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LP01模式特征方程数值求解,并做出b-V曲线matlab仿真.docx

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LP01模式特征方程数值求解,并做出b-V曲线 单模光纤的归一化相位常数b和归一化频率V满足如下特征方程: 可以在MATLAB中对LP01模的归一化相位常数b进行数值求解。 【例3.8】在MATLAB中数值求LP01模的特征方程式,并作出LP0l模b-V的 关系曲线。 【分析】在MATLAB中利用fzero()函数编程,求解特征方程式。程序代码 如下: clc,clear,close all tic程序运行开始计时 Vmax=10;8V的最大值为10 N=100;%共计算(0.1,10)中的100个点 v=(1:N)/N*Vmax; b=zeros(N,1); %主循环,求解不同v对应的b值 forj=1:N Vtemp=V(j); btemp=NaN; i=0; while (isnan(btemp)&& i
b(j)=btemp; end plot(V,b,"x");s作b-v曲线图 axis([0 Vmax 01]) xlabel('V') ylabel('b') title('LP_{01}') grid on toc %³ÌÐòÔËÐпªÊ¼¼ÆÊ± %VµÄ×î´óֵΪ10 %¹²¼ÆËã(0.1,10)ÖеÄ100¸öµã clc,clear,close all tic Vmax = 10; N =100; V = (1:N)'/N*Vmax; b = zeros(N,1); %Ö÷Ñ­»·£¬Çó½â²»Í¬V¶ÔÓ¦µÄbÖµ for j = 1:N Vtemp = V(j); btemp = NaN; i = 0; while (isnan(btemp) && i
axis([0 Vmax 0 1]) xlabel('V') ylabel('b') title('LP_{01}') grid on toc %³ÌÐòÔËÐнáÊø¼ÆÊ± 程序运行后得到如图3.24所示的LPo1模的b-V关系曲线。 从图3.24可以看出,b的值限定在[0,1]之间,并且随着V增加,b也不断增 加。对于V值 在1.5~2.4的单模光纤,LPo1模的归一化相位常数b可以通过下式近似得出: 与数值计算得到的结果相比,其相对误差小于0.1%。对此可以在MATLAB 中编程进行验证,程序代码如下: ba=(1.1428-0.996./V).~2; figure plot(V,(b-ba)/b) xlabel('V') ylabel("(b-ba)/b') axis([1.52.4-0.0010.001]) ba = (1.1428 ­ 0.996./V(15:24)).^2; figure plot(V(15:24),(b(15:24)­ba)./b(15:24)) xlabel('V') ylabel('(b­ba)/b') axis([1.5 2.4 ­0.003 0.002]) 程序运行后,得到如图3.25所示的LPo1模归一化相位常数b的数值解和根据 式
得到 的近似解相对误差。可以看出,利用公式(3.102)计算得到的LPo1模的归 一化相位常数近似 值ba与数值计算得到的结果相比相对误差小于0.1%。 P142
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