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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

光纤的全称是光导纤维，是一种由玻璃或者是塑料制成的纤维。光纤可以用来当作一种光的传导工具，使得光可以“不沿直线传播”，当光线以合适的角度向光导纤维中入射时，光能沿着弯弯曲曲的波导中前进，因此我们可以用光纤来进行信息的传播、调制。如今，光纤通信已进入一个飞速发展的阶段，光纤通信也即将成为未来通信发展的主流。光纤从传输的模式数量上可分为多模光纤和单模光纤，其中多模光纤允许不同模式的光在同一根光纤上进行传输，而单模光纤只允许一种模式在光纤内传输。

光纤纤端的光场分布就是指光通过光纤末端输出时光场的分布状态以及光强在不同位置处的大小。就将光纤作为传输媒体从而实现光通信而言，光纤中的光能承载所需传播的信号从而达到通讯作用。就外部调制非功能型光纤传感器而言, 如反射接收型、直接入射型、光闸型等, 一般是由入射光源光纤、调制器件及接收光纤组成，利用被测量因素改变光纤中的光强度，再通过强度的变化来测量外界物理量。因而, 探究光纤出射光场的场强分布情况对于光纤通信和光纤传感器的分析和设计至关重要。

为了得出光纤出射端光场的分布情况，本文需要先从模式的角度出发，根据光纤中的模式理论来分析光纤内可能存在的各种模式状态，基于所推出的模式方程可利用matlab来拟合出这些模式的分布图。而由于耦合入光纤中的光源不同或者耦合的方式不同，出射端通常会得到不同类型的光斑。如果入射光是相干光，那么由于模间干涉会使得光纤的出射端有许多由于干涉造成的散斑，可以继续引入振动光纤的方法来抑制这些散斑的形成。如果入射光是非相干光，那么就可以直接分析模式之间的线性叠加，由于多模光纤内存在很多种模式的叠加，可推测出最终得出一个较为均匀的光场分布。

2. 研究的基本内容

本文展开的主要工作包括以下步骤：

第一章先是需要讨论本课题所研究的意义以及国内外对于该课题的研究现状，接着再总结一些现阶段对光纤纤端光强分布的理论成果，并阐述和分析纤端出射光强分布的意义。

第二章是要重点对光纤内的模式理论做出一个详细的分析，要想分析光纤内的各个模式，必须要求出其电磁场各分量的方程，而求出这些方程的前提是在物理上要熟悉掌握电磁学理论知识，在数学上必须了解贝塞尔函数的性质。利用亥姆霍兹方程和边界条件，我们可以求出波导中各模式的电磁场方程，还能够求出它们对应的特征方程，将各矢量模分类后又可以对线偏振模做出定义。然后通过计算机拟合出几个低阶模的光强分布，得出一个较为直观的三维图像，这使得我们能更加直观地了解每个模式的特点，对后面的模式之间的叠加奠定了基础。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

!--[if !supportlists]--（1）!--[endif]--要熟悉掌握与本课题相关的理论知识，如光纤光学、光波导理论、光纤通信、光的电磁理论等基础知识。

!--[if !supportlists]--（2）!--[endif]--仔细翻阅国内外有关本课题的各种文献，了解光纤的模式理论知识，学会推算光纤内各阶模式的电磁场方程以及各阶模式的分布情况。

4. 参考文献

[1] yuan libo and shou relan ( 苑立波, 寿瑞兰).formation and power distribution properties of an upside down taper lens at the end of optical fiber end ,sensors and actuators a,23(1990)1158—1161

[2]齐晓玲，王福娟，蔡志岗等。多模光纤出射光束光强分布的研究[ j] . 半导体光电, 2003 , 24(2):117 - 120

[3]廖延彪.黎敏[m].第二版.清华大学出版社.2013:1-54