浅谈Rsoft软件在光纤光学教学中的应用

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作者：刘春兰魏勇苏于东

来源：《理科爱好者(教育教学版)》2018年第02期

【摘要】光学作为理学类专业的一门基础学科，在本科生教育中占有非常重要的地位，

近年来光纤光学已被引入了本科及研究生课堂。本文提出了在光纤光学教学中使用Rsoft软件进行仿真分析，结合该软件的使用特点，采用软件仿真的实验教学方式，将光纤传播理论中难懂的理论知识转变为可视化的图像显示，直观的反应光纤传光特点，帮助学生理解和分析，有效提高教学质量和教学效率。

【关键词】Rsoft；仿真；光纤光学

【中图分类号】G612 【文献标识码】B 【文章编号】1671-8437（2018）10-0002-02

近年来，光纤技术发展迅速，已广泛应用于通信、生物、化学、医学等各个领域。“光纤光学”是光学专业研究生的专业课，是本科生“高等光学”学科中的主要章节，具体内容涉及了光纤通信、光纤传感、薄膜光学等众多学科，具有内容广泛、理论深厚、知识更新快速、理论与实际紧密联系等特点[1]。

在教学中我们发现，光纤光学成为高等光学学科中最为难懂的一部分内容，因目前的教科书就这部分内容给出长篇大论的理论推导，学生理解十分困难，从而导致失去学习兴趣，影响教学效果。为解决这一实际问题，我们在实验课程中引入Rsoft软件进行仿真教学，将理论分析结果可视化，通过参数设置帮助学生理解数学模型中各个参量的实际意义，使计算结果生动、直观的展示在学生面前，激发学生独立思考的学习兴趣，提高学生逻辑思维和动手能力。此外，通过该仿真软件的学习，还可帮助研究生在学习理论知识之外掌握基本科学研究的理论学习方法，为研究生从事科研项目奠定基础。

1 利用Rsoft进行光纤传感仿真

仿真是指利用数学建模的方法，复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或存在设计中的系统。当光纤技术更新换代快，且光纤作为教学耗材价格昂贵又不易操作时，仿真成为一种有效的教学研究手段。

Rsoft是一款基于先进的有限差分光束传播法的专业软件，高度集成了计算机辅助设计和模拟仿真，集基于光束传播法的光波导设计、基于时域有限差分法的光波导设计、光子晶体分析设计、衍射光学结构器件分析设计和光栅分析设计等于一身。作为一个基于多种数学分析方法的系统模拟器，Rsoft具有强大的模拟环境、真实的器件和相对简单的操作方式。它的性能可以通过matlab软件或其他可编程软件进行扩展，其用户界面简单，且可调参数明显。

2 仿真实例