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RP Fiber Power

简介
特征
模型
光纤数据
版本
用户界面
演示

无源和有源光纤器件的终极工具

RP Fiber Power是一款功能强大的建模软件,用于设计和优化光纤器件 - 特别是光纤放大器和激光器以及其他类型的波导激光器,还有光纤耦合器,多芯光纤,螺旋芯光纤和锥形光纤。

该软件提供有效的传播和数值光束传播。还可以研究超短脉冲传播,例如在光纤放大器系统,锁模光纤激光器,电信电缆和自动优化的脉冲压缩器中。

RP Fiber Power是为高级用户提供的多功能工具,但同时(特别是自定义表格的V6以来)也非常适合那些没有(或尚未)进入该领域专家的用户。

对于任何认真对待光纤器件的人来说,这都是必须的 - 无论是在工业发展,科学研究还是教育方面。 其用户界面结合了极大的灵活性和简单的启动。 因此,它同样适用于高效的例行检查和大多数复杂的模拟工作。


RP Fiber Power V7新功能

这个版本有几个重大改进:

现在有一个功能强大的脚本调试器,可以更容易地找到并修复复杂脚本中的错误。 有了它,您可以通过命令执行脚本命令。 在数学表达式中甚至可以进行调试! 因此,在脚本中查找和修复错误变得更加容易。

新脚本编辑器支持有用的功能,如行号显示,语法突出显示和多级撤消/重做功能。
有一个方便的语法检查器:在执行可能耗时的脚本之前找到语法错误。
您还可以自动重新格式化代码以获得一致的格式。
特别是那些开发复杂模拟的用户,这是个好消息!

RP Fiber Power V6已经引入了进一步改进的用户界面:可以在脚本中定义自定义表单。 这可能非常有用:


此类表格可用于软件适用的模拟 - 根据您的需求量身定制。
它们非常易于使用。 只需填写输入字段并执行即可查看输出值以及创建的图形图表。
您可以自己制作此类表格,也可以在技术支持范围内制作。 (自定义表单在脚本中以文本形式非常简单地定义。)
因此,RP Fiber Power也更适合那些需要在不花费太多时间在技术细节上进行某些计算的人。

阅读更多自定义表格; 另请参阅版本历史记录。

产品手册:

以下手册详细介绍了该软件:


请注意,您可以通过单击宣传册显示屏的左侧或右侧来翻页。
您也可以下载PDF格式的手册。
另请参阅我们关于计算机模拟如何使您的激光开发更高效的详细介绍:


快速浏览视频

视频让您快速浏览整个RP Fiber Power V6软件:如何计算光纤模式,数值模拟光束传播,光纤放大器或激光器建模,模拟超短脉冲的传播,以及如何利用其巨大的灵活性 内置脚本语言。 您还可以在方便的用户界面上留下印象。 只需点击下面的图片,等待几秒钟。

不幸的是,我们还没有时间为V7更新这个视频,它有很多不错的新功能:大大改进的脚本编辑器,代码调试器,语法检查器,脚本重新格式化等。


请注意,我们的演示页面提供了各种其他演示视频,可以解决软件的更多特定方面。

应用

RP Fiber Power可用于分析和优化各种器件:


器件 应用示例
单模和多模光纤
计算模式属性,如振幅分布,有效模式区域,有效指数,色散; 计算光纤耦合效率; 模拟弯曲,非线性自聚焦或增益引导对光束传播的影响,高阶孤子传播
光纤耦合器,双包层光纤,多芯光纤,平面光波电路
模拟双包层光纤中的泵浦吸收,研究光纤耦合器中的光束传播,锥形光纤中的光传播,分析弯曲的影响,放大器中的交叉饱和效应,泄漏模式等。
光纤放大器
研究在单放大器级或多级放大器系统中增益和饱和特性(连续波或脉冲放大),铒掺镱放大器光纤中的能量转移,猝灭效应的影响,放大自发发射等
光纤电信系统
分析色散和非线性信号失真,放大器噪声的影响,优化非线性管理和放大器的放置
光纤激光器
分析和优化功率转换效率,波长调谐范围,Q开关动态
超快光纤激光器和放大器
研究脉冲形成机制,稳定范围,非线性和色散的影响,抛物线脉冲放大,最佳的色散脉冲压缩,反馈灵敏度,超连续谱产生
脉冲和超快速固体激光器和放大器
研究Q开关,模式锁定行为,找到可饱和吸收器所需的特性,分析反馈灵敏度,啁啾脉冲放大研究再生放大稳定性极限

关键特征


最新版本(V7)的主要特征是:

模式求解器

该软件包含一个有效的模式求解器,它可以从给定的径向对称折射率分布计算所有传导光纤模式的幅度分布,有效模式区域,截止波长,传播常数,群速度和色散。 这对于具有无源和有源光纤的模型非常有用 - 即使对于具有数百种模式的情况也是如此。

示例案例展示了如何分析渐变折射率光纤的模式,或模拟将光发射到多模光纤中。

另请参阅我们的模式求解器演示视频。


数值光束传播

由于V5,RP光纤功率可以通过具有任意弱导折射率分布的光纤或其他波导传播具有任意复振幅分布的光场。 光纤可以弯曲(具有任意变化的弯曲半径),锥形,表现出随机指数变化等等 - 对于广泛的研究课题存在大量机会。

示例案例展示了关于未对准输入光束的光演变,双包层光纤中的泵浦吸收以及光纤锥形区域中光的行为的研究。

请参阅我们的演示视频了解数值光束传播。

方便的交互式光束分布查看器使您可以轻松检查任何计算出的光束分布。


激光活性离子

通常,人们使用相对简单的标准增益模型。 然而,对于更复杂的激光离子,用户可以自由地定义激光活性离子的能级方案和引起这些能级之间跃迁的各种过程。 因此,该软件适用于任何可能的激光离子(Nd3 +,Yb3 +,Er3 +,Tm3 +,Pr3 +,......)和泵浦方案。 它甚至可以处理具有不同离子种类组合的情况(例如Yb3 +和Er3 +)或具有复杂的淬火过程。 它还可以描述各种类型的上转换激光器。


多泵浦波,信号和ASE

您可以为泵浦波,信号和放大自发辐射(ASE)定义大量所谓的光学通道。 每个通道可以表示单个传播模式或一些(可能是大的)模式集合。 您可以自由定义其横向强度分布,或者仅使用计算光纤模式的模式强度分布。 该软件还适用于基于双包层光纤的建模设备。 对于激光器,线性和环形配置都是可能的。

该软件可以以惊人的速度和极高的可靠性计算所有光功率和激发密度的分布。 即使在复杂的情况下,复杂的算法也能实现。 (对于其他软件,在复杂情况下,您可能很容易有更长的计算时间和收敛问题。)

动态模拟

该软件还可以模拟光功率和激发密度的时间演变。 例如,它可以通过光纤放大器放大期间的增益饱和来模拟光脉冲的失真(见图)。 它还可以模拟Q开关光纤激光器甚至固体激光器中的脉冲生成。 动态模拟既可以仅传播光功率,也可以传播全光束分布。

所有这一切都可以通过极大的灵活性来完成。 例如,您可以自由定义泵浦功率和输入信号波的时间依赖性,并根据需要说明结果:显示值在脉冲内如何演变,显示脉冲参数如何针对多个脉冲演变等。


超短脉冲传播

该软件可以模拟无源和有源光纤器件中超短脉冲的传播,也可以模拟其他组件,如光谱滤波器、手动或自动优化的色散压缩器、棱镜对和光栅对、调制器和可饱和吸收器。因此,不仅可以模拟光纤放大器中的单通放大或电信光纤电缆中的数据传输,还可以模拟锁模光纤激光器、啁啾脉冲放大器系统、再生放大器和光纤干涉仪中的脉冲演变。交互式脉冲显示窗口允许人们方便地检查脉冲的所有细节。

在任意色散(可以从模式求解器获得)、克尔非线性、受激拉曼散射(SRS)和放大器增益(包括增益饱和)的影响下,时间和频谱脉冲特性可以在光纤中演化。可以包括自陡峭;甚至可以模拟超连续谱的产生。具有自动步长控制的精确数值算法确保了高精度和高速度。


光纤数据

RP Fiber Power附带大量光纤数据集,包含掺杂有钇、铒、铥等的各种激光活性玻璃的光谱数据,以及部分波导参数。 一些数据集包含来自科学文献的数据,其他数据集来自与RP Photonics合作的光纤制造商。 此外,您可以轻松地将任何自己的光纤数据集成到软件中。

您还可以使用技术支持来获取由用户或制造商提供的数据制作的其他光纤数据文件。


用于体激光器和放大器

你甚至可以使用RP Fiber Power ,即使是固体激光器,只要光束半径在激光晶体内近似恒定。这一条件适用于许多端泵浦激光器。例如,你可以模拟一个Q开关Nd:YAG激光器,用连续或脉冲泵浦来研究脉冲积累,多种横向模式,淬火过程的影响等等。


简单的使用和最大限度灵活性

用户界面的质量是一个重要方面。 RP Photonics找到了一种最方便的方法来结合两种通常相互排斥的功能:只需填写交互式表单即可轻松入手,并通过强大的脚本语言实现最大的灵活性。根据表单输入,自动生成并执行脚本。在大多数情况下,这种方法就足够了。对于特殊添加,您可以通过表单注入一些额外的脚本代码,或编辑整个脚本。

利用脚本语言,您甚至可以实现最复杂的模拟,超出开发人员的预期。例如,您可以在超短脉冲模拟中安排任意光纤序列和其他光学元件。此外,您可以使用脚本代码以数学方式处理输入数据或计算结果,读取或写入文本和二进制文件,生成各种图表,以及以格式良好的形式显示输出作为文本(在程序的主窗口中或写入图表或文件)。

从V6开始,甚至可以创建自定义表单:获取用于专门模拟目的的表单,可以自己制作或在技术支持范围内制作。

V7引入了其他功能来支持您编写脚本 - 特别是编辑器中的语法突出显示,参数帮助,自动代码重新格式化和调试器。

最重要的是,我们的高质量技术支持(见下文)可以让您快速解决问题。
请参阅我们关于脚本的演示视频。


高质量的文档

对于严肃的建模工作,您需要具有全面文档的高质量产品。 RP Fiber Power附带了一本非常详细的PDF手册,不仅解释了软件的处理和脚本语言的细节,还解释了使用什么样的物理模型,基本的假设等等。另外,你得到了 所有这些信息都以方便的上下文相关在线帮助系统的形式提供。

此外,还有40多个案例研究说明了可能模拟的许多方面。


技术支持和咨询

许可证费用总是包含一些技术支持的小时数。 该支持由RP Photonics软件开发人员和创始人Rüdiger Paschotta博士亲自完成。 他将为您提供高质量的光纤设备技术咨询服务,即使在科学和技术问题上也远远超出纯粹的软件相关问题。

请放心,通过RP Fiber Power,您将获得一个由该领域的顶级专家开发的产品,他们肯定了解所涉及的物理知识并了解科学文献。 此专家将亲自帮助您解决您可能遇到的任何问题。

该软件在Windows 10或更早版本到Windows XP下运行。 由于有效的实施,对PC的要求通常是适中的; 只有在特殊情况下,拥有快速CPU和大型主存储器才是有利的。

也许您想要下载包含39页的RP Fiber Power PDF手册。

寻找最好的工具!

无论您是在工业中开发光纤激光产品还是从事科学研究 - 为了获得成功和竞争力,您必须拥有最好的工具和支持,以最高效和最有效的方式完成您的工作。 不要用不充分的手段来浪费你的时间和其他宝贵的资源。

模式求解器


RP Fiber Power包含一个功能强大的模式求解器,可以非常快速地计算来自给定径向对称折射率分布的光纤的所有导模(LP模式)。 这适用于具有数百种模式的光纤。 模式求解器还计算传播常数和纤芯中传导的功率分数。

折射率分布可以用公式指定,或者根据测量结果从表格值中指定。 还可以包括任何波长依赖性,这也允许用预定函数计算色散(材料和波导色散)。

得到的强度分布可以非常容易地用于光学信道的定义,以计算光纤中的功率演变。 (当然,为此目的,您也可以使用其他来源的分布,例如根据制造商的规格。)

光束传播

锥形光纤中光束传播的例子


RP Fiber Power可以数值模拟具有任意(但弱引导)折射率分布的光纤(或其他波导)中任意复杂场分布的传播。 使用分步傅立叶算法。 可以传播不同波长的多个光束,并且可以通过激光活性离子和非线性效应(XPM,SRS)相互作用。

用户可以完全控制数字网格参数,折射率和掺杂剂分布,输入栏等。作为所有其他功能,所有这些也可以通过脚本命令控制,以便生成任意图,从一个光束传播设备提供数据 进入另一个(可能有插值),导入和导出数据到任何格式的文件等。这使得RP Fiber Power成为一个强大的工具,例如 用于研究锥形光纤,双包层光纤和各种其他光纤元件。

能级系统和跃迁


RP Fiber Power可用于模拟两种甚至三种不同类型的激光活性离子参与放大或激光发射过程的情况。每个离子可具有大量亚稳态激发能级。

用户可以自由定义电子能级之间的各种跃迁:

• 自发跃迁(辐射或非辐射)
• 光诱导跃迁(吸收或受激发射)
• 淬火过程(包括在较大离子簇中的对诱导淬火和淬火过程)
• 能量转移(相同类型或不同类型的离子之间,例如Er3 +和Yb3 +离子之间)

这些输入确定了速率方程系统,然后使用高级算法非常有效地求解。

右图显示了掺铥上转换光纤激光器背景下的示例情况。在这里,除了基态之外,还处理三个亚稳态。除了各种自发跃迁之外,还有四个吸收跃迁(包括准三级激光跃迁)和两个伴随受激发射(泵浦和信号)的跃迁。

动态模拟

光纤放大器中的脉冲失真


该软件还允许您模拟系统的时间演变。实现了一种高度灵活的方法,既可以精确模拟激光的动态,又可以充分考虑光纤中的传播时间,以及单通或双通脉冲放大的快速模拟。

例如,右侧的图显示了在高增益光纤放大器的放大期间脉冲形状如何因增益饱和而失真,以及这种脉冲提取了多少存储的能量。另一个例子对应于Q开关光纤激光器模型,其在单独的页面上描述。

您可以自动执行多个动态模拟。例如,您可以使用相对较粗的时间步长模拟脉冲放大器的泵浦,然后以更高的时间分辨率模拟信号放大。然后将两个模拟放入循环中以模拟多个泵浦/放大循环。

超短脉冲传播


超短脉冲可以用时域或频域中的复振幅阵列数字表示。傅立叶变换用于将时间和频率相互关联。波长相关的放大和色散在频域中建模,而非线性效应在时域中处理。精确的数字分步算法具有自动步长控制功能,可确保高精度和高速度。

通过指定GVD(群速度色散)或有效折射率的波长相关函数,可以包括任意色散。如果使用集成模式求解器,则还可以计算模式色散。

不仅可以对一个简单的克尔非线性进行建模,而且可以对具有延迟非线性响应的非线性进行建模,从而导致受激拉曼散射。用户可以指定任意的响应函数,而不仅仅是给定函数形式的参数,这样就可以处理任意增益谱的拉曼增益。

脚本语言的100多个函数可用于定义模型输入和检索各种脉冲属性。也可以使用方便的交互式脉冲显示窗口检查结果。

虽然各种竞争产品也可以模拟超短脉冲传播,但RP Fiber Power在其高灵活性方面可能是独一无二的,因为完全控制具有强大的脚本语言。因此,您可以将其用于各种模拟 - 甚至远远超出开发人员的预期。

速度和可靠性

在这种模型中稳态方程的数值解是一项具有挑战性的任务。它需要一个迭代过程。如果这个程序没有很好地解决,它的收敛性能很大程度上取决于具体情况。 (请参阅2008-11-08的Spotlight文章,讨论此类模拟的验证。)

RP Fiber Power经过精心设计,使用具有自动调整参数的迭代程序。结果,该软件在很多种情况下实现了惊人的高速和可靠的收敛。这包括激光器操作非常接近阈值或远高于阈值,具有反向泵浦和强ASE的放大的情况等,其中其他软件在找到正确的解决方案时可能具有极端问题,或者在合理的时间内执行此操作。

RP光纤电源迭代程序的测试


上图以色标显示了当泵浦功率和输出耦合器传输系统变化时,光纤激光器模型中所需的迭代次数如何变化,并且每次配置都是从头开始计算的。在阈值附近的计算时间略有增加,但是一个配置(在这种情况下具有3个光学通道)的计算通常仅需要普通PC上的一小部分秒,尽管具有良好的空间分辨率(在z方向上具有100个点) )。

超短脉冲传播也使用非常强大和有效的算法进行模拟,基于数值误差的监测,仅在需要时自动采用更精细的数字步骤。

有源光纤数据

RP Fiber Power软件附带了各种稀土掺杂光纤的数据。这些数据包括光谱信息(跃迁截面,上态寿命,掺杂浓度)以及波导结构的细节(纤芯尺寸,有效模式面积,传播损耗等)。拥有这样的数据,您可以立即开始模拟光纤放大器和激光器的性能。

来自公开来源的各种数据

RP Fibre目前提供以下来自公开来源的数据:

• “Yb-锗硅酸盐”:由Paschotta博士记录的钇掺杂锗硅酸盐光纤的数据。由于大多数掺钇光纤,基于类似的硅酸盐玻璃组合物,因此这些数据可用于许多情况。
• “ErYb-磷酸盐”:掺铒和钇的磷酸盐玻璃
• “铒-氟磷酸盐L11”:掺铒氟磷酸盐玻璃
• “Er-fluorozirconate F88”:掺铒氟锆酸盐玻璃
• “Er-silicate L22”:掺铒硅酸盐玻璃

光纤制造商的数据

RP Photonics目前正在与各种稀土掺杂光纤制造商建立合作关系。 从本质上讲,这意味着:

• 光纤制造商为RP Photonics提供光纤数据,
• RP Photonics将数据转换为可直接用于RP Fiber Power软件的格式,并提供检查和完成数据的一些帮助,
• 购买(或已经拥有)RP Fiber Power用户许可的客户获得这些数据。

显然,这对软件用户有很大帮助:他们可以模拟这种光纤的可能性能,而不必处理获取数据的问题。

到目前为止,以下数据已正式提供:

 CorActive提供各种有源光纤,包括掺杂有钇,铒,铒/钇,钕,铥或钐的单包层和大模场面积双包层光纤。 到目前为止,各种钇掺杂光纤的数据是可用的。

 iXFiber提供各种有源光纤,包括掺杂有钇,铒,铒/钇,钕或铥的单包层和大模场面积双包层光纤。 目前,各种钇掺杂光纤的数据正在准备中。

 NKT Photonics提供各种光子晶体光纤,包括钇掺杂双包层版本和双包层光纤,具有极大模式区域。 目前,我们正在为许多这些光纤准备数据集。

 nLight提供掺铒和掺钇光纤,包括单模和双包层光纤。 目前,各种光纤的数据正在准备中。

已拥有软件用户许可证的客户可以通过下载获取新的和更新的数据。

注意:在技术支持范围内,我们可以为您提供来自其他供应商的光纤的任何数据文件,只要这些数据由供应商提供。 例如,Nufern发布了许多光纤的数据,我们可以处理这些数据。

RP Fiber Power的版本历史

该软件一直受到多年来广泛的发展计划,这大大扩展了其功能,以及用户界面的质量。

V1
这是第1个版本。 它仅限于光纤激光器和放大器的连续波计算,并且只能通过脚本进行控制。


V2
版本2引入了交互式表单。 至少对于更简单的模拟,现在可以简单地通过填写表单来工作,而V1必须通过脚本来控制。 例如,屏幕截图显示了输入某些信号参数的表单:

当您基于这些表单执行计算时,程序将根据您的表单输入自动编写脚本文件,然后执行该脚本。如果您需要编写脚本以获得更大的灵活性,可以稍后查看该脚本并对其进行扩展。此外,可以通过表单注入一些脚本代码,以添加一些专门的功能。因此,您可以将表单的便利性与脚本编程的灵活性结合使用。

此外,V2中引入了动态仿真。这意味着泵浦和信号功率以及一些其他量(例如激光谐振腔的末端反射率)可以具有任意时间依赖性(例如以数学表达式的形式定义)。例如,这对于Q开关光纤激光器和脉冲放大器的建模非常重要。


V3

版本3引入了模式求解器,它可以根据给定的折射率分布计算光纤模式的属性。现在有许多功能通过访问所有这些模式属性,包括幅度和强度分布,传播常数,有效模式半径和模式区域,以及色散。下面的动画图形是使用脚本生成的。

此外,还添加了一些交互式表格,用于定义折射率分布并生成一些预定义的图表。


V4

版本4引入了超短脉冲传播 - 不仅在光纤内,还通过各种光学元件,如光学滤波器,调制器和脉冲压缩器。可以使用某些函数调用生成任意的起始脉冲然后通过各种组件传播它。例如,很容易定义一个功能,它模拟锁模激光器的谐振腔中的一次往返;它只包含通过谐振腔元件发送脉冲的功能。

现在可以研究用于超短脉冲的锁模光纤激光器(或固体激光器)和放大器。例如,请参阅锁模光纤激光器和啁啾脉冲放大器系统的案例研究。

可以使用新的交互窗口来检查所获得的脉冲。例如,您可以研究脉冲如何在长光纤内或在激光谐振腔中的多次往返中演变。


脉冲显示窗口提供了脚本语言中的各种功能,用于定义脉冲,通过组件传播脉冲,以及在时域和频域中访问许多脉冲属性。由于强大的脚本功能,即使是最复杂的模拟也可以轻松设置。


V5

版本5提供了模拟光束传播的方法,不仅在光纤和其他波导中,也在更复杂的设备(如多芯光纤和光纤耦合器)以及自由空间部分中模拟光束传播。 可以引入任意弯曲(也具有变化的弯曲半径)。

新功能可以研究大范围的影响 - 例如,弯曲光纤中的弯曲损耗和模式失真,倏逝波耦合器中的耦合现象,双包层光纤中的模式相关吸收,以及光纤和体激光晶体中的增益引导效应。 可以包括来自激光活性掺杂剂的放大以及光纤非线性。


V6

版本6允许用户创建以脚本定义的自定义表单,即以文本形式。 这意味着可以根据特定应用定制交互式表单。 下面的屏幕截图只是包含选项卡和图形控件的自定义表单的示例。


下面是用于定义其中一个选项卡控件的代码,其中包含各种输入栏。 简单但灵活的命令定义编辑哪些变量,显示哪些单位,最小和最大允许值是多少等。

            $tabcontrol, size = (620, 0)
            $tab "Fiber details"
            Core material:       ##########################
            $input (combobox: "Yb-germanosilicate", "Yb-phosphosilicate") fiber$
            Yb concentration:    ############  Core diameter: ############
            $input N_Yb:d6:" / m^3", min = 0, max = 1e30
            $input d_co:d6:"m", min = 0, max = 1e-3
            Pump mode radius:    ############  Fiber length:  ############
            $input w_p:d6:"m", min = 0, max = 1e-3
            $input L_f:d6:"m", min = 0, max = 1000
            Signal mode radius:  ############
            $input w_s:d6:"m", min = 0, max = 1e-3
            $
            $tab "Operation parameters"
            Pump power:          ############ at ##########  #  backward
            $input P_p_in:d6:"W", min = 0, max = 10, bgcolor = (if P_p_in > 10 then rgb(1, 0.8, 0.8) else white)
            $input l_p:d6:"(n)m"
            $input (checkbox) bw_pump
            Signal input power:  ############ at ##########
            $input P_s_in:d6:"W", min = 0, max = 10
            $input l_s:d6:"(n)m"
            $tabcontrol end
        

您可以自己制作此类表格,或通过技术支持制作,然后享受非常方便的日常工作处理。 当给出这样的表格时,任何人都可以很容易地完成某些计算而不用自己处理底层脚本代码。 如果以后需要其他功能,只需相应地扩展表单即可。


V7

版本7引入了各种功能强大且非常有用的工具来开发脚本:

· 语法突出显示

有许多改进的脚本编辑器具有非常方便的功能,例如语法突出显示:命令或功能的识别名称和关键字用不同的颜色突出显示。 此外,软件以不同方式显示注释和字符串常量等内容。


参数帮助

为了便于回忆许多支持函数的必需参数,我们引入了所谓的参数帮助。 如果只需键入一个函数名,后跟“(”到编辑器中,您将显示参数帮助;稍后您还可以单击一个函数参数来获取:


语法检查

您可以快速调用脚本的语法检查而不执行它。 这可以特别方便地避免执行需要很长计算时间并且在完成之前可能遇到语法错误的脚本。

自动代码重新格式化

您可以根据标准规则自动重新格式化脚本。 这样,即使您在编写它们时有些草率,您也可以获得一致的格式化,从而获得可读性很好的脚本。

例如,脚本最初可能包含以下部分:

            R_min:=150 mm { minimum curvature radius }
            L_bend:=R_min*(90 deg)
            show "L_bend: ",L_bend:d3:"m"
            z1_bend:=(L_f-L_bend)/2
            z2_bend:=(L_f+L_bend)/2
            R(z):=
              if z<z1_bend
                            then 0
                            else if z<z2_bend
                            then R_min
                            else 0
                            theta(z):=
                                    if z<z1_bend
                            then 0
                            else if z<z2_bend
                            then -(z-z1_bend)/R_min
              else -pi/2
            Just press Ctrl-R in the editor, and thereafter it reads as follows:
            只需在编辑器中按Ctrl-R,然后如下所示:
            R_min := 150 mm { minimum curvature radius }
            L_bend := R_min * (90 deg)
            show "L_bend: ", L_bend:d3:"m"
            z1_bend := (L_f - L_bend) / 2
            z2_bend := (L_f + L_bend) / 2
            R(z) :=
              if z < z1_bend then
                0
              else if z < z2_bend then
                R_min
              else
                0
            theta(z) :=
              if z < z1_bend then
                0
              else if z < z2_bend then
                -(z - z1_bend) / R_min
              else
                -pi / 2

        

调试器

使用新的调试器,您可以按命令执行脚本,并随时检查系统的状态。 只需单击一行左侧即可创建断点(以绿色显示,请参见下面的屏幕截图)。 同样,您可以调试表达式。 在开发复杂的仿真脚本时,这非常有用。


方便的输入表单,高度灵活的脚本语言,强大的工具

RP Fiber Power可以在三种不同模式下运行:

模式1:标准表单

为了快速轻松地启动,您可以使用各种表单,只需输入输入数据,然后检查计算结果。

注意:您也可以在输入栏中输入数学表达式而不是数值! (作为一个简单的例子,为某些泵功率定义一个变量,并确保其值用于前向和后向泵浦;这样,您可以避免始终在两个位置更改输入值。)此外,还有各种机会注入一些脚本代码到表单中。 这样,您可以获得脚本的灵活性(见下文),同时基本上只使用简单的表单!

还可以通过表单创建各种图表(见下文)。


模式2:自定义表单

自V6起,RP Fiber Power提供可根据您的特殊需求量身定制的表格。 这样的表格可以在脚本中定义 - 如果您愿意,可以自己定义,或者我们在技术支持内为您完成。


请参阅单独的页面,详细说明自定义表单。

模式3:使用脚本控制

虽然表格当然很好用,但它们总是有些限制。为了获得完全的灵活性,您还可以使用强大的脚本语言控制软件。

可以在软件自己的编辑器中编辑的脚本(纯文本文件)可以包含各种部分:

 通过调用某些预定义函数完成光纤长度,掺杂分布、模场、输入功率等的定义
 结果图形输出的详细信息,通常以函数图的形式显示
 用于文本形式的灵活输入或输出的命令,例如, CSV格式,用于与其他软件(例如您最喜欢的绘图软件)交换数据
 如果需要,可以进行各种数学计算。用于从光纤参数自动计算模式分布

更多关于脚本

您有许多获得脚本的方法:

 软件附带了许多演示脚本。只需按原样使用它们,或者根据您的需要调整它们。
 如果您需要完全不同的东西,您通常不会从头开始,而是从一些演示文件开始,并逐步修改它。
 您还可以在技术支持中开发脚本。如果这需要的支持时间超过许可费中包含的支持时间,您只需购买额外的支持时间。

您很快就会欣赏脚本方法的多种优势:

 您可以简单地复制和粘贴所提供的演示文件或早期脚本文件的一部分,以便重用代码。
 在复杂的情况下,RP Photonics可以向您发送一些代码行。
 脚本编写方法非常灵活,允许您,例如系统地改变某些参数,以各种格式导入和导出数据,设置新类型的图表,或数学处理和输入或输出数据。如果出现意外行为,强大的调试器可帮助您跟踪脚本问题。
 脚本文件完美地记录了您的工作。当您稍后阅读时,您可以轻松地看到您所做的事情。你不需要记住,例如你在一些交互式窗口中做了什么设置。

一个可爱的功能:如果您使用表单(见上文)并执行它,软件会根据交互式表单中的输入自动生成脚本,执行脚本并显示结果。也可以保存生成的脚本并进一步手动开发。这意味着您会发现从使用表单切换到完整脚本很容易。

脚本语言

脚本语言非常强大,但仍然很容易理解。 例如,以下代码定义了放大器模型的泵浦和信号信道:

很容易以格式良好的形式显示额外的感兴趣的数量,例如, 在方便的“输出窗口”或图形图表中。 例如,我们可以显示单通信号增益和拉曼增益(用于检查受激拉曼散射是否变强):

            ; Pump:
            l_p := 980 nm  { pump wavelength }
            P_p_in := 500 mW  { pump power }
            w_p := 5 um  { mode radius }
            I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2)  { Gaussian pump intensity profile }

            ; Signal:
            P_s_in := 1 mW  { signal input }
            l_s := 1550 nm  { signal wavelength }
            w_s := 6 um  { mode radius }
            I_s(r) := exp(-2 * (r / w_s)^2)  { Gaussian signal intensity profile }

            ; Channel definitions:
            pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', 0, backward)
            signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', 0, forward)
        

作为另一个例子,下面的代码定义了一个图,然后显示了光强和上态粒子数作为光纤中的纵向位置的函数:

            diagram 1:
            x: 0, L_f
            "position in the fiber (m)", @x
            y: 0, 2
            frame
            f: P(pump,x), color = red, width = 3, "pump power (W)"
            f: P(signal,x), color = blue, width = 3, "signal power (W)"
            f: n(x,2), style = dotted, "upper-state population"

            show "Signal gain: ", sp_gain(signal_fw):f1:"dB"
            g_R := 1e-13  { peak Raman gain coefficient of silica in m / W }
            A_eff := pi * w_s^2  { effective mode area }
            show "Raman gain: ", 4.34 * (g_R / A_eff) * int(P(signal_fw,z), z := 0 to L_f step dL):f1:"dB"
        

即使是非常复杂的事情也可以使用几行脚本代码完成。 有关更多详细信息,请参阅脚本语言页面。

为了编辑脚本代码,该软件提供了强大的编辑器和相关工具。 屏幕截图显示了一个编辑器:


这些编辑器的一些很棒的功能:

 多级撤消/重做功能
 语法突出显示:识别的命令或函数名称、关键字、注释等以不同颜色显示。 这使得理解结构更容易。
 参数提示:如果键入函数名后跟括号,编辑器将显示所需参数列表的信息。 这样,使用数百种支持的功能变得更加简单。
 语法检查:您可以快速检查脚本的语法而不执行它。
 代码片段库:您可以轻松地将某些经常使用的代码部分插入到脚本中。 (请参见下面的屏幕截图。)用户可以创建自己的代码片段作为该库的扩展。


图形输出

您的脚本可以定义一种或多种不同类型的图表,以便可视化计算结果。 各种示例案例的页面上显示了示例。 每个图表都显示在一个单独的窗口中,该窗口还允许您使用一个或两个光标测量位置,以GIF或PNG格式保存图形,以及将图形复制到Windows剪贴板。 下面您将看到这样一个图形窗口的示例,其中设置了两个光标来测量光纤某一部分中泵浦功率的降低。


这些图形窗口有许多方便的功能:

 用一个或两个光标测量位置和距离
 以GIF或PNG格式保存图形
 导出数值数据
 将图形复制到Windows剪贴板
 调用上次计算运行的图形,以便清楚地看到差异
 浏览多个版本的图表——例如,对于不同的光纤模式或放大器级

以下示例是彩色图,显示了在掺杂钇的放大器中920nm泵浦在1030nm处的ASE的空间和光谱分布以及弱放大信号。


这种图形以最直接的方式显示了在不使用物理模型和适当软件时容易被忽视的现象。

只需填写一些表单栏,就可以使用交互式表单制作许多标准图表。 但是,您可以使用强大的脚本语言制作基本上任何类型的图表 - 您绝不仅限于此软件开发人员设想的各种图表。

光束分布查看器

RP光纤电源提供了一个交互式的光束分布查看器,它可以方便地检查光纤中的场强度分布。你可以在xy、xz和yz平面之间切换,在不同的波、实空间和傅里叶空间之间切换,改变缩放比例等。这在一个项目的探索阶段非常方便,你需要了解波传播的细节,并且不希望被绘制图表的技术细节分心。


交互式脉冲显示窗口

此外,交互式脉冲显示窗口允许人们检查超短脉冲传播的细节。 只需选择光纤位置(或者浏览以前保存的脉冲),然后即使在仿真完成之前,您也可以在时域和频域显示各种脉冲属性。


借助这一非常方便的功能,您可以快速分析复杂的脉冲整形过程。

综合文件

 RP Fiber Power提供了非常好的文档,即使在进行复杂的建模时,您也可以快速启动并高效工作:
o 有一个PDF格式的手册,详细解释(超过170页)物理模型的原理,用户界面,脚本语言等。(第一印象,您可以下载RP Fiber Power有目录的手册开头。)
 上下文相关的在线帮助功能更加全面。 请参阅下面的屏幕截图以获得印象。


技术支持

任何剩余的问题都可以通过技术支持来解决。 我们确保您可能遇到的任何问题很快得到解决。

单独页面上描述的示例案例

第一组示例说明了模式求解器的功率和数值光束传播:

o 计算光纤模式
o 锗硅酸盐光纤的模式,计算色散
o 将光线发射到多模光纤中
o 在大模场区域光纤中弯曲效应
o 非线性自聚焦
o 未对准输入光束的光演变
o 在双包层光纤中的泵浦吸收
o 锥形光纤中的光
o 光纤耦合器
o 光纤布拉格光栅中的模式耦合
o 主动Q开关Nd:YAG激光器(固体激光系统;波传播动态模拟)
o 多模光纤中受激拉曼散射

进一步的演示文件显示了如何模拟光纤放大器和激光器(仅稳态计算)

o 掺铒光纤放大器
o 包层泵浦高功率掺镱光纤激光器
o 掺铥蓝色上转换激光器
o 具有自动光谱优化功能的ASE光源

以下是动态仿真的一些示例:

• 光纤放大器中的脉冲放大
• 主动Q开关光纤激光器
• 主动Q开关Nd:YAG激光器(固体激光系统)
• 主动Q开关Nd:YAG激光器(固体激光系统;波传播)
• 被动Q开关Nd:YAG激光器(固体激光系统)

接下来,有模拟超短脉冲传播的演示:

• 高阶孤子
• 孤子自频移
• 光纤放大器中的抛物线脉冲
• 光纤放大器中的受激拉曼散射
• 再生放大器(体系统)
• 锁模光纤激光器
• 啁啾脉冲放大器系统
• 数据传输
• 超连续谱生成

最后,以其他形式生成输出的演示:

o 将计算结果报告为网页

单击链接以获取详细信息

随软件提供更多演示文件(总共超过60个)。作为用户,您只需复制演示脚本并根据需要进行修改即可。但是,您也可以使用交互式表单轻松生成新脚本。

RP Fiber Power视频演示

视频演示

请注意,不幸的是视频有点过时了 - 我们太努力改进软件,以至于没有时间保持视频的最新状态!

首先,有一个介绍性视频,在大约15分钟内概述所有功能。 只需点击图片:
(链接地址:https://www.rp-photonics.com/video/quick_tour/quick_tour.html)

以下大多数视频都是使用早期版本的RP Fiber Power V4制作的; 视频7展示了新V5光束传播的数值仿真。

第一个视频向您展示了如何轻松使用该软件。 通过仅填充一些表格栏来获得掺钇光纤激光器的模型。 但请注意,尚未显示V6的新自定义形式。
Video1地址链接:https://www.rp-photonics.com/video/video1.html

第二个视频演示了从集成脚本语言中获得的极大灵活性。 通过几行脚本代码,放入一些表格栏,生成一个用户定义的图表,显示光纤激光器的输出功率与泵浦波长的函数关系,光纤长度在数字上针对每个波长进行优化:
Video2 地址链接:https://www.rp-photonics.com/video/video2.html

第三个视频显示了如何快速计算光纤模式并显示其属性:
Video3 地址链接:https://www.rp-photonics.com/video/video3.html

第四个视频显示了光纤放大器模型的一些工作。 您将看到很快就能够了解所涉及的物理特性以及由此产生的性能限制:
Video4 地址链接:https://www.rp-photonics.com/video/video4.html

第五个视频演示了动态放大器模拟,即具有时间相关的输入功率:
Video5 地址链接:https://www.rp-photonics.com/video/video5.html

第六个视频演示了光纤放大器和锁模光纤激光器中的超短脉冲模拟。
Video 6 地址链接:https://www.rp-photonics.com/video/video6.html

第七个视频演示了双包层光纤中光束传播的数值模拟。
Video7 地址链接:https://www.rp-photonics.com/video/video7.html

这些视频也可以在YouTube上找到。

一些漂亮的图形

以下图形(包括一些动画图形)仅使用RP Fiber Power软件生成,即不使用任何其他图形软件。

图1:光纤所有导模的强度分布。


图2:多模光纤末端的强度分布,改变输入激光束的位置。


图3:改变折射率分布,光纤模式的幅度分布。


图4:作为波长函数的锗硅酸盐光纤的有效折射率。


图5:锥形光纤中的幅度分布,其中LP11模式不会“存活”锥形区域。


图6:光纤耦合器中的幅度分布。


图7:光纤放大器中的信号和泵浦功率以及ASE。