基于MATLAB的光子晶体光纤准二维模场分布仿真工具

资 源 简 介

该项目利用MATLAB实现了基于有限差分频域法的光子晶体光纤电磁场数值计算，支持灵活配置光纤结构参数，可快速生成准二维模场强度分布图，并计算模式有效折射率等关键特征参数，适用于光纤设计与分析研究。

详 情 说 明

光子晶体光纤准二维模场分布仿真与分析系统

项目介绍

本项目是一个专门用于光子晶体光纤（PCF）模场特性仿真的计算系统。系统基于有限差分频域法（FDFD）实现电磁场的数值计算，能够准确模拟光子晶体光纤中的模式传播特性，并提供直观的准二维模场分布可视化与分析功能。该系统适用于光子晶体光纤的设计优化、模式特性研究以及光学性能分析等领域。

功能特性

• 核心计算引擎：采用有限差分频域方法，精确求解光子晶体光纤中的麦克斯韦方程组
• 灵活的参数配置：支持多种光子晶体光纤结构参数（晶格常数、空气孔直径、材料折射率等）的自由调整
• 多模式分析：可计算基模和高阶模的有效折射率及场分布
• 丰富的结果输出：提供二维模场强度分布图、一维切片数据、特征参数提取等功能
• 专业分析工具：包含模场直径计算、场强分布特征分析、收敛性评估等专业分析功能

使用方法

1. 参数配置：在配置文件中设置光纤结构参数、工作波长、网格划分和边界条件
2. 模式选择：指定需要计算的模式阶数（基模或特定高阶模）
3. 执行计算：运行主程序开始电磁场数值计算
4. 结果查看：系统自动生成模场分布图像和数值分析结果
5. 数据导出：可将模场分布图像和数值数据导出用于进一步分析

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11，Linux发行版或macOS
• 运行环境：MATLAB R2020a或更高版本
• 内存要求：至少8GB RAM（推荐16GB以上用于大型计算）
• 存储空间：至少2GB可用磁盘空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，实现了从参数读取、网格划分、介质分布构建到电磁场方程离散求解的全流程。该文件包含边界条件的专业处理机制，能够有效减少计算区域的边界反射效应，确保模拟精度。同时，它负责模式特征值问题的求解计算，自动提取有效折射率并重构电磁场分布，还实现了数据可视化输出和特征参数分析等后处理功能，形成完整的仿真分析闭环。