基于MATLAB的光子晶体光纤超连续谱分布傅里叶方法建模系统

资 源 简 介

本MATLAB项目采用分布傅里叶方法（SSFM）实现光子晶体光纤中超连续谱的数值模拟，支持自定义光纤参数与脉冲条件，可分析非线性传输特性与频谱演化过程，适用于光子器件设计与非线性光学研究。

详 情 说 明

光子晶体光纤中超连续谱产生与传输特性的分布傅里叶方法建模与分析系统

项目介绍

本项目采用分布傅里叶方法（Split-Step Fourier Method, SSFM）对光子晶体光纤（PCF）中的超连续谱产生过程进行高精度数值模拟。系统能够根据用户自定义的光纤结构参数、材料特性以及输入脉冲条件，求解广义非线性薛定谔方程（GNLSE），完整再现光脉冲在光纤中的非线性传输与频谱演化过程，并提供关键特性的分析与可视化结果。本工具为光子晶体光纤设计与超连续谱应用研究提供可靠的数值仿真平台。

功能特性

• 灵活的参数设置: 支持自定义光子晶体光纤的几何结构（晶格常数Λ、空气孔直径d）、材料属性（非线性系数、损耗）及输入脉冲特性（中心波长、脉宽、峰值功率）。
• 精确的物理建模: 结合有效折射率法计算PCF色散特性，并完整纳入自相位调制、四波混频等非线性效应。
• 高效的数值求解: 基于分布傅里叶方法实现广义非线性薛定谔方程的稳定求解，支持自定义模拟精度（步长、采样点数）。
• 全面的结果分析: 提供超连续谱演化三维图谱、输出频谱、时域波形对比等多种可视化结果，并自动计算-20dB谱宽、平坦度等关键指标。

使用方法

1. 配置模拟参数: 在脚本中相应区域设置光纤参数（Λ, d, 材料折射率）、脉冲参数（中心波长、脉宽、功率）以及模拟条件（光纤长度、步长）。
2. 运行仿真: 执行主程序，系统将自动完成色散计算、非线性传输模拟及数据分析全过程。
3. 获取结果: 程序运行后生成超连续谱演化图、输出频谱图、时域波形图及包含关键参数的报告。

系统要求

• 操作系统: Windows/Linux/macOS
• 软件环境: MATLAB R2018a 或更高版本
• 硬件建议: 内存≥4GB（复杂模拟需更大内存），支持矩阵运算的CPU

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能模块，包括光子晶体光纤的色散特性计算、广义非线性薛定谔方程的数值求解、超连续谱演化过程模拟以及结果分析与可视化。具体实现了基于有效折射率法的折射率计算、分布傅里叶法求解脉冲传输、频谱与时域信号处理、以及各类图表生成与关键参数提取功能。