基于WKB方法的MATLAB光波导折射率-波导深度模拟系统

资 源 简 介

本项目使用MATLAB实现WKB近似方法，模拟光波导中折射率分布与波导深度的关系。支持多种折射率模型，可快速分析波导特性，适用于光子学设计与研究。

详 情 说 明

基于WKB方法的光波导折射率与波导深度关系模拟系统

项目介绍

本项目通过MATLAB实现了一种基于WKB（Wentzel–Kramers–Brillouin）近似方法的模拟程序，专门用于分析光波导中折射率分布与波导深度之间的物理关系。该模拟系统能够有效处理不同折射率分布模型（如阶跃型或渐变型）下的波导模式特性计算问题，为核心的光波导设计与分析提供理论支持与可视化工具。

功能特性

• 多种折射率模型支持：可模拟阶跃型折射率分布和自定义的渐变型折射率分布。
• 模式特性计算：基于WKB近似法计算波导的有效折射率、模式截止条件及可支持的模式数量。
• 高精度数值求解：采用数值积分与迭代算法（如二分法/牛顿法）精确求解本征值问题。
• 丰富的可视化输出：

- 折射率分布与波导深度关系曲线 - 模式场分布随波导深度的变化图 - 色散特性曲线（有效折射率随波长或波导深度的变化）

• 数据导出功能：可将关键计算结果以.csv或.txt格式导出，便于后续分析。

使用方法

1. 参数配置：在运行主程序前，根据需要修改输入参数，包括：

- 波导结构参数（宽度、折射率分布类型） - 材料参数（衬底折射率、波导层折射率或分布函数） - 光源参数（工作波长、模式阶数） - 计算参数（积分步长、收敛容差、最大迭代次数）

1. 运行模拟：执行主程序，系统将自动进行WKB近似计算。

1. 结果获取：程序运行完成后，将在命令行窗口显示关键数值结果（如有效折射率），并自动生成一系列可视化图形。计算结果数据同时会保存至指定格式的文件中。

系统要求

• 操作系统：Windows、macOS 或 Linux
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本
• 必要工具箱：主要依赖MATLAB基础功能，部分可视化功能可能需要信号处理或优化工具箱（如使用特定迭代算法时）。

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括所有用户输入参数的接收与校验、折射率分布模型的初始化、基于WKB近似公式的数值积分与模式本征值求解循环、不同模式阶数的场分布计算，以及最终结果的可视化绘图与数据导出任务的调度与执行。