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《西邮MATLAB光波场的时域频谱分析实验报告.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、.光学仿真课程设计实验报告课程名称：光学仿真课程设计姓名：学院：电子工程学院系部：光电子技术系专业：年级：学号：指导教师：李晓莉职称：讲师时间：2013-11-18至2013-11-29..光波场的时域频谱分析一、实验目的对一些常见光波进行傅里叶变换计算并绘出频谱图，总结影响频谱宽窄的因素。二、实验原理1)无限长时间的等幅振荡其表达式为-i2πυ0tE(t)=E0e-∞
2、为∞-i2πυ0ti2πυtE(υ)=∫E0eedt-∞∞-i2π(υ-υ0)t=E0∫-∞edt=E0δ(υ-υ0)该式说明，等幅振荡光场对应的频谱只含有一个频率成分υ，我们称其02为理想单色振动。其功率谱为
3、E(υ)
4、，如图所示。2)持续有限时间的等幅振荡其表达式为(设振幅等于1)TT-i2πυ0te,-≤t≤E(t)={220,其它这时T2-i2πυ0t2πυtE(υ)=∫eedtT-2..sinπT(υ-υ0)=TπT(υ-υ0)或表示成E(υ)=Tsinc[T(υ-υ0)]222其相应
5、功率谱为
6、E(υ)
7、=Tsinc[T(υ-υ0)]如图所示。可见，这种光场频谱的主要部分集中在从υ1到υ2的频率范围之内，主峰中心位于υ0处，υ0是振荡的表现频率，或称为中心频率。为表征频谱分布特性，定义最靠近υ0的两个强度为零的点所对应的频率υ2和υ1之差的一半为这个有限正弦波的频谱宽度△υ。22222由
8、E(υ)
9、=Tsinc[T(υ-υ0)]式，当υ=υ0时，
10、E(υ0)
11、=T;11当υ=υ0±时，
12、E(υ)
13、=0，所以有△υ=。因此，振荡持续的时间越TT长，频谱宽度愈窄。-βt-i2πυ
14、0tee,t≥03)衰减振荡其表达式可写为E(t)={0,??<0∞-βt-i2πυ0ti2πυt相应的E(v)为E(v)=∫eeedt-∞∞i[2π(υ-υ0)+iβ]t=∫edt0i=2π(υ-υ0)+iβ功率谱为2?
15、E(v)
16、=E(υ)E(υ)1=2224π(υ-υ0)+β如图所示。..可见，这个衰减振荡也可视为无限多个振幅不同、频率连续变化的简谐振荡的叠加，υ0为其中心频率。这时，把最大强度一半所对应的两个频率υ2和υ1之差△υ，定义为这个衰减振荡的频谱宽度。
17、E(υ220)
18、111由
19、于υ=υ2(或υ1)，
20、E(υ2)
21、=2，即4π2(υ-υ0)2+β2=2β2化简后ββ得(υ2-υ0)=所以△υ=υ2-υ1=(υ2-υ0)+(υ0-υ1)=2ππ..三、实验流程及程序流程图：开始定义变量：t1,w1,f,Eo,B,tao无限长时间的等幅持续有限时间等幅衰减震荡震荡震荡yt3=Eo*exp(-B*t3)*eyt1=Eo*exp(-2i*yt2=Eo*exp(-2i*pixp(-2i*pi*f.*t3)*(hpi*f*t1)*f*t2)*(heavisideeaviside(t
22、3))(t2+tao)-heavisidYw1=fft(yt1)e(t2-tao))Yw3=fourier(yt3Yw2=fourier(yt2)显示函数显示函数显示函数plot(t1,yt1)ezplot(t2,yt2,[ezplot(t3,yt3,[--2,2])1,10])plot(f,abs(Yw1)ezplot(w3,abs(Yw)ezplot(w2,abs(Y3),[-10,-2])w2),[-22,10])结束..程序：clearall;closeall;clc;t1=linspa
23、ce(-2*pi,2*pi,500)w1=linspace(-2*pi,2*pi,500)f=1;Eo=10;B=1;tao=2;yt1=Eo*exp(-2i*pi*f*t1);%无限长时间的等幅震荡Yw1=fft(yt1);subplot(3,2,1);plot(t1,yt1);subplot(3,2,2);plot(f,abs(Yw1));symst2w2t3w3yt2=Eo*exp(-2i*pi*f*t2)*(heaviside(t2+tao)-heaviside(t2-tao));%持续
24、有限时间等幅震荡Yw2=fourier(yt2);subplot(3,2,3);ezplot(t2,yt2,[-2,2]);subplot(3,2,4);ezplot(w2,abs(Yw2),[-22,10]);yt3=Eo*exp(-B*t3)*exp(-2i*pi*f.*t3)*(heaviside(t3));%衰减震荡Yw3=fourier(yt3);subplot(3,2,5);ezplot(t3,yt3,[-1,10]);subplot(3,2,6)ezplot(w3,abs(Yw3)
