. 修改输入参数配置文件，设置泵浦光源特性（波长、功率、脉宽等）
2. 指定介质物理参数（折射率、声子寿命、非线性系数等）
3. 配置模拟参数（空间步长、时间步长、网格点数等）

运行模拟

执行主程序启动数值计算过程，系统将自动完成：

• 耦合波方程的离散化处理
• 时域-频域交替计算
• 光场演化数据记录

结果分析

模拟完成后，系统生成：

• 光场强度时空分布图
• 布里渊增益谱和频移特性图
• 能量转换效率曲线
• 参数敏感性分析报告

系统要求

硬件环境

• CPU：Intel i5及以上处理器
• 内存：8GB及以上（推荐16GB用于大型网格计算）
• 存储空间：至少1GB可用空间

软件环境

• MATLAB R2020a或更高版本
• 必要工具箱：信号处理工具箱、图像处理工具箱

文件说明

主程序文件整合了系统的核心计算流程，实现了受激布里渊散射模拟的完整数值求解框架。其主要功能包括：初始化物理参数和计算网格，构建非线性耦合波方程的具体形式，通过分步傅里叶方法进行时域推进求解，实时监控光场强度的演化过程，计算布里渊增益谱和频移特性，以及生成多种可视化结果和数据输出。该文件作为整个模拟系统的调度中心，协调各计算模块的顺序执行和数据传递。