RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設計軟件

RP Resonator 激光諧振腔設計軟件

RP Coating 設計光學多層結構軟件

RP ProPulse 脈沖傳輸模擬

RP Q-switch 調Q激光器

RP Fiber Calculator RP光纖計算器

RP系列軟件是功能強大的激光仿真軟件，用于激光發展和激光科學的計算機建模。RP Fiber Calculator 用于對具有徑向對稱折射率分布的光纖進行各種計算。RP Fiber Power用于設計和優化光纖器件，特別是光纖放大器和激光器以及其他類型的波導激光器，還有光纖耦合器，多芯光纖，螺旋芯光纖和錐形光纖等。RP Resonator 用于光學諧振腔計算。RP ProPulse 用于模擬脈沖傳播。RP Coating 用于設計光學多層結構，開發激光反射鏡，色散反射鏡，濾光片和偏振器等。RP Q-switch 用于主動或被動Q開關固態激光器的計算，以及連續波激光器中的尖峰現象。

可以設計并優化光纖激光器和放大器、光波導激光器、光纖耦合器、多芯光纖、螺旋芯光纖、錐形光纖；也可以模擬超短脈沖在不同光纖設備中的傳輸，例如在光纖放大器系統、鎖模光纖激光器和通訊系統中的傳輸。

能夠跟蹤和優化光纖放大器和光纖激光器，讓它們適合各種應用。幫助評估和排除光纖激光器和放大器中各種不利的影響；能夠對有源光纖器件性能進行預測；能尋找最佳光纖長度、摻雜濃度、折射率分布等；能夠計算摻雜濃度與光線的關系，準確模擬雙包層光纖，還可以模擬時域動態變化，可以理解和優化的細節如功率效率和噪聲系數。

RP Fiber Power可用于分析和優化各種器件：

單模和多模光纖

光纖耦合器、雙包層光纖、多芯光纖、平面波導

光纖放大器

光纖通信系統

光纖激光器

超快光纖激光器和放大器

脈沖和超快速固體激光器和放大器

這款軟件是致力于光纖器件學科研究或工業開發人士的必備工具。這款軟件及其技術支持將為您的工作效率和工作能力提供極大的便利。同時，這款軟件也是一款相當出色的教學工具。

目前已使用該軟件的高校：耶拿大學、英國南普頓大學、北京工業大學、中國科學技術大學、上海技術應用學院、華中科技大學、西北大學、復旦大學、深圳大學、國防科技大學、長春理工大學、南京理工大學等。

目前已使用該軟件的單位：費朗霍夫研究所、蘇州納米所、兵器裝備部、三江航天、上海光機所、綿陽九院、中科院軟件所、中科院光電所商業單位、北京敏視達雷達有限公司等。

※ 光纖數據：

※ 各種公開數據：

“Yb-germanosilicate”

“ErYb-phosphate”

“Er-fluorozirconate F88”

“Er-silicate L22” 

“Er-fluorophosphate L11”

※ 光纖制造廠商數據：

可以用來設計優化光學諧振腔。不僅可以模擬諧振腔特性，而且軟件可以計算熱透鏡效應、失調、色散、Gouy 相移、簡并度等對光束半徑和光腔模式的影響。軟件同時可以用于設計給定要求的激光腔,比如給定在特定位置的模式大小,最小靈敏度，熱透鏡效應和失調、最小畸變的光束質量等。

ABCDEF矩陣算法：

RP Resonator 的計算是基于一個擴展的 ABCDEF 矩陣算法。與通常使用的 ABCD 矩陣算法相比，它不僅可以進行模式半徑的計算，也能計算由于腔鏡失調所造成的光束位置改變。

另外，它也可以處理與波長相關的折射，比如在棱鏡中的折射，在鎖模激光器的諧振腔里，其色散補償是通過一個棱鏡來完成。該軟件可以計算不同波長的光程和由此而產生的色散。

直線腔和環形腔也可以和從激光諧振腔里輸出的光束一樣被當作單程傳播來處理。對于環形腔，光束的路徑可以自動閉合，也就是說，第一個和最后一個鏡子的取向及它們之間的路徑長度可以自動計算。由此產生的設置可以圖形化地顯示，以立即識別可能的錯誤輸入。

具體功能與應用：

——分析已有的諧振腔設計，如檢查其穩定區域、準直特性、色散效應等。

——使復雜的諧振腔設計優化工作變得容易，如優化激光器性能。

精煉研究人員對諧振腔的理解。如通過數值模擬演示各種參數。

——軟件帶有非常強大的腳本語言并伴隨有腳本向導功能，很容易的通過填表格的形式（簡單的輸入數字或數學公式）生成大段的腳本代碼。

——腳本語言的強大意味著更豐富的靈活性。例如，用戶可以定義含有多個激光晶體的光腔模型等。

——與其它類似的軟件相比，RP Resonator 允許用戶將諧振腔特性參數化。這意味著用戶可以使用數學表達式定義，而不是僅僅只能定義簡單的參數如腔長、反射鏡曲率半徑等。在生成的圖像中，用戶也可以觀察不同位置的光腔特性。與腳本語言相結合，用戶開發過程中會擁有極大的靈活性。而這功能是在其它類似軟件中很難找到的。

非常適合以下機構:

——開發激光器、參量振蕩器，或包含無源光學諧振腔的器件的工業公司

——詳細具體研究這些設備各個方面功能原理的研究實驗室

——教導人們對此類設備形成牢固技術理解的教育機構    

在任何情況下，RP Resonator 都將為您提供實質性的競爭優勢，因為您的工作將更加有效和高效：您將能夠快速可靠的知道諧振腔的功能特性以及改進它們的方式。

RP ProPulse 可以模擬各種情況下超短脈沖的傳播，例如在主動或被動鎖模激光器的諧振腔，同步泵浦光學參量振蕩器和光纖中。更具體地，該軟件可以計算當脈沖傳播通過各種光學組件時，飛秒和皮秒脈沖的電場分布如何在時域和頻域中演變。在描述底層物理模型的頁面上給出了更多細節。該軟件可以在Microsoft Windows 下的普通PC上運行。

可以模擬超短脈沖在多種情況下的傳輸，特別是：

主動或被動鎖模激光器諧振腔中的傳輸；

光參量振蕩器的同步泵浦；

光纖中的傳輸。

可以分析：

各種效應的影響,包括各種各樣比較特殊的非線性效應,

如光子晶體光纖的超連續光譜。

具體功能與應用：

——RP ProPulse 可以模擬很多與脈沖相關的效應，包括與波長相關的線性損耗、吸收損耗、雙光子吸收、調制 器里任意驅動信號的幅度和相位調制、激光增益、參量放大、二次諧波、任意階色散、自相位調制、拉曼效應、自陡峭、四波混頻、量子噪聲效應、色散補償（軟件自動優化）；

——軟件精煉了脈沖在光纖中的傳輸算法，計算速度很快；

——能夠非常方便靈活的定義諧振腔內的光學元件；

——友好的操作界面，能夠顯示腔內不同位置的脈沖形狀，能夠定義光束在腔內的往返次數；

——模擬鎖模激光器中的脈沖變化，可以用于研究穩態脈沖參數與不同輸入參數之間的關系或者研究不同情況下的非穩特性；

——研究啁啾脈沖放大系統的邊界；

——研究色散或孤子在光纖連接處的傳輸，同時可以研究其噪聲特性；

——研究光子晶體光纖中的脈寬壓縮或超連續譜產生，包括高階色散、克爾和拉曼非線性效應、四波混頻效應、量子噪聲等。

實例：

主動鎖模；被動鎖模；鎖模光纖激光器高階光孤子；非線性脈寬壓縮；絕熱孤子壓縮；孤子自頻移。

非常適合以下機構:

——工業公司開發鎖模激光器（體激光器和光纖激光器），脈沖放大器或超快參數振蕩器

——詳細探討這些設備的各個方面研究的實驗室

——對此類設備形成扎實的技術理解的教育機構

無論如何，RP ProPulse 將為您提供實質性的競爭優勢，因為您的工作將更加有效和高效：您將有能力快速可靠地找到您的設備特性可能或應該是什么以及如何優化它。

本軟件是一款特別靈活而且功能強大的薄膜設計軟件，RP 膜層可以計算光學多層結構的性質：可變波長和入射角的反射率和透射率，還有群延遲，色散和內部電場分布。結果可以以圖形方式顯示，并且可以進行復雜的數值優化。它不僅局限于開發的標準設備，而且能夠提供給開發者分析和優化新設計的功能。同時，對于經常需要快速改變設計參數的工業界人士，該軟件是及其方便使用的：軟件將設計的全部結構充分的參數化，通過很少的參數就可以對設計進行修改控制，而不需要大量的膜層厚度值設定。

可以設計：

復雜的多層光學結構，如激光反射鏡，色散補償鏡，邊緣濾波器，etalons、寬帶的抗反射膜層、薄膜偏振器件，和各種半導體結構。

可以計算：

各種結構的基本光學屬性，包括反射和透射振幅和相位，色散、內部場分布等。

可以進行復雜的數值優化。靈活的設計激光反射鏡，色散補償鏡，濾波器，偏振片。

具體功能與應用：

RP膜層可應用于各種不同類型的光學器件：

- 介質鏡，包括啁啾鏡（例如具有極高帶寬的最先進的雙啁啾鏡設計）或其他類型的色散鏡（例如 GTI）

- 光學濾波器（短通和長通邊緣濾波器，帶通濾波器，單片和空氣間隔標準具，濾光片和其他類型的干涉濾波器）

- 標準具（單片和空氣間隔）

- 增透膜層，包括先進的多層結構，例如， 采用蒙特卡羅技術

- 薄膜偏振片（平板偏振片，偏振立方體）

- 半導體結構，例如 SESAM 和 VECSEL 增益結構

對于此類設備，它可以幫助您執行以下操作：

- 分析現有的膜層設計，例如用于檢查制造公差

- 尋找在各方面都得到優化的設備設計

- 完善對工作原理和基本限制的理解

實例：

布拉格反射鏡（綜合分析設計）、分色鏡（優化設計）、雙波長防反射薄膜、平板薄膜偏振器（數值優化）、偏光立方體（數值優化）、Gires–Tournois interferometer干涉儀（包括超短脈沖傳輸分析）、梳狀濾光片、將膜層數據與測量的反射譜擬合、空氣介質校準器（包括超短脈沖傳輸分析）。

適用群體

RP膜層非常適合以下機構：

- 制造多層膜層的工業公司，或獲得其他人制造的多層膜層的工業公司

- 研究實驗室，詳細探討了這些設備的各個方面

- 教育機構，對此類設備形成扎實的技術理解

無論如何，RP 膜層將為您提供實質性的競爭優勢，因為您的工作將更加有效和高效：您將有能力快速可靠地找出各種設計方法的工作原理，它們的局限性以及如何獲得 最佳性能，同時避免過度關鍵的制造公差。

一種設計Q開關激光器的便捷工具

軟件包RP Q-switch 已經開發用于主動或被動Q開關固態激光器的計算，以及連續波激光器中的尖峰現象。基于激光諧振腔和增益介質的給定參數，它在數值上模擬激光功率的演變并計算產生的脈沖的參數。該軟件是一種有價值的工具，特別適用于主動或被動Q開關固態激光器的設計。（對于光纖激光器，在某些情況下甚至是體激光器，RP Fiber Power 軟件更適合。）它也可用于教育目的。例如，激光設計人員可以通過使用該仿真軟件更深入地了解Q開關激光器。

該軟件可用于解決以下類型的問題，例如：

- 我的Q開關激光器的實驗觀察性能（包括脈沖能量和持續時間，雙脈沖等）是否與理論預期一致？

- 如果沒有，參數的哪些偏差可以解釋這一點？

- 考慮到設計變更會帶來哪些更好的性能前景？

- 我的Q開關是否足夠快，并且它的延遲是否足夠？如果沒有，那么解決我的問題要好多少？

- 是否有可能找到一種激光設計，使我的脈沖短三倍？什么限制了可實現的脈沖持續時間？

- 通過在激光諧振腔中插入倍頻器（而不是外部），可以獲得改善的倍頻轉換效率嗎？這會在多大程度上延長脈沖？低強度轉換效率（以％/ W為單位）的哪個值是理想的？

具體功能與應用：

- 用戶可以定義以下類型的腔內光學元件的任意序列：激光晶體，輸出耦合鏡，調制器（有源Q開關），可飽和吸收器（無源Q開關）和寄生損耗。

- 可以處理四能級激光器和準三能級激光器。這意味著該軟件也可以應用于Yb：YAG 激光器。

- 激光諧振腔外還可以有多達三個不同的放大級。它們的飽和特性被詳細建模。

- 該軟件可以計算脈沖參數，如能量，峰值功率，持續時間和時間位置。而且，它可以用于監視激光工程師感興趣的各種其他參數，例如激光增益的時間演變或可飽和吸收體的漂 白。

- 對于連續波激光，可以研究尖峰和弛豫振蕩。

- 泵浦功率可以用幾種格式（例如矩形，正弦形或鋸齒形）調制。

- 可以詳細研究各種不需要的現象，例如，調制器速度有限導致性能下降，調制器開放時間過長的多個脈沖等

- 參數的輸入和輸出通過方便的形式完成，因此新用戶很容易上手。

- 該軟件可以生成圖形輸出，可以非常靈活地控制。

- 有八種預定義的圖形，用戶可以自己定義許多其他類型的圖形（包括參數圖形）。

- 也可以將列表數據寫入文本文件。通過這種方式，可以導出數據以便使用其他軟件進行進一步處理。

限制和可能的替代方案

RP Q開關的一個基本限制是它沒有考慮橫向依賴性。實際上，它采用頂帽光束分布，即強度在一定半徑內是恒定的并且在外部為零。在許多情況下，這種近似是可以接受的，但并非總是如此。

對于更復雜的模擬，我們建議使用 RP Fiber Power 軟件。盡管該軟件設計用于光纖激光器，但它也可以應用于大多數端面泵浦體激光器。RP Fiber Power 可以充分考慮場強和摻雜濃度的橫向分布，可以處理復雜的能級方案。而且，靈活性顯著高于RP Q開關的靈活性。例如，RP Fiber Power 可以處理泵功率和信號輸入的任意時間依賴性以及更廣泛的圖形圖表。出于這些原因，建議使用RP Fiber Power 進行更復雜的仿真，而RP Q-switch 是在較簡單的情況下快速獲得結果的正確工具。

下圖顯示了 RP Q 開關主要形式的屏幕截圖。用戶不需要學習一些命令語法，只需將數據填充到給定欄中即可。狀態行（底部）給出了輸入欄含義的簡要說明; 按 Shift-F1 鍵可顯示較長的文本。

增益介質的參數和外部放大器級的參數有單獨的形式。

開關的圖形輸出示例

以下圖表均適用于主動Q開關 Nd：YAG 激光器的示例。

RP光纖計算器是一種非常方便的軟件，用于對具有徑向對稱折射率分布的光纖進行各種計算。它具有直觀的圖形用戶界面和標簽，用于以下目的：

折射率分布：定義徑向折射率分布。只需點擊圖表即可更改分布！

導模：獲得計算的導模的屬性：指數 l 和 m（LPl,m 模式），有效折射率，相位常數，有效模式面積，在纖芯內傳播的功率分數，截止波長。模式求解器功能強大，可靠，高效。

發射光束：定義高斯激光束，可能光纖端部未對準，并獲得所有導模的功率，以及總引導功率。

傳播：了解光束在光纖中如何演變，以及從光纖中射出的光相應遠場分布是什么。

耦合：計算光線如何從一根光纖耦合到另一根光纖（僅限 PRO 版本的功能）。

適合日常光纖工作的極其有用的工具

即使是光纖初學者使用這個軟件時也不會有困難。使用它可以訓練你的直覺，訓練你的感覺和對光纖的理解 - 這是你在我們網站上找到的所有說明的一個很好的補充。光纖專家在他們日常生活當中也有一個非常高效工具。例如，使用它來解決以下問題：

1.折射率對比度必須有多低才能獲得單模傳導？哪個波長范圍有效？

2.我的光纖有多少導模？

3.光纖中的多模強度模式會以多快的速度發展？

4.在折射率分布中有中心凹陷，或纖芯周圍的低折射率區域，或您可以想象的任何特征，有什么影響？基本模式是否仍然接近高斯形？

5.對于光束射入光纖，光束聚焦尺寸不匹配有多重要？其他參數有多重要，例如：對于位移或傾斜？

6.觀察到的遠場模式是否與設計參數一致？

7.兩種不同多模光纖之間的接頭插入損耗是多少？匹配纖芯大小和NA值有多重要？

使用軟件輕松找到這一點，而不是根據教科書中的方程進行繁瑣的計算，或者只是在黑暗中釣魚。您也可以在數值上測試您計算的內容以確定。