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《西邮MATLAB光波场的时域频谱分析实验报告.docx》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()=E0e-i2πυt-∞
2、)tdt∫e00-∞=Eδυυ0(-0)该式说明，等幅振荡光场对应的频谱只含有一个频率成分2为理想单色振动。其功率谱为
3、E(υ)
4、，如图所示。υ，我们称其02)持续有限时间的等幅振荡其表达式为(设振幅等于1)-i2πυtTT()e0,-2≤t≤2Et={0,其它这时T2-i2πυt2πυtE(υ)=∫Te0edt-2..sinπT(υ-υ)0=TπT(υ-υ0)或表示成E(υ)=Tsinc[T(υ-υ)]0其相应功率谱为
5、E(υ)
6、2=T2sinc2[T(υ-υ0)]如图所示。可见，这种光场频谱的主要部分集中在从υ到υ的频率范围之内，主峰12中心位于υ处，υ是振荡的表现
7、频率，或称为中心频率。00为表征频谱分布特性，定义最靠近υ的两个强度为零的点所对应的频率0υ和υ之差的一半为这个有限正弦波的频谱宽度△υ。21
8、(υ)
9、222υυ式，当υυ时，
10、(υ22由E=Tsinc[T(E0)
11、=T;-0)]=0当υυ1
12、(υ)
13、=0，所以有△υ1。因此，振荡持续的时间越=±时，E=0TT长，频谱宽度愈窄。衰减振荡其表达式可写为()-βt-i2πυt,t≥03)={ee0Et0,??<0()为()∞-βt-i2πυ0ti2πυt=∫相应的EvEveeedt-∞∞[()]=∫ei2πυ-υ+iβtdt00=功率谱为i2π(υ-υ0)+iβ
14、()
15、2(
16、υ)?(υ)Ev=EE=12υυ)224π(+β-0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，υ为其中心频率。这时，把最大强度一半所对应的两个频0率υ和υ之差△υ，定义为这个衰减振荡的频谱宽度。21由于υ=υ(或υ)，
17、E(υ)
18、2=
19、E(υ0)
20、2，即2122=11化简后2122+β24π(υ-υ)2β0得(υυ)β所以△υ=υ-υ=(υυ)+(υ-υ)β2-0=2π212-001=π..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*ex
21、p(-B*t3)*eyt1=Eo*exp(-2i*yt2=Eo*exp(-2i*pixp(-2i*pi*f.*t3)*(hpi*f*t1)*f*t2)*(heavisideeaviside(t3))(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),[-1
22、0,-2])w2),[-22,10])结束..程序：clearall;closeall;clc;t1=linspace(-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)-heav
23、iside(t2-tao));%持续有限时间等幅震荡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(Yw
