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基于高斯光束的阶跃型多模光纤的模式激励的研究的任务书
任务书：
1.背景介绍
随着高速通信和信息交流的需求不断提高，光纤通信系统成为一种非常重要的通信方式。而多模光纤作为一种光纤，它具有较大的芯径和波导截面大小，可通过多个模式来传输光信号，因此可以用于各种不同的应用场景，包括局域网、数据中心互连、高性能计算、激光照明等领域。面对着多样化、高效化的市场需求，如何有效提高多模光纤传输效率，从而满足不同应用场景的需求，就成为了目前光通信领域中的热门研究方向之一。
阶跃型多模光纤（Step-indexmultimodefiber，SIMF）是一种常用的多模光纤类型，它的芯层和包层之间存在较大的折射率差，从而使光线在芯层中按照一定模式来传输，达到多模传输的效果。基于高斯光束的激励方式应用于SIMF传输过程中会产生色散效应，从而导致受到干扰的传输，影响SIMF的传输效率。因此，如何提高高斯光束在SIMF中的适用性，有效利用多个模式来传输信息，就成为了目前的研究重点之一。
2.研究意义
SIMF作为一种重要的多模光纤类型，在通信领域中应用广泛。本研究旨在研究基于高斯光束的激励方式在SIMF中的模式激励效应，为提高SIMF传输效率提供一种新的解决方案。通过建立适合实际场景的模型，证明可以通过在激励中引入适当的占空比，对高斯光束进行调整，从而扩大其适用范围，提高其在SIMF中的优化效果，从而提高SIMF的传输效率。这将有助于光通信领域中的多模光纤传输技术的发展，提高传输效率和可靠性，满足多样化、高效化的市场需求。
3.研究内容
（1）阶跃型多模光纤的基本原理及其模式
（2）高斯光束的激励方式及其在SIMF中的适用范围
（3）通过建立基于高斯光束的模式激励模型，在SIMF中进行实验模拟，比对模拟结果与实测结果，获得高斯光束的适用性规律，并探寻优化效果
（4）对高斯光束的占空比进行调整，探究其对高斯光束激励效果的影响
（5）在模拟实验的基础上，提出优化SIMF传输效率的方案，为其实际应用提供技术支持
4.研究方法
（1）理论分析法：通过对阶跃型多模光纤的基本原理、高斯光束的激励方式进行理论分析，为后续实验提供理论基础
（2）光学仿真法：利用光学仿真软件（如ANSYS、ZEMAX等），建立基于高斯光束的SIMF模式激励模型，并进行模拟实验
（3）现场测试法：在实际场景下，通过现场测试对模拟实验结果进行验证
5.预期研究成果
（1）研究出基于高斯光束的SIMF模式激励效应规律
（2）揭示占空比对高斯光束激励效果的影响规律
（3）提出优化SIMF传输效率的方案并得到实现
6.研究计划
（1）前期准备（2个月）：初步了解阶跃型多模光纤和高斯光束相关概念，查阅文献、建立实验模型、准备实验器材
（2）理论分析和光学仿真模拟（4个月）：基于理论分析和光学仿真软件，建立基于高斯光束的SIMF模式激励模型，并进行模拟实验
（3）现场测试（2个月）：在实际场景下对模拟实验结果进行验证
（4）数据分析和方案提出（2个月）：根据模拟实验和现场测试结果，分析高斯光束的适用性规律，提出优化方案
（5）论文撰写和中期报告（2个月）：撰写论文，准备中期报告
（6）方案实现和结果分析（4个月）：根据提出的方案，针对实际问题进行优化，分析实验结果
（7）总结和结论（2个月）：总结研究成果，得出结论，撰写毕业论文
7.参考文献
1.Wu,G.F.,&Yan,L.(2018).Measurementsandanalysisofpolarizationdependentlossandmodecouplinginstepindexmultimodefibers.OpticsCommunications,416,52-58.
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3.Yano,Y.,Kazama,T.,&Ishigure,T.(2017).Multimodefiber-opticsensingbasedondifferentialmodedelayanalysisusingmodeselectivegratings.Opticsexpress,25(22),27790-27798.
4.Keller,M.,&Scheerer,D.(2019).Mode-cleaningincoherentlycoupledandmultimodefibers.JournalofLightwaveTechnology,37(1),10-18.
5.Huan