建模原理

本節(jié)解釋基礎(chǔ)物理模型的基本概念，以及數(shù)據(jù)是如何組織的。

光纖的基礎(chǔ)方面：步長

縱向

模型總是考慮長度為L的單個(gè)有源光纖。沿光纖的位置具有z坐標(biāo)特點(diǎn)，從0到L變化。用戶定義一些步數(shù)Nz，數(shù)值上光纖由Nz段長為

。軟件計(jì)算位置為

處的光功率和電子能級粒子束，其中指數(shù)j從0到Nz變化。

當(dāng)決定z方向的步數(shù)，應(yīng)當(dāng)考慮以下方面。

為獲取高精度，步長尺寸應(yīng)當(dāng)很小以至于每一個(gè)有關(guān)的光信道在每一步的信號增益或損耗低于0.5dB。比如，一個(gè)信號增益為30dB的光放大器，至少應(yīng)該有60步，為了高精度最好100步。（建議保留一些保護(hù)區(qū)，因?yàn)樵诠饫w的某些部分增益可能更大。）

檢查當(dāng)雙倍步數(shù)時(shí)結(jié)果是否改變。

所需的計(jì)算時(shí)間隨步數(shù)而增加。大多數(shù)情況下，計(jì)算時(shí)間不是嚴(yán)格的方面。但是，值得試一試更小步數(shù)以防需要高橫向分辨率或大數(shù)量光信道。

任何與z相關(guān)的計(jì)算量都將在網(wǎng)格點(diǎn)之間進(jìn)行線性插值。如果這些步長線性特性在某些生成的圖中變得明顯，這表明所選的步長數(shù)目可能太小。

該模型的一個(gè)一般假設(shè)是摻雜濃度在z方向是恒定的。請注意，可以選擇不同的縱向步長來模擬超短脈沖傳播。

橫向：環(huán)和方位角

模型也包括橫向相關(guān)的參雜分布和光強(qiáng)度。用戶定義半徑逐漸增大的一個(gè)或多個(gè)環(huán)。環(huán)的指數(shù)k從1變化到Nr。右圖中顯示3個(gè)環(huán)的例子。

第一個(gè)環(huán)是半徑為r1的圓，第二個(gè)是從r1到r2，第三個(gè)是從r2到r3。與每個(gè)環(huán)一起，用戶定義第一類激光活性離子的摻雜濃度。稍后可以定義所有環(huán)中其他離子的摻雜濃度。

在每個(gè)環(huán)中，假設(shè)參雜濃度是一個(gè)常數(shù)。使用光強(qiáng)度的平均值。這些是由給定的強(qiáng)度分布，用環(huán)內(nèi)多個(gè)值計(jì)算的。為了獲得更精細(xì)的徑向分辨率，可以進(jìn)一步分割一些環(huán)，即使一些環(huán)有相同的參雜濃度。

上圖顯示了一個(gè)摻雜分布的例子，同樣有三個(gè)“環(huán)”，以及一些光信道的模式強(qiáng)度分布。

也可以引入場強(qiáng)的方位角依賴性。（這可能與高階光纖模式有關(guān)。）用戶可以定義每個(gè)環(huán)的段數(shù)。這可以選擇為4或8，例如，用于模擬LP10和LP11模式的放大。上圖（右側(cè)）顯示了每個(gè)環(huán)8個(gè)方位角段的劃分。

橫向：矩形網(wǎng)格

對于某些應(yīng)用（比如無徑向?qū)ΨQ的平面波導(dǎo)），更傾向于用矩形網(wǎng)格。這在軟件中也是可能的。

在這種情況下，網(wǎng)格跨越X和Y值的某些范圍，其中X和Y范圍可以不同，并且可以具有不同的步長。每個(gè)X/Y對代表一個(gè)矩形段，并位于矩形段中心。