激光器建模
關(guān)注創(chuàng)建者：墨光科技 創(chuàng)建時間：2022-05-30
激光器建模的視頻教程
仿真技術(shù)之自動駕駛感知視界-ANSYS傳感器仿真（攝像頭和激光雷達）
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激光器建模的實例教程
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展開 在脈沖放大器系統(tǒng)中，傳播時間通常可以忽略。
請注意，在這種情況下，我們可以放心地忽略傳播時間，即光通過放大器光纖傳播產(chǎn)生的時間延遲。即使脈沖持續(xù)時間比傳播時間短，光纖的不同部分在稍微不同的時間“看到”脈沖通常并不重要。畢竟，通常級別的生命周期要長得多。數(shù)值算法中使用的時間步長可以大于或小于傳播時間；它只需要足夠小以正確采樣所有時間特征，包括飽和效果。請注意，如果放大器增益被非常高的信號強度飽和，它會迅速下降。因此，數(shù)值步長可能必須遠低于亞穩(wěn)態(tài)能級的壽命。
另請參閱我們的光纖放大器教程的第七部分，其中討論了光纖放大器在放大納秒脈沖方面的行為。
調(diào)Q激光器
在模擬調(diào)Q光纖激光器時，一些新的方面開始發(fā)揮作用。我們現(xiàn)在需要考慮傳播時間，因為激光諧振器的往返時間現(xiàn)在起著至關(guān)重要的作用。因此，我們需要大幅擴展算法：
對于 Q 開關(guān)激光器的建模，必須考慮光在諧振器中的傳播時間。
? 我們需要使用一個時間步長，它只是諧振器往返時間的一小部分。在一個時間步驟內(nèi)，激光設(shè)備中的整個功率分布在空間上移動了設(shè)備長度的一小部分，同時受到增益或損耗的影響。
? 有源光纖外也可能存在時間延遲，因為激光諧振器可能包含附加部件，例如包含調(diào)制器（Q 開關(guān)）的自由空間區(qū)域。因此，至少對于激光來說，需要某種數(shù)值緩沖器來存儲對應于光纖外部位置的光功率值。
原則上，所需的方程和算法都不是很復雜。但是，由于各種“簿記”要求，實施有點繁瑣。
作為示例，我們可以使用軟件RP Fiber Power制作的調(diào)Q光纖激光器的案例研究。
圖 2： 輸出功率和鐿激勵與時間的關(guān)系。
圖 2 顯示了在打開該激光器后的前兩個脈沖周期內(nèi)輸出功率和激發(fā)電平的演變。由此產(chǎn)生的脈沖形狀可能看起來非常令人驚訝。在單次往返時間內(nèi)，功率會有很大的變化，這在 Q 開關(guān)體激光器中通常不會發(fā)生。
展開 本教程包含以下部分：
1：簡介
2：光通道
3：功率傳播或場傳播
4：激光活性離子
5：放大器和激光器的連續(xù)波操作
6：放大和產(chǎn)生短脈沖
7：超短脈沖
8：使用自制軟件還是商業(yè)產(chǎn)品？
以下是Paschotta 博士關(guān)于光纖放大器和激光器建模教程的第 2 部分。
第 2 部分：光通道
在光纖放大器或光纖激光器的定量模型中，我們需要以某種方式描述在光纖中傳播的光。具體應該如何做，很大程度上取決于具體情況。
在大多數(shù)情況下，我們處理的是不同波長的不同光波——例如，泵浦波和信號波。在更復雜的情況下，我們可能有多個泵浦和信號波，也可能有來自放大自發(fā)發(fā)射(ASE) 的光（請參閱我們的光纖放大器教程的第 4 節(jié)）。
盡管原則上可以將整個光場描述為一個整體，但區(qū)分一些我們稱之為光通道的數(shù)量通常是非常明智的。在放大器模型中，我們可能有
? 一個或多個泵通道，
? 一個或多個信號通道，
? 通常在 10 到 100 個 ASE 通道之間。
我們將 ASE 光分成具有不同波長的多個通道，通常使用等距的波長值。每個 ASE 通道代表一些窄波長區(qū)域，其中光子能量和躍遷橫截面等屬性近似恒定。當然，在某些情況下 ASE 可以完全忽略——例如，當放大器增益太低而 ASE 不重要并且人們對那個低電平 ASE 不感興趣時。
泵和信號通道通常被認為是單色的。對于這些，通常不考慮自發(fā)輻射。在寬帶信號的情況下，當然可以再次使用具有不同波長的通道陣列。
圖 1： 摻鉺光纖放大器模型中的光通道。
例如，圖 1 顯示了為一個簡單的摻鉺光纖放大器模型選擇的光通道。ASE 通道的波長范圍為 1520 nm 至 1600 nm，間距為 5 nm。
展開 本教程包含以下部分：
1：簡介
2：光通道
3：功率傳播或場傳播
4：激光活性離子
5：放大器和激光器的連續(xù)波操作
6：放大和產(chǎn)生短脈沖
7：超短脈沖
8：使用自制軟件還是商業(yè)產(chǎn)品？
以下是Paschotta 博士關(guān)于光纖放大器和激光器建模教程的第 3 部分。
第 3 部分：功率傳播或場傳播
我們現(xiàn)在需要考慮在模型中應該如何準確地表示光及其空間屬性。我們需要準確決定在數(shù)學方程和數(shù)值數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中使用哪些量。對于有效的解決方案，此選擇應視情況而定。
假設(shè)頂帽橫向輪廓
在最簡單的情況下，我們基本上可以忽略橫向尺寸，假設(shè)在橫向上是平頂強度分布：假設(shè)光均勻地填充纖芯（而不是超出它），我們只考慮由于放大、吸收或損耗，沿光纖的光功率。在方程中，我們有通道j的光功率P j ( z )，其中坐標z從 0 變化到L f，即有源光纖的長度。
人們通常為每個光通道使用一組簡單的功率值，其中我們有一定的存儲值的固定縱向間距。該間距應該足夠精細，以合理準確地表示變化的功率水平。該陣列可以有 51 個分量，例如，用于在z方向上實現(xiàn) 50 個數(shù)值步長。
僅在z方向傳播光功率相對簡單，至少僅用于單程。
z方向上光功率的變化可以用一個簡單的微分方程來描述：
其中g(shù) j (z) 是局部增益。（通常，信號通道在整個光纖中具有正增益值，而泵通道具有負值，表示吸收。）通常恒定的值α j表示光纖的附加背景損耗，例如由瑞利散射引起的。（在短放大器或激光光纖中，這通常可以忽略。）加號適用于前向傳播通道，減號適用于后向傳播通道。在動態(tài)模擬中（見第 6 部分），增益值會隨時間變化，例如由于飽和效應。
展開 本教程包含以下部分：
1：簡介
2：光通道
3：功率傳播或場傳播
4：激光活性離子
5：放大器和激光器的連續(xù)波操作
6：放大和產(chǎn)生短脈沖
7：超短脈沖
8：使用自制軟件還是商業(yè)產(chǎn)品？
以下是Paschotta 博士關(guān)于光纖放大器和激光器建模教程的第 8 部分。
第 8 部分：使用自制軟件還是商業(yè)產(chǎn)品？
我們已經(jīng)看到，擁有合適的仿真軟件對于任何建模練習的成功都至關(guān)重要，尤其是對于涉及光纖放大器和光纖激光器的情況。剩下的問題是應該嘗試構(gòu)建自己的軟件還是使用商業(yè)產(chǎn)品。
人們可以只考慮那些可以合理預期會產(chǎn)生所需結(jié)果的選項。
在制作自己的軟件時，原則上您可以做任何需要做的事情；問題只是你的專業(yè)知識和你可以花費的時間是否足以到達那里。
你怎么知道商業(yè)軟件適合這項工作？
在購買用戶許可證之前通常很難確定產(chǎn)品是否適合該工作。許多商業(yè)軟件產(chǎn)品的廣告都帶有一些大膽的聲明和漂亮的圖形，但并不能告訴你太多。他們可能會為您提供試用版，但以這種方式識別軟件的限制可能相當耗時。
我們采用不同的方法：在我們的網(wǎng)站上免費提供非常全面的材料。這包括對軟件產(chǎn)品的精心編寫的描述，還包括大量案例研究和教程，例如這個。此外，我們會認真、誠實地回答人們在考慮購買許可證時可能遇到的任何問題。如果有濃厚的興趣，我還提供在線演示。這種方法省時；它允許您在短時間內(nèi)確定軟件對特定工作的適用性。
我們的產(chǎn)品 RP Fiber Power 非常靈活，適用于非常廣泛的情況，有時由于當前的軟件限制達或其他原因不到需求必須我們也會告知，或者告知不實用。
軟件總是可能包含錯誤
你不確定軟件是否有錯誤。仔細的驗證程序至少可以將這種風險降到最低。如果您在該領(lǐng)域做得很好，您可能會特別確定您自己的軟件的結(jié)果是正確的，然后您當然也可以更徹底地測試其他軟件。
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簡介
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相干光的高斯子束模型
通過使用一個稱為高斯光束分解（GBD）的技術(shù)，可以在FRED
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?
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目錄
1. 運行LASCAD并定義泵浦光分布 1
2. 用EFA定義邊界條件 3
3. 選項定義控制FEA 4
4. FEA結(jié)果顯示 5
5. FEA結(jié)果拋物線擬合 6
6. 在模式中插入熱透鏡 7
7. 激光功率輸出計算 8
1．運行LASCAD并定義泵浦光分布
