有時有人問我們，我們的RP系列軟件是否適用于被動鎖模激光器的自啟動建模。討論這種情況應該會很有價值的，因為它說明了數值建模的一些典型限制。

原則上，對以上這樣的案例進行建模似乎相對簡單，例如，使用我們的軟件RP Fiber Power或RP ProPulse。它的基礎當然是一個可以模擬光在激光諧振腔中所經歷的所有相互作用的模型。初始場的結構將只是一些隨機噪聲，這些噪聲實際上來自于激光介質的自發發射，可以很容易地包含在我們的軟件中。然后，只需模擬一些足夠多的往返行程，您就會看到所得到的結果。 

但是其實有一些潛在的棘手問題，接下來我們討論下：

數值軌跡的大小

在許多情況下,光在鎖模激光器的往返時間是許多數量級大于穩態脈沖持續時間:一個典型的脈沖重復率是100 MHz,對應于10 ns往返時間,而脈沖持續時間往往遠低于1 ps。在研究啟動行為時,人們自然會使用(在時域中)長度足以模擬一個完整的往返過程的數字軌跡。同時，它的時間分辨率應足以滿足穩態脈沖。但是，這將導致巨大的數值軌跡和相應的長計算時間，并可能導致有限的計算機內存問題。人們可以考慮使用短得多的數字軌跡，但這是否仍然現實并不太容易分辨出來。

至少，在高重復頻率激光器或脈沖持續時間相對較長的激光器中不會出現這種問題。

寄生反射

鎖模激光器的自啟動特性往往受到諧振腔內外寄生反射的影響。令人驚訝的是，激光往往對這種寄生效應極為敏感;即使是10 - 8級的反射率也足以引起麻煩。原則上有一些方法可以將它們放入數值模型中，但要在真正的激光器中量化這些反射往往是極其困難的。例如，反射可能來自表面或透明介質(特別是在光纖中)的隨機散射，在大多數情況下，甚至很難獲得關于這些效應的統計信息。因此，即使您有一個合適的模型，您也很難找到可靠的輸入數據。

非均勻增益飽和

使用的激光增益介質的增益飽和特性也會對自啟動細節產生很大的影響，即使這些細節對產生的穩態脈沖的參數沒有很大的影響。但這是另一個很難量化的細節。

結論

最后，請注意，雖然在原則上，上面所述的任務看起來很簡單，但在各個方面可能相當困難。在這種情況下，數值建模在實踐中往往非常困難，并且不太實用。所以，我們建議大家仔細思考一下，一個人到底想從這樣的模式中學到什么，是否值得為此付出大量精力。

請注意，這些問題與鎖模激光器中的脈沖傳播建模具并沒有實質性好處(例如優化激光設計的好處)。通常，我們會以一個起始脈沖開始模擬，其參數離預期的穩態參數不太遠。例如，如果激光器產生6-ps sech2形狀的脈沖，那么簡單地用10-ps高斯脈沖開始模型通常不會有什么壞處。所需的數值軌跡時間長度通常只是脈沖持續時間的一個小倍數，使用的復振幅數量相當適中(如28或210)。通常情況下，即使起始脈沖不是特別接近穩態，也不需要計算出穩定狀態。除了穩定狀態之外，人們當然還可以調查額外的細節，比如對小擾動的響應——通常所有的研究和開發工作都需要這些。