单模光纤的基模计算

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：电子0902 指导教师：洪建勋工作单位：信息工程学院

题目: 单模光纤的基模计算

初始条件：

计算机、beamprop软件

要求完成的主要任务:

1、课程设计工作量：2周

2、技术要求：

（1）学习beamprop软件。

（2）设计一个单模光纤，分析单模光纤的电磁场分布，并研究输入光波波

长、纤芯折射率、纤芯半径对单模光纤传输模式的影响。

（3）对单模光纤的电磁场分布和传输模式进行beamprop软件仿真工作。

3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰

写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。

时间安排：

2012.6.25做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。

2012.6.25-6.28学习beamprop软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基

本理论知识。

2012.6.29-7.5对单模光纤进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。

2012.7.6 提交课程设计报告，进行答辩。

指导教师签名：年月日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

摘要............................................................. I Abstract........................................................... I I

1 绪论 (1)

2 光纤概述 (2)

2.1 光纤基本介绍 (2)

2.1.1 光纤的结构 (2)

2.1.2 光纤的分类 (2)

2.2 光纤的波动理论分析 (5)

3 单模光纤 (7)

3.1 单模传输的条件 (7)

3.2 单模光纤的特性参数 (7)

3.2.1 衰减系数 (7)

3.2.2 色散系数 (7)

3.2.3 模场直径 (8)

3.2.4 截止波长 (8)

4 Beamprop介绍 (10)

5 软件仿真 (11)

5.1 软件参数设置 (11)

5.2 软件仿真及结果分析 (14)

5.2.1 单模光纤的电磁场分布 (14)

5.2.2 输入光波长对单模光纤模式的影响 (15)

5.2.3 折射率对单模光纤模式的影响 (16)

5.2.4 纤芯半径对单模光纤模式的影响 (18)

6 心得体会 (20)

参考文献 (21)

摘要

光纤通信是利用光导纤维来传输光波信号。光纤通信作为现代通信的主要传输手段，在现代通信网中起着重要作用。自光纤通信问世以来，整个通信领域发生了革命的变化，它使高速率、大容量的通信成为可能。

单模光纤是在给定的波长上，只能传输单一基模的光纤。单模光纤相比于多模光纤可支持更长传输距离，更大的宽带，这对于高码速传输是非常重要的。

关键词：光纤，通信，基膜，宽带

Abstract

Optical fiber communication transmits light wave signals with fiber material. As the main means of transmission of the modern communication, optical fiber communication plays an important role in modern communication networks. Since the advent of optical fiber communication, the entire field of communications has undergone revolutionary changes, and it enables high-speed, large-capacity communication possible.

Single-mode fiber can only transfer a single fundamental mode fiber in a given wavelength. Compared to multimode fiber, single-mode fiber can support longer transmission distance and the greater broadband. This is very important for high code rate transmission. Keywords: Optical fiber, communication, fundamental mode, broadban

1 绪论

光纤通信技术从光通信中脱颖而出，已成为现代通信的主要支柱之一，在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术，其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的，也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。光纤通信是现代通信网的主要传输手段，它的发展历史只有一二十年，已经历三代：短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤。采用光纤通信是通信史上的重大变革，美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路，而致力于发展光纤通信。中国光纤通信已进入实用阶段。

光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后，由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长，对大容量（超高速和超长距离）光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。

总之，从一九七０年到现在虽然只有短短不到三十年的时间，但光纤通信技术却取得了极其惊人的进展。用带宽极宽的光波作为传送信息的载体以实现通信，这一几百年来人们梦寐以求的幻想在今天已成为活生生的现实。然而就目前的光纤通信而言，其实际应用仅是其潜在能力的2％左右，尚有巨大的潜力等待人们去开发利用。因此，光纤通信技术并未停滞不前，而是向更高水平、更高阶段方向发展。