基于MATLAB的光子晶体光纤LP01模场仿真与可视化系统

资 源 简 介

本项目采用有限差分法数值求解光纤标量波动方程，精准计算光子晶体光纤LP01基模的电磁场分布，并通过二维伪彩色图实现场强分布的可视化分析。

详 情 说 明

光子晶体光纤LP01模式场分布计算及可视化系统

项目介绍

本项目是一个用于计算光子晶体光纤（PCF）中LP01模式（基模）电磁场分布的数值仿真系统。系统基于标量波动方程，采用有限差分频域（FDFD）方法进行数值求解，能够精确计算光子晶体光纤基模的场分布特性，并通过可视化模块直观展示计算结果。该系统可为光子晶体光纤的设计、分析和优化提供重要的理论工具和数据支持。

功能特性

• 模式求解模块：采用有限差分法离散化标量波动方程，通过特征值求解获得LP01模式的有效折射率
• 场分布计算：计算光纤横截面上的二维电场强度分布，输出归一化场分布数据矩阵
• 多参数输入支持：

- 光子晶体结构参数（晶格常数、空气孔直径、晶格排列方式） - 材料参数（基质材料折射率、工作波长） - 计算区域设置（网格精度、边界条件） - 求解参数（迭代容差、最大迭代次数）

• 丰富的可视化输出：

- 光纤截面折射率分布图 - LP01模场强度二维伪彩色图 - 可选三维场分布曲面图

• 特征参数分析：自动计算模场直径，提供场分布对称性分析报告

使用方法

1. 参数配置：在主程序运行前，设置光子晶体光纤的结构参数、材料参数和计算参数
2. 执行计算：运行主程序，系统将自动完成模式求解和场分布计算
3. 结果查看：程序输出有效折射率数值结果和多种可视化图形
4. 数据分析：查看生成的场分布特征参数报告，分析模场特性

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b或更高版本
• 内存要求：至少4GB RAM（推荐8GB以上用于大网格计算）
• 存储空间：至少1GB可用磁盘空间

文件说明

主程序文件整合了系统的全部核心功能，包括光子晶体光纤几何模型构建、计算网格生成、有限差分矩阵组装、特征值问题求解、模式场数据提取与处理、多种可视化图形生成以及特征参数计算与分析。该文件作为整个系统的入口点，协调各计算模块的顺序执行，并管理输入参数的接收与输出结果的展示。