本教程介紹了光纖放大器和光纖激光器的建模。建模的目的應該是對此類設備的工作方式進行深入和定量的理解。在此基礎上，科學研究和產業發展都可以變得更有效率；與其“在黑暗中釣魚”，不如更系統地前進并產生成果。

本教程主要解釋概念和原理，而不是詳細的數學。畢竟，這是進入纖維建模領域最需要的：在你理解概念和原理之前，你很少使用復雜的方程。無論如何，如果您使用一些高級仿真軟件，例如我們的產品RP Fiber Power，您可以避免花費大量時間在復雜的細節上，例如求解某些微分方程。

在這里，我們專注于有源設備，其中包含一些激光有源光纖。我們主要考慮光在光纖中是如何被吸收或放大的，以及這些過程會導致設備的整體性能如何。我們還在研究超短脈沖放大器和鎖模激光器，其中光纖非線性和色散等附加效應會發揮作用。

教程分為以下八個部分:

01.簡介

物理建模是什么意思？模型與現實有什么關系？如何應用模型來促進光纖放大器和激光器的發展？實驗性的試錯法是一種合理的選擇嗎？

02.光通道

在這里，我們基本上根據它們的波長和傳播方向對涉及的光的不同部分進行分類。由 ASE 產生的寬帶信號和光可以用通道陣列來表示。這部分很簡單，但有些方面需要考慮清楚。

03.功率傳播或場傳播

一些計算機模型通過光纖傳播整個橫向場分布（數值光束傳播），而其他計算機模型僅傳播光功率。后一種方法通常就足夠了，并且允許更快的計算。

04.激光活性離子

激光活性離子的細節極其復雜。然而，非常簡化的模型通常足以在仿真模型中正確描述它們的行為。我們討論了這種模型需要什么樣的光譜數據。

05.放大器和激光器的連續波操作

在這里，我們討論如何為光纖放大器或激光模型中的光功率和激發密度找到自洽的解決方案。對于適用于廣泛案例的通用建模軟件，需要相當復雜的算法。

06.放大和生成短脈沖

動態模擬（具有任意時間依賴性的光功率和激發密度）不一定比穩態計算更難完成。例如，可以模擬脈沖放大器和 Q 開關激光器的行為。

07.超短脈沖

超短脈沖傳播涉及額外的物理效應。在這種情況下，需要不同的算法和數據結構。例如，可以模擬光纖放大器中超短脈沖的放大，以及鎖模激光器中所有此類脈沖的產生。

08.使用自制軟件還是商用產品？

需要在自己開發一些模擬軟件和使用商業產品之間做出決定。這兩種方法都有其優點、局限性和風險。該決定應考慮許多重要方面。