用FDFD模拟光子晶体光纤的色散

资 源 简 介

用FDFD模拟光子晶体光纤的色散

详 情 说 明

使用FDFD（频域有限差分）方法模拟光子晶体光纤（PCF）的色散特性是一种高效且精确的数值手段。FDFD.m作为主程序负责核心的电磁场求解，而dispersion.m则专门用于从计算结果中提取色散曲线。

FDFD.m的作用 FDFD.m通过频域有限差分法求解麦克斯韦方程组，离散化光子晶体光纤的横截面结构，计算特定波长下的模式场分布和有效折射率。其核心步骤包括网格划分、介质参数赋值、边界条件设置以及求解本征值问题。由于光子晶体光纤具有复杂的周期性空气孔结构，FDFD需要精确处理介电常数的空间变化。

dispersion.m的功能 该程序基于FDFD.m的输出数据（如不同波长下的有效折射率），通过数值差分计算群速度色散（GVD）。具体流程包括： 拟合有效折射率随波长的变化曲线 利用二阶导数关系计算色散参数 可能包含高阶色散项的扩展分析

关键实现细节 网格分辨率需足够高以捕捉空气孔边缘的场突变 边界条件常采用完美匹配层（PML）减少反射误差 色散计算中需注意波长采样间隔的选取，避免数值噪声

应用扩展 此方法可进一步优化用于分析非线性效应或特定设计（如高非线性PCF、色散补偿光纤）。通过调整光子晶体结构参数（孔间距、占空比等），程序能快速评估不同几何配置下的色散特性，为光纤设计提供理论依据。