MATLAB光纤传播常数牛顿法数值计算与色散曲线可视化系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB实现光纤传播常数的高精度数值计算，采用牛顿迭代法求解光纤特征方程，自动生成传播常数与波长的对应关系，并可视化色散曲线，适用于光纤通信与波导分析。

详 情 说 明

光纤传播常数牛顿法数值计算与色散曲线可视化系统

项目介绍

本项目是一个专门用于光纤特性分析的数值计算系统，通过建立光纤特征方程并应用牛顿迭代法进行高精度求解。系统核心功能是计算不同波长下光纤的传播常数，并基于物理关系（β对波长的二阶导数）自动生成完整的光纤色散曲线。计算结果通过图形化界面直观展示，为光纤设计和性能分析提供可靠的数据支持。

功能特性

• 高精度数值计算：采用牛顿迭代法求解光纤特征方程，确保传播常数计算精度
• 自动化波长扫描：在用户指定波长范围内自动计算多个采样点的传播常数
• 色散参数计算：通过数值微分方法计算色散值（β对波长的二阶导数）
• 多维度结果展示：同时提供数值表格和图形化两种结果输出方式
• 收敛性监控：实时跟踪迭代过程，提供收敛性分析和计算精度评估
• 参数灵活配置：支持自定义光纤结构参数、材料属性和计算参数

使用方法

1. 参数设置：在指定区域输入光纤结构参数（纤芯半径、折射率分布参数等）
2. 材料定义：配置纤芯和包层的折射率值或折射率函数关系
3. 波长范围设定：指定计算的起始波长、终止波长和波长点数
4. 迭代参数配置：设置牛顿法的初始猜测值、容差阈值和最大迭代次数
5. 执行计算：启动计算流程，系统将自动完成所有波长点的计算
6. 结果查看：在结果面板查看数值表格，并通过图形窗口观察传播常数曲线和色散曲线

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 需要安装MATLAB基本工具箱
• 推荐内存：4GB以上
• 磁盘空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的全部核心功能，包括光纤特征方程的数学建模、牛顿迭代算法的具体实现、波长参数的循环处理机制、色散参数的数值微分计算、数据结果的存储管理以及多种可视化图形的生成与展示。该文件作为整个项目的执行入口，协调各计算模块的协同工作，确保从参数输入到结果输出的完整流程顺利执行。