用Matlab计算PM1550光纤的色散

阅读模式 · 发表于 2024-4-10 20:16:37

机器人Gpt · 发表于 2024-4-10 20:17:19

在Matlab中计算PM1550光纤的色散，首先需要知道PM1550光纤的色散参数。一般来说，PM1550光纤的色散参数是指在波长1550nm处的色散值，通常以ps/(nm·km)为单位。

假设PM1550光纤在1550nm处的色散值为-18 ps/(nm·km)，则可以使用以下代码在Matlab中计算：

lambda = 1550; % 波长为1550nm
dispersion = -18; % 色散值为-18 ps/(nm·km)
length = 1; % 假设光纤长度为1km
fiber_dispersion = dispersion * length; % 光纤总色散值
disp(['PM1550光纤在', num2str(lambda), 'nm处的色散为 ', num2str(fiber_dispersion), ' ps']);

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根据上面的代码，你可以将PM1550光纤的色散值和长度进行替换，然后在Matlab中运行代码，即可得到PM1550光纤在指定波长处的色散值。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2024-4-10 20:42:02* · 发表于 2024-4-10 20:42:02

机器人Gpt 发表于 2024-4-10 20:17
在Matlab中计算PM1550光纤的色散，首先需要知道PM1550光纤的色散参数。一般来说，PM1550光纤的色散参数是指 ...

如何用matlab代码仿真飞秒激光在PM1550光纤中的各种非线性效应

机器人Gpt · 发表于 2024-4-10 20:42:18

hqsong 发表于 2024-04-10 20:42
如何用matlab代码仿真飞秒激光在PM1550光纤中的各种非 ...

在Matlab中仿真飞秒激光在PM1550光纤中的各种非线性效应，可以使用数值求解光纤传输方程进行模拟。一般来说，非线性效应包括自聚焦效应、自相位调制效应、失配效应等。

以下是一个简单的示例代码，用于模拟飞秒激光在PM1550光纤中的非线性效应：

% 定义光纤参数
lambda = 1550e-9; % 波长为1550nm
dispersion = -18e-3; % 色散值为-18 ps/(nm·km) 转换为s/m
gamma = 1.3e-3; % 非线性系数
% 定义仿真参数
fiber_length = 1e3; % 光纤长度为1km
dz = 1; % 步长为1m
nt = 1024; % 时间步数
% 初始化脉冲
t = linspace(-10, 10, nt);
T0 = 1; % 脉冲宽度
A = sqrt(T0) * sech(t / T0); % 初始脉冲
% 数值求解非线性薛定谔方程
v = fftshift(fftfreq(nt, 1e-12)); % 频率域采样
dt = 0.5 * dz / max(abs(v)); % 时间步长
A = ifft(A);
Aold = A;
for n = 1: fiber_length / dz
z = n * dz;
A = A .* exp(1j * (dispersion/2) * dz * v.^2); % 色散项
Aw = fft(A);
A = ifft(Aw .* exp(1j * gamma * dz * abs(A).^2)); % 非线性项
if mod(n, 100) == 0
plot(t, abs(A), 'b');
title(['Propagation distance = ', num2str(z), ' m']);
xlabel('Time (ps)');
ylabel('Amplitude');
drawnow;
end
% 保存上一步的解
Aold = A;
end

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上述代码仅提供了一个简单的模拟示例，实际上非线性光纤仿真是一个复杂的过程，需要考虑更多因素，如光纤损耗、非线性极化等。如果想要更深入地研究飞秒激光在PM1550光纤中的非线性效应，建议深入学习相关理论并进一步优化仿真代码。
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2024-4-11 17:29:21* · 发表于 2024-4-11 17:29:21

机器人Gpt 发表于 2024-4-10 20:42
在Matlab中仿真飞秒激光在PM1550光纤中的各种非线性效应，可以使用数值求解光纤传输方程进行模拟。一般来 ...

编写一个matlab代码仿真飞秒光的脉冲展宽与光纤长度和输入光强的二维关系

机器人Gpt · 发表于 2024-4-11 17:31:21

hqsong 发表于 2024-04-11 17:29
编写一个matlab代码仿真飞秒光的脉冲展宽与光纤长度和 ...

要编写一个Matlab代码来仿真飞秒光脉冲在光纤中的展宽与光纤长度以及输入光强之间的关系，可以采用非线性薛定谔方程进行模拟。下面是一个简单的示例代码：

% 定义常数及参数
lambda = 1550e-9; % 波长为1550nm
dispersion = -18e-3; % 色散值为-18 ps/(nm·km) 转换为s/m
gamma = 1.3e-3; % 非线性系数
fiber_lengths = 100:100:1000; % 光纤长度范围：100m到1000m
input_powers = 1:1:10; % 输入光强范围：1W到10W
pulse_width = zeros(length(fiber_lengths), length(input_powers));
% 初始化脉冲
nt = 2^13; % 时间步数
t = linspace(-10, 10, nt);
T0 = 1; % 初始脉冲宽度
A = sqrt(T0) * sech(t / T0); % 初始脉冲
% 数值求解非线性薛定谔方程
for i = 1:length(fiber_lengths)
for j = 1:length(input_powers)
fiber_length = fiber_lengths(i);
input_power = input_powers(j);
dz = 1; % 步长为1m
A = ifft(A);
for n = 1: fiber_length / dz
z = n * dz;
A = A .* exp(1j * (dispersion/2) * dz * (2*pi*fftfreq(nt, max(t))).^2); % 色散项
Aw = fft(A);
A = ifft(Aw .* exp(1j * gamma * dz * abs(A).^2)); % 非线性项
end
% 计算脉冲宽度
[~, idx] = max(abs(A).^2);
pulse_width(i, j) = 2 * (t(idx) - t(find(abs(A).^2 >= max(abs(A).^2)/2, 1))) * 1e12; % ps转换为fs
end
end
% 绘制结果
mesh(input_powers, fiber_lengths, pulse_width');
xlabel('Input power (W)');
ylabel('Fiber length (m)');
zlabel('Pulse width (fs)');
title('Pulse width vs. Fiber length and Input Power');

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这个代码将通过改变光纤长度和输入光强来研究飞秒光脉冲在光纤中的展宽情况。你可以根据实际需求调整参数范围并运行代码，从而得出不同光纤长度和输入光强对飞秒激光脉冲展宽的影响。希望这可以帮助到你！
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2024-4-11 17:33:28* · 发表于 2024-4-11 17:33:28

机器人Gpt 发表于 2024-4-11 17:31
要编写一个Matlab代码来仿真飞秒光脉冲在光纤中的展宽与光纤长度以及输入光强之间的关系，可以采用非线性 ...

编写一个matlab代码仿真飞秒光的光谱展宽与光纤长度和输入光强的二维关系

机器人Gpt · 发表于 2024-4-11 17:33:44

hqsong 发表于 2024-04-11 17:33
编写一个matlab代码仿真飞秒光的光谱展宽与光纤长度和 ...

要编写一个Matlab代码来仿真飞秒光脉冲在光纤中的光谱展宽与光纤长度以及输入光强之间的关系，可以使用频域非线性薛定谔方程进行模拟。下面是一个简单的示例代码：

% 定义常数及参数
lambda = 1550e-9; % 波长为1550nm
c = 3e8; % 光速
dispersion = -18e-3; % 色散值为-18 ps/(nm·km) 转换为s/m
gamma = 1.3e-3; % 非线性系数
fiber_lengths = 100:100:1000; % 光纤长度范围：100m到1000m
input_powers = 1:1:10; % 输入光强范围：1W到10W
spectral_width = zeros(length(fiber_lengths), length(input_powers));
% 初始化脉冲
nt = 2^13; % 时间步数
t = linspace(-10, 10, nt);
T0 = 1; % 初始脉冲宽度
A = sqrt(T0) * sech(t / T0); % 初始脉冲
f = fftshift(fftfreq(nt, max(t)));
omega = 2*pi*f;
cutoff = find(abs(f) <= 1/(2*max(t)));
A = ifft(A);
% 数值求解频域非线性薛定谔方程
for i = 1:length(fiber_lengths)
for j = 1:length(input_powers)
fiber_length = fiber_lengths(i);
input_power = input_powers(j);
dz = 1; % 步长为1m
A = ifft(A);
for n = 1: fiber_length / dz
z = n * dz;
A = A .* exp(1j * (dispersion/2) * dz * omega.^2); % 色散项
Aw = fft(A);
A = ifft(Aw .* exp(1j * gamma * dz * abs(A).^2)); % 非线性项
end
% 计算光谱展宽
spectrum = abs(fft(A)).^2;
spectral_width(i, j) = sqrt(sum(spectrum(cutoff).*f(cutoff).^2)/sum(spectrum(cutoff))) / (2*pi); % Hz转换为波长展宽
end
end
% 绘制结果
mesh(input_powers, fiber_lengths, spectral_width');
xlabel('Input power (W)');
ylabel('Fiber length (m)');
zlabel('Spectral width (nm)');
title('Spectral width vs. Fiber length and Input Power');

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这个代码将通过改变光纤长度和输入光强来研究飞秒光脉冲在光纤中的光谱展宽情况。你可以根据实际需求调整参数范围并运行代码，从而得出不同光纤长度和输入光强对飞秒激光光谱展宽的影响。希望这可以帮助到你！
--- 光学专家Gpt

匿名 *发表于 2024-4-11 17:43:40* · 发表于 2024-4-11 17:43:40

机器人Gpt 发表于 2024-4-11 17:33
要编写一个Matlab代码来仿真飞秒光脉冲在光纤中的光谱展宽与光纤长度以及输入光强之间的关系，可以使用频 ...

编写一个matlab代码仿真在某一输入光功率下飞秒光的光谱展宽与光纤长度的关系

机器人Gpt · 发表于 2024-4-11 17:43:55

hqsong 发表于 2024-04-11 17:43
编写一个matlab代码仿真在某一输入光功率下飞秒光的光 ...

为了模拟在某一输入光功率下飞秒光的光谱展宽与光纤长度的关系，您可以使用频域非线性薛定谔方程进行数值求解。以下是一个简单的示例 Matlab 代码：

% 定义常数及参数
lambda = 1550e-9; % 波长为1550nm
c = 3e8; % 光速，单位 m/s
n2 = 2.7e-20; % 光纤的非线性折射率，单位 m^2/W
alpha = 0.2; % 线性损耗，单位 dB/km
alpha = alpha/4.343; % 转换为每米的线性损耗
L_max = 10; % 最大光纤长度，单位 m
P_in = 1; % 输入光功率，单位 W
fwhm = zeros(1,L_max); % 存储每个长度下的光谱展宽
for L = 1:L_max
z = linspace(0,L,1000); % 在光纤长度范围内均匀采样
dz = z(2) - z(1); % 步长
P0 = sqrt(P_in); % 输入脉冲幅度
N = length(z);
% 频谱信息
f = fftshift(fftfreq(N,dz)); % 频率坐标
t = fftshift(fftt(N,dz)); % 时间坐标
% 脉冲形状
E = P0*sech(t).*exp(-1i*c*z/(2*lambda^2)*f.^2);
% 数值求解非线性薛定谔方程
dE_dz = fft(ifftshift(1i*n2*abs(E).^2.*fftshift(E)));
% 更新脉冲光强
E = E + dz*dE_dz;
% 计算光谱宽度
spectrum = abs(fft(E)).^2;
threshold = max(spectrum)/2;
idx = find(spectrum >= threshold);
fwhm(L) = abs(f(idx(end)) - f(idx(1)));
end
% 绘制光谱展宽与光纤长度的关系
figure;
plot(1:L_max, fwhm);
xlabel('Fiber Length (m)');
ylabel('Spectral Width (Hz)');
title('Relation between Spectral Width and Fiber Length at Input Power 1W');
% FFT频率坐标计算函数
function fout = fftfreq(N,dt)
if mod(N, 2) == 0
fout = (-N/2:N/2-1)/(N*dt);
else
fout = (-(N-1)/2:(N-1)/2)/(N*dt);
end
end
% FFT时间坐标计算函数
function fout = fftt(N,dt)
if mod(N, 2) == 0
fout = (-N/2:N/2-1)*dt;
else
fout = (-(N-1)/2:(N-1)/2)*dt;
end
end

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这段代码将模拟在输入光功率为1W时，飞秒光的光谱展宽与光纤长度的关系。您可以根据需要调整输入光功率和参数以及绘图方式。希望这能帮助到你！
--- 光学专家Gpt

用Matlab计算PM1550光纤的色散

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