MATLAB实现基于四阶龙格库塔法的长周期光纤光栅传输特性仿真系统

资 源 简 介

本项目利用MATLAB构建光纤光栅耦合模微分方程，通过四阶龙格库塔法进行高精度数值求解，模拟不同光栅参数下的透射谱特性，为光纤器件设计与优化提供有效分析工具。

详 情 说 明

基于四阶龙格库塔法的长周期光纤光栅传输特性仿真系统

项目介绍

本项目是一个用于仿真分析长周期光纤光栅（LPG）传输特性的专业数值计算工具。系统基于光纤光栅的耦合模理论建立数学模型，采用四阶龙格库塔（Runge-Kutta）数值积分算法对描述光波在光栅中传播行为的微分方程组进行高精度求解。通过改变光栅结构参数、材料特性和仿真条件，能够快速获得透射谱特性曲线及相关性能指标，为光纤光栅的设计与优化提供可靠的理论依据和数据支持。

功能特性

• 精确数值求解：采用四阶龙格库塔法，确保耦合模微分方程数值积分的精度与稳定性
• 参数化建模：支持光栅长度、周期、折射率调制深度等关键参数灵活配置
• 透射谱分析：输出波长-透射率关系数据，自动识别谐振波长、谐振深度和带宽等特征参数
• 场分布可视化：提供光场沿光栅传播方向的振幅演化情况展示
• 灵敏度分析：评估各输入参数变化对传输特性的影响程度，生成分析报告

使用方法

1. 参数设置：在指定区域输入光栅结构参数（长度、周期）、材料参数（背景折射率、调制深度）、仿真波长范围与步长
2. 边界条件配置：定义入射光场的初始振幅和相位条件
3. 耦合系数设定：根据光栅结构输入模式间的耦合系数
4. 执行仿真：运行主程序启动计算过程
5. 结果分析：查看生成的透射谱曲线图、特征参数列表和场分布数据

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 硬件配置：至少4GB内存，推荐8GB以上；需要一定的存储空间用于保存仿真数据

文件说明

主程序文件集成实现了系统的核心仿真流程，主要包括：读取用户输入的各类光栅参数与仿真条件；依据耦合模理论构建描述光波传输的微分方程组；应用四阶龙格库塔算法对该方程组进行数值求解，得到光场沿光栅的演化；计算并输出最终的光谱透射率数据；执行特征参数提取并生成透射谱曲线图、场分布图等结果图表；完成参数变化的灵敏度分析。