OptiFiber 光纖設計軟件
關注創建者：宇熠科技 創建時間：2020-03-16
OptiFiber 光纖設計軟件的視頻教程
OptiWave 光通信設計軟件
OptiWave 光通信設計軟件包括以下 7 個模塊： 1、OptiGrating 光柵設計軟件 2、OptiFiber 光纖設計軟件 3、OptiFDTD 有限差分時域仿真設計軟件 4、OptiBPM 光波導設計軟件 5、OptiSPICE 光電回路設計軟件 6、OptiInstrument 儀器通信和控制軟件 7、OptiSystem 光通信系統與放大器設計軟件
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OptiFiber 光纖設計軟件的實例教程
使用光纖作為傳輸介質的電信現在是一個主要的行業。選擇合適的光纖參數是光學系統的重要問題。橫截面尺寸，材料成分和折射率分布都會影響光纖的損耗，色散和非線性，必須仔細選擇，以便在給定的應用中實現令人滿意的結果。
對于一個光通信系統，它的最佳狀態的設計直接取決于對光纖參數的選擇。光纖的橫截面尺寸, 材料成分和折射率分布都會影響到光通信里極其重要的線性和非線性現象。OptiFiber 使用數值模式求解程序和其它專門用于光纖的解析法來計算光纖通訊時的色散、損耗、雙折射現象和偏振模色散。
OptiFiber 是一種功能強大的工具，它將光纖模式的數值模式求解器與群延遲，群速度色散，有效模面積，損耗，偏振模色散，有效非線性等計算模型相結合.OptiFiber 最強大的功能之一是它能夠預測如何優化給定的光纖，而不是設計目標，例如很小但非零色散和最大模面積。此外，OptiFiber 可以通過導入和分析實際光纖樣品的折射率分布來補充和擴展真實實驗室設備（如EXFO的NR-9200 Optical Fiber Analyzer）的光纖表征能力。OptiFiber 是設計光纖，光纖元件和光通信系統的工程師，科學家和學生不可或缺的工具。
特點和功能
· 評估參數、敏感度和容差
· 利用有限差分法或傳遞矩陣法來求解光纖的LP模或者矢量模
· 可以導入如EXFO NR-9200等儀器測量的光纖剖面的折射率分布進行解析
· 單模光纖設計，如康寧SMF-28的，色散平坦光纖設計，色散位移光纖設計等
· 多模光纖的設計，如50/125 m 和 62.5/125 m 石英光纖等
· 傳播過程中多模干涉的光場分布圖的觀察
· 自動參數掃描
· 光纖傳感設計
· 內外擾動導致的雙折射和PMD的計算
通過以下任一方法設計具有任意二維折射率分布的多層光纖：
1.
展開 Change location of fiber data folder：光譜數據（也可能是光纖結構的數據）存儲在某個文件夾中的.inc文件中。在這里，您可以打開該文件夾或為該文件夾選擇其他位置。（如果您對原始文件夾沒有足夠的訪問權限，則可能需要后者。）如果創建新文件夾，系統將詢問您是否要將舊文件夾內容復制到新位置。另見第3節。
所有選項設置都存儲在Windows注冊表中。
幫助菜單
Contents：顯示幫助文件的內容部分
Index：顯示幫助索引
User interface：顯示用戶界面幫助
Arithmetics：顯示軟件算術功能的幫助，與使用腳本語言有關
Word at cursor：顯示與光標位置的關鍵詞相關的幫助
Display the PDF manual：打開 PDF 手冊，您可以打印出來。
Visit the RP Photonics website：使用默認瀏覽器顯示該網站。
Check for updates：檢查 RP Photonics 網絡服務器上是否有可用的更新或升級。您可以確定軟件是否定期出現該窗口，以提醒您檢查更新。
Check for license expiry（僅限臨時許可證）：顯示當前軟件許可證的到期時間。
Technical support：提供有關技術支持的信息。
About：打開 About 窗口，顯示有關軟件版本和用戶許可證的信息。
展開 lFibers：這顯示了腳本定義的所有光纖模型，包括它們的詳細信息，如相應的光纖信道。
lBeam propagation：顯示所有光束傳播設備及其光信道。
在下面部分，您可以看到“expression to evaluate”欄。在這里，您可以輸入任何表達式（或用逗號分隔的表達式列表），以獲得變量或陣列分量值或從中計算出的值、光纖中的光功率或計算出的光脈沖的屬性。
您可以在調試腳本時保持該檢查窗口處于打開狀態。每次遇到斷點或腳本執行完成時，都會自動更新檢查表單。您可以通過按表單右上角附近的“Update”按鈕在其他時間更新內容。
調試表達式
該軟件具有強大的表達式引擎。這樣，即使在數學表達式的層次上，也可以做相當復雜的事情，例如，在執行單個命令（例如，將表達式值賦給變量）的過程中。因此，即使在表達式中也常常需要進行調試。
您可以在表達式中設置斷點，而不是使用“@”字符，例如命令級別上的斷點，而是通過插入對函數debug()的調用來設置斷點。該函數只有一個字符串參數。如果它不是空字符串，則表示此時要進入表達式調試模式；傳遞的字符串將在調試窗口中顯示為消息，幫助您了解當前正在查看的代碼。如果使用空字符串參數調用函數，則表達式調試模式將結束，即通常在調用后恢復表達式的計算。一旦到達包含debug()調用的塊的末尾，調試模式也將結束。
使用debug()函數而不是簡單的斷點符號（例如“@”）的概念為您提供了更多的靈活性。特別是，只有滿足某個條件時才可以調用函數，這樣實際上就有了一個條件斷點。您還可以使用計算的消息字符串，更好地通知您當前的狀態。
展開 這些表單不是在軟件本身中定義的，而是在腳本中定義的。這意味著這樣的表單可以根據任何特定的應用而定制。
一旦開發了自定義表單，就很容易使用。制作這樣的表單（作為腳本的一部分）有點困難；可以由用戶自己完成，也可以由技術支持中提供。
使用自定義表單
如果您有定義自定義表單的腳本，只需打開該文件，軟件就會自動進入自定義表單模式，即顯示自定義表單。還可以使用工具欄中的按鈕“Show editors”和“Show custom form”在腳本編輯器模式和自定義窗體模式之間切換。
還有一些包含自定義表單的演示文；例如，請參見文件“Yb amplifier.cf.fpw”。（在文件擴展名之前，我們已經表明了包含帶有.cf的自定義表單的腳本。）
以下屏幕截圖顯示了自定義表單模式下的RP Fiber Power。輸入了一些輸入，并執行了腳本，因此可以顯示計算結果。
自定義表單可以包含輸入和輸出欄：
l輸入欄包含用戶輸入的數據。可以有不同類型的輸入欄：
通常輸入欄用于輸入數值數據或在某些情況下輸入字符串值。數值格式正確，通常使用測量單位。例如，用戶可以將“.5”輸入某個輸入功率的輸入欄，軟件會在離開該欄后立即將其轉換為“500 mW”（例如，當單擊另一欄或按Tab鍵時）。
可以在括號中輸入數學表達式，而不是數值。該表達式的值將作為輸入。
您可以通過按功能鍵F5到F12和Alt鍵來修改文本欄中的數值。使用Alt-F11 / F12，您可以獲得相當粗略的步驟，使用Alt-F9/F10更精細的步驟，等（注意：Alt-F4關閉軟件）。
可以創建輸入欄，以便在修改輸入值后立即更新所有輸出。（否則，只有在執行腳本后才會發生這種情況。）然后，可以通過將光標移動到其他欄或使用返回鍵來觸發這樣的更新。
有兩種選擇欄。
展開 使用的折射率分布可以通過光纖在x和y方向的曲率半徑進行修改，這可能取決于z。例如，x方向的曲率被視為對所有與x坐標成比例的折射率分布的校正：
注意，這種處理曲率的方法忽略了應力對玻璃的影響。對于二氧化硅光纖，已經證明了 (A. B. Sharma et al., Appl. Opt. 23, 3297 (1984))有效彎曲半徑約是幾何彎曲半徑的1.28倍：應力效應部分補償幾何效應。因此，應在軟件中使用相應增加的彎曲半徑。
對于每個光通道，還定義了二維復振幅分布作為初始場，然后沿光纖傳播。數值傳播只在通過某些函數請求振幅的z坐標下自動進行。（因此，在進一步計算振幅之前，可以快速獲得小z值的結果。）計算的振幅會被存儲，以便稍后快速調用。此外，它們也可以在x-y平面內插值。我們可以生成各種各樣的圖，這些圖可以依賴于數值網格中任何位置的振幅。
同一光束傳播裝置的不同光通道中的光場只有在存在激光放大或克爾非線性時才會相互作用（見下文）。
激光放大
光束傳播裝置的光纖可以含有激光活性離子。使用簡化的增益模型，其中激光活性離子（例如Er或Yb）只能有一個亞穩態能級（較高的激光能級）。（允許準三能級行為，并且可以有多種類型的離子）。相關的光譜數據為
上態壽命
l吸收和發射截面作為波長的函數
可以定義摻雜濃度的任意二維分布。目前還不允許摻雜濃度對z依賴性。
局部激光增益或吸收通常是根據穩態的局部光強度來計算的。或者，可以進行動態仿真，其中某個時間間隔由用戶定義。在這種情況下，傳播模擬了向穩態移動的上態粒子數的時間演變。
光通道相互作用是因為它們可以影響激光活性離子的上態粒子數，進而影響所有通道的增益或吸收。
在某些情況下，人們只想對信號波進行光束傳播，而不想對泵浦波進行光束傳播。泵浦的強度分布可以定義為用戶定義的函數。
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內窺鏡特點：
1.工作距離：不同用途的內窺鏡產品，工作長度不相同，現有的以下內窺鏡：腹腔鏡的工作距離為330mm，喉鏡和鼻竇鏡的工作距離為175mm，耳內窺鏡的工作距離為105mm和50mm；
2.視場角：通常2.7mm-3mm內窺鏡的視場角在60°-80°之間，4mm內窺鏡視場角70°-100°之間，一些超廣角內窺鏡的視場可達100°-120°，但是畸變較大；
3.不同的成像系統所選用的分析評判標準有所不同
一根光纖通常具有某種纖芯。纖芯周圍的區域被稱為光纖包層。
圖1: 光可以被發射到光纖的纖芯中，纖芯被包層包圍。
對于不是簡單的階躍折射率光纖，但具有更復雜的折射率分布的光纖，人們通常認為包層僅僅是折射率開始保持不變的區域-直到外包層半徑，例如，在那里可以有空氣或一些聚合物涂層。
對于單模光纖，包層通常比纖芯覆蓋的面積大得多，但對于一些多模光纖來說
光纖中的非線性自聚焦
模型描述
這里，我們研究光纖中非線性自聚焦的細節。首先，我們計算了由于非線性自聚焦的影響，大模面積光纖的基模如何收縮。
模式解算器實際上忽略了非線性效應。然而，只需幾行腳本代碼，我們就可以存儲包括其非線性變化在內的折射率分布，然后重新計算光纖模式。重復這一過程，直到我們得到一個自洽的解:
dr := 0.05 um
defarray
在 這里 ， 我們 將 展示了如何利用 RP Fiber Power 來分析和優化雙包層光纖設計。由于這涉及到一些復雜的細節，因此 RP Fiber Power 的 高度 靈活性對于 完成 這項任務至關重要。
模型的描述
我們考慮將雙包層光纖用于 大 功率光纖激光器和放大器。眾所周知，注入到泵浦包層中的泵浦光的 吸收率會因為 泵浦包層的 某 些模式與摻雜 光纖 纖芯有 微 弱重疊 而降低
光纖激光器軟件設計
RP Fiber Power仿真脈沖放大器模型
講講脈沖放大器在 RP Fiber Power 中的演示結果。基于初始脈沖的基本性能包括脈寬、重頻等的定義，脈沖傳輸的定義，加上光纖的結構和模型的搭建就可以簡單的模擬脈沖經過光纖放大器傳輸的結果。復雜模型比如考慮多模，多摻雜系統，動態仿真等在此基礎上添加相關參數代碼即可。下圖顯示了拋物線型脈沖作為輸入信號光經過摻
今天講講在 RP Fiber Power 里面仿真環形腔光纖激光器。首先，RP Fiber Power 里面有單位的定義和光譜數據的集合文件（根據需求也可以自定義），我們可以直接調用；然后，定義光纖的結構，信道等基本參數和模型的搭建；最后，使用自帶的函數和命令，顯示想要輸出的數值結果和圖形輸出。下圖顯示了環形腔摻Yb光纖激光器的模擬結果。
（1）光纖中不同位置處的功率分布情況
光纖激光器軟件設計
RP Fiber Power的內置文件
下列為 RP Fiber Power 各種文件的用途和位置。
以下文件由安裝程序安裝。根據您的系統配置，它們可能在文件夾 C:\Program Files\RP Software\RP Fiber Power 或具有類似名稱的文件夾中找到。
1）RP_Fiber_Power.exe 為可執行程序文件。
2）RP_Fiber_Power.ico
光纖激光器設計軟件
RP Fiber Power 的輔助功能
前兩節給大家簡單介紹了 RP Fiber Power 的應用場景和軟件界面，相信大家對 RP Fiber Power 有了一些了解，接下來我將放出關于 RP Fiber Power 的一些小彩蛋，讓大家愛上這款強大的軟件。
首先就是光束分布查看器，點擊按鈕，即可查看光束在不同光纖設備中，不同平面，光纖中任意位置處的強度分布情況
光纖激光器設計軟件
RP Fiber Power 的軟件界面
上一節我們提到 RP Fiber Power 功能的強大，這一節將以直觀的方式向大家展示 RP Fiber Power 交互界面的靈活性，RP Fiber Power 主要有三大模式:
第一大模式就是 Forms（表單模式）：
為了快速輕松地啟動，您可以使用各種表單，在這個模式下只需輸入簡單的數據
光纖激光器設計軟件
RP Fiber Power 的軟件界面
上一節我們提到 RP Fiber Power 功能的強大，這一節將以直觀的方式向大家展示 RP Fiber Power 交互界面的靈活性，RP Fiber Power 主要有三大模式:
第一大模式就是 Forms（表單模式）：
為了快速輕松地啟動，您可以使用各種表單，在這個模式下只需輸入簡單的數據
