光电系统模拟与仿真设计报告.docx
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光电系统模拟与仿真设计报告
光电系统模拟与仿真设计报告
实验一MATLAB基本操作
【实验目的】
1.熟悉MATLAB实验环境,练习MATLAB^令、m文件、Simulink的基本操作。
2•利用MATLAB编写程序进行矩阵运算、图形绘制、数据处理等。
【实验内容】
1、用MATLAB可以识别的格式输入下面两个矩阵
1233
2357
A=|l357
3239
JI894一
■
「1+4i
4
3
6
7
8
B=
2
3
3
5
5
4+2i
2
6+7i
5
3
4
2
1
8
9
5
4
3
再求出它们的乘积矩阵
C,并将C矩阵的右下角2X3子矩阵赋给
D矩阵。
赋值完成后,
调用相应的命令查看MATLABT作空间的占用情况。
2、用MATLAB^言实现下面的分段函数
h,xaD
y=f(x)= —h,x£—D 3、分别用for和while循环结构编写程序,求出 63 ■i・|2|3|i62i63 K八2=1222——亠22 i-0 并考虑一种避免循环的简洁方法来进行求和。 4、选择合适的步距绘制出下面的图形 (1)sin(1/1),其中r(-1,1) (2)sin(tant)-tan(sint),其中t-(-二,二) 5、求解下面的线性代数方程,并验证得出的解真正满足原方程。 _7 2 1 -21 ■41 ■1 3 2 13] ■9 01 9 15 3 -2 7 7 2 1 -2 6 4 -2 -2 11 5 X= -1 ,(b) 9 15 3 -2 X ― 11 7 1 3 2 13 [ 0 11 -2 -2 11 5 - -2 -1 【实验程序及相应结果】 1、在编辑器里输入一下程序 A=[1,2,3,3;2,3,5,7;1,3,5,7;3,2,3,9;1,8,9,4]; B=[1+4i,2,3,6,7,8;2,3,3,5,5,4+2i;2,6+7i,5,3,4,2;1,8,9,5,4,3]; C=A*B D=C(4: 5,4: 6) 单击运行后结果如下: C= 1.0e+002* 0.1400 +0.0400i 0.5000 +0.2100i 0.5100 0.4000 0.4100 0.3100 +0.0400i 0.2500 +0.0800i 0.9900 +0.3500i 1.0300 0.7700 0.7700 0.5900 +0.0600i 0.2400 +0.0400i 0.9700 +0.3500i 1.0000 0.7100 0.7000 0.5100 +0.0600i 0.2200 +0.1200i 1.0200 +0.2100i 1.1100 0.8200 0.7900 0.6500 +0.0400i 0.3900 +0.0400i 1.1200 +0.6300i 1.0800 0.9300 0.9900 0.7000 +0.1600i D= 82.000079.000065.0000+4.0000i 93.000099.000070.0000+16.0000i 2、在编辑器里输入一下程序即可实现题目要求 functiony=zuoye2(x,h,D) ifx>D y=h; elseifx<-D y=-h; else y=h/D*x; end 并保存为函数名zuoye2,那么可在命令空间里检测正确性 >>y=zuoye2(8,4,6) >>y=zuoye2(4,4,6) y= 2.6667 >>y=zuoye2(-5,6,2) -6 结果正确。 3、用for语句循环程序如下: sum=0; fori<=0: 63 sum=sum+2Ai; end sum 运行结果为 sum= 1.8447e+019 用while程序循环如下: sum=0;i=0; while(i<=63) sum=sum+2Ai; i=i+1; end sum 运行结果为: sum= 1.8447e+019另一种简洁的方式: i=0: 63; b=2.Ai;a=ones(64,1); K=b*a结果为sum= 1.8447e+019 4、程序如下: (1)>>t=-1: 0.001: 1; >>y=sin(1./t); >>plot(t,y) 运行结果,即所得图形如下: 1r,r- 0.8• 0.6「 0.4- 0.2- 0- -0.2• -0.4「 -0.6- f -0.8-/ / -11_11 -1-0.8-0.6-0.4 (2)>>t=-pi: 0.01: pi; >>y=sin(tan(t))-tan(sin(t)); >>plot(t,y) 得到的图形如下: 5、各个题目程序和结果如下: (1)程序为: >>A=[7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5;1,3,2,13]; >>B=[4;7;-1;0]; >>X=inv(A)*B 运行结果为: X= 0.4979 0.1445 0.0629 -0.0813 (2)程序为: >>A=[1,3,2,13;7,2,1,-2;9,15,3,-2;-2,-2,11,5]; >>B=[9,0;6,4;11,7;-2,-1]; >>X=A\B 结果为: X= 0.98070.4979 0.26800.1445 -0.22260.0629 0.5893-0.0813 实验二Zemax仿真设计 【实验目的】 1•熟悉Zemax实验环境,练习使用元件库中的常用元件组建光学系统。 2•利用Zeamx的优化功能设计光学系统并使其系统的各项性能参数达到最优。 【实验内容】 1、显微物镜系统设计 在图1显示一个10X显微物镜。 其包含二组远距的胶合双重透镜(Lister型式)。 NA: 0.25;EFL=0.591。 表1提供了这个设计的数据。 第一镜面到像距为0.999。 第一镜面到物 距为6.076。 最后一面供作保护面之用。 畸变=0.26%。 图110倍显微物镜系统 SRF RADIUS THICKNESS APERTURERADIUS GLASS OBJ o.oooaoo 1,OOOOC+20 S*1883e+18 AIR LJ AST 0.000000 0-0丄 0.152000 負 AIR D.S15200 D.139000 0,135000 KS 3 -0.3692DO 0・0斗6000 19S0QD F2 c 4 -4.419000| a-340000 0.195000 AIR 5 CL斗52100 0,132000 O^ISSOOC K5 ~c~ G -0.2KEQ0 0.038000 O,1£SDOO F; ~c~ 7 -0-836700 □.237000 0.16SD00 AIR 8 0.0000001| □.009645 0.032227 K5 c [IMS 0,00000011 0,000000 0.030^0 5 表110倍显微物镜参数 要求: (1)运用zemax软件仿真实现该系统,并进行像质评价和分析。 (2)改变某一LensData,观察像质评价和分析,然后设置该LensData为变量并进 行优化,再观察像质评价和分析,最后比较优化前后结果。 2、望远镜头系统设计 在图2是一个f/6.5望远镜头具有20°视场以及EFL=5。 这个镜组的资料给定在表2。 图2望远镜头系统 表2望远镜头系统参数 要求: (1)运用zemax软件仿真实现该系统,并进行像质评价和分析。 (2)改变某一LensData,观察像质评价和分析,然后设置该LensData为变量并进 行优化,再观察像质评价和分析,最后比较优化前后结果。 【实验步骤与结果】 实验三Optisystem仿真设计 【实验目的】 1.熟悉Optisystem实验环境,练习使用元件库中的常用元件组建光纤通信系统。 2•利用Optisystem的优化功能仿真计算光纤通信系统的各项性能参数,并进行分析。 【实验内容】 1、OptiSystem用于WDM设计 根据下图,运用OptiSystem练习设计WDM通信系统,并得出WDM分析结果,在此基础上练习使用该软件的优化功能,如何实现系统优化。 WDM分析结果 TSampledsignalspectrum LettEUtlnnandDraglaSElect2oomRe^on.PressCorirolKeybidLi Sampledsignalspectrum LertButtmanc3Dfb^to5afectloomRegfin.PressCanlFOiK&yandL 口仃 1.M5e-00&1.S47e-DO61B知DOS1.551BCJ061骷知D061.&S5e-00& Waue]eng1h(nn) 百邕fcs£ 1削? &-D05.M^OOj.551e-G2fl.5^E-aOB.S57e-00& Wavelength(m> ISpliihr曾iew托^「4『f心: '[irid卜、'•: tiripb: ■: rjgi>H三^已1也fj 2、OptiSystem用于EDFA设计 根据下图,运用OptiSystem练习设计EDFA通信系统,并得出EDFA产生的增益,如采用双泵浦,其增益又如何,在此基础上练习使用该软件的优化功能,如何实现系统优化。 【实验步骤与结果】 1、 >.,.jF+em>paHlcftfrtseaieNFZPiteGelemtr: 「芈£Jft皿■“! ! 『損EEf Lftt^TliieEhzm曲㈣MbH1辿厂 H駅卜卞IMH矗出號I 心|施轴旧i 0IEm -truloi-0cE i: i|Wl^T|I«D*抽LMallsI ■\DPD-Unii LOKlTE讥0爲伽血185Tht iJ^p^rfl^iPir'.lliirt-i®JH: Wg『2 屈The 固 邮T&aiCp血仙心胃1>=1」 71.00>iAnrIkwe-rlteqieac-iIfciEIBSTHzLf^rl^qieic.Ihlt-230THz csvisei1Firaieic-.-TJtRwwr-Dd^i EOF*ItlM Dab-2&diiki^iyur^-4dE Sum F*3HIC.-K1ITH: CIV加I TH: ■曲TH: A* wwars ij.--■.ri- 2、 L'tdiraPttiiatf -V LopCGItDlNumtigiaflfcqs■E CWLaser Fneiuency-1COOnm Power=-20dBm DualPonWDM岛mly昶r: Lauitrfrequeficylimit=135THzUpperfrequencylimit=THz IdeslMux BtHLimDopedFfcer Length=7m OpticalSp^fftrumAnalyserl PumoLa$e「 Fnequewv=580nc Power=1DQmW: A】■ □pttital$p«ctnjmr 4 OptkalNull
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