泵浦光与斯托克斯光相遇耦合效应的matlab模拟与仿真

news2024/9/20 5:05:42

1.程序功能描述

2.测试软件版本以及运行结果展示

3.核心程序

4.本算法原理

4.1拉曼散射基础

4.2非线性耦合方程

5.完整程序

1.程序功能描述

泵浦光与斯托克斯光相遇耦合效应的matlab模拟与仿真.

2.测试软件版本以及运行结果展示

MATLAB2022A版本运行

（完整程序运行后无水印）

3.核心程序

.............................................................................
figure(1);
subplot(211);plot(dt:dt:tmax,Ip(:,1));
subplot(212);plot(dt:dt:tmax,Is(:,LL-1));

%定义计数器
i = 0;
k = 0;
for i = 1:Zmax/dz-1%距离微分
    i
    t = 0;
    for k = 1:tmax/dt-1%时间偏微分
     
        if i == 1
           t = t + dt;
           Ip(k,1)    = Ipm*exp(-2*log(2)*((t-t0)/tp)^2);
           Is(k,LL-1) = Ism*sin(w*t); 
        else
           Ip(k+1,i)     =  Ip(k,i)    - rg*dt*( (Ip(k,i)      - Ip(k,i-1)) /dz  - gb*(Ip(k,i)*Is(k,i))        - alpha*Ip(k,i) );
           Is(k+1,LL-i)  =  Is(k,LL-i) + rg*dt*( (Is(k,LL-i+1) - Is(k,LL-i))/dz  - gb*(Ip(k,LL-i)*Is(k,LL-i))  - alpha*Ip(k,LL-i) ); 
        end
    end
end
 
for i = 1:round((Zmax/dz-1)/2)-1
    figure(3);
    xx = (tmax/dt/2+10:tmax/dt)';
    plotyy(xx,Ip(xx,i),xx,Is(xx,i),'plot')
    axis([tmax/dt/2,tmax/dt,0,0.4]);
    pause(0.01);
end
24_003m

4.本算法原理

泵浦光与斯托克斯光相遇耦合效应主要发生在非线性光学材料中，特别是涉及拉曼散射过程时。这一现象是拉曼光谱学和非线性光学研究中的重要组成部分，广泛应用于光学信号放大、频率转换以及量子信息处理等领域。

4.1拉曼散射基础

拉曼散射是光与物质相互作用的一种形式，其中入射光（泵浦光）与介质分子相互作用后，部分光子能量转移给介质分子的振动或转动模式，导致散射光的频率发生改变。散射光中频率低于泵浦光的部分称为斯托克斯光，频率高于泵浦光的部分称为反斯托克斯光。

4.2非线性耦合方程

拉曼散射的非线性耦合效应可以通过非线性薛定谔方程（Nonlinear Schrödinger Equation, NLSE）来描述，尤其是在光纤等波导结构中，考虑二阶非线性效应时，方程通常包含泵浦光、斯托克斯光及其相互作用项。设泵浦光场为Ap(z,t)，斯托克斯光场为As(z,t)，忽略色散和损耗简化模型下，NLSE可写为：