反射和激光諧振腔

在光纖放大器中，信號或泵浦波通常只沿光纖一個方向傳輸，但是也可能在一端反射，所以波能兩次通過。如果信號反射發生在兩端，激光可能產生，信號可以保持在這樣的激光諧振腔內即使沒有外部輸出。

RP Fiber Power 允許仿真兩種不同的配置：

l默認配置是線性的，反射率耦合一個光信道到具有相反傳播方向的另一個光信道

對于前向傳播信道，反射率R1提供來自相應反向傳播信道的輸入，反射率R2將其端部的功率耦合到相應反向傳播信道的輸入端。

如果信道有一個特別的輸入功率，這也被反射損耗了，例如功率要乘以1-R1

l在環形配置中，信道末端的功率乘以R1*R2為相同信道提供輸入。

在環形結構中可以有反向傳播通道，但這些通道不是通過反射相互耦合的，而是保持獨立的。

沒有考慮相干效應，因為軟件只計算光功率，不是光相位。例如，從反射率R1的鏡子傳輸的光束由反射輸入和傳輸的外光束組成。軟件簡單的加起兩個部分，不考慮窄帶寬光束可能的干涉效應。對于超短脈沖仿真，忽略端面反射。

動態仿真

RP Fiber Power也可以仿真有源光纖系統的時間演化。在這種情況下，定義了一個或多個光通道的時變輸入功率，并規定了一些時間間隔和時間步長。也可以引入時間相關的諧振器損耗。軟件仿真所有通道的輸出功率和激發密度的時間演變。例如，這些特性可用于解決以下各種情況：

當短和強脈沖在光纖放大器中放大時，在脈沖放大中增益飽和。因此，脈沖形狀可能會發生實質性的失真。該軟件可以用來計算這些失真，并研究它們對各種參數的依賴性。當然，也可以計算出一個脈沖可以提取多少儲存能量。

光纖激光器可以通過加入一種具有隨時間變化的功率衰減的光學元件來主動調Q。與固態塊體激光器相比，光纖激光器的脈沖演化過程要復雜得多，因為光纖激光器的往返增益要高得多。這種情況在使用快速調制器時尤為明顯，因為它的切換時間遠低于往返時間。RP Fiber Power可以完全仿真脈沖演化，即使在傳統的調Q軟件不會準確。

動態仿真總是從系統的一些初始狀態開始，這可以是為某些輸入功率或先前動態仿真的最終狀態計算的穩態。

有兩種動態仿真的模式：

最精確但也是最耗時的模式考慮了傳播時間。動態變量是沿光纖的激發密度和所有位置的光功率。時間步長由光通過一個數值光纖截面所需的時間決定。這種模型適用于仿真調Q激光器的性能，也適用于開啟激光器的泵浦功率時出現的尖峰現象。然而，當研究時間尺度遠大于返時間的現象時導致計算時間很長。

更簡單的模式允許更高的速度，例如用于仿真光纖放大器中的脈沖放大。忽略光在光纖中傳播相關的時間延遲。當信號光僅通過放大器一次（或可能兩次）時，這不是問題，因為光纖的不同部分在不同的時間看到脈沖并不重要。時間步長可以大得多（由用戶指定），這樣就不需要過多的計算時間來研究比往返時間長得多的時間尺度上的現象。光纖的輸入功率和激勵可以簡單地計算出一段時間內的光功率。

為了仿真Q開關激光器，兩種方法結合是合適的。打開Q開關后，必須在一段時間內使用精確的方法。然而，在僅泵送增益介質的一段時間內，可以使用更大的時間步長，采用簡化方法。這樣，就可以仿真許多后續脈沖的演化，同時保持很低的計算時間。

注意光纖激光器的一些動力學方面，如在連續波運行期間觀察到的某些尖峰現象，似乎嚴重依賴于某種非線性效應，目前還不太清楚。此外，不包括導致往返時間的時間刻度調制的模式打擊效應。這種效果不能用該軟件建模。任何仿真這種效果的軟件通常都需要更多的輸入數據，而這些數據很難提供。5.19節段解釋了如何用腳本語言實現動態仿真。

對于超短脈沖的傳播仿真，有單獨的特性，如下一節所述。動態仿真是基于脈沖帶寬小，不能考慮非線性的假設。另一方面，它們可以用來仿真多個光通道之間的相互作用，這是超短脈沖傳播特性無法實現的。

模式求解器（Mode solver）

軟件包含一個模式求解器，它可以根據給定的折射率分布計算光纖的所有導向模式（無包層模式和泄漏模式）的特性。折射率分布需要是真實的和徑向對稱的，但可以給出任意的徑向依賴關系。模式求解器提供訪問模式屬性的功能，尤其是其強度分布。這些可以用于光信道。

這個模式求解器只能工作在高達一個最大數值的模式下，這個最大值取決于折射率分布的類型。對于典型的折射率分布，可能有超過1000個模式。