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RP ProPulse 脈沖傳輸模擬
RP Q-switch 調Q激光器
RP Fiber Calculator RP光纖計算器
RP系列軟件是功能強大的激光仿真軟件，用于激光發展和激光科學的計算機建模。
RP 系列 | 使用 RP RP Fiber Power 軟件進行超短脈沖仿真
顯示了如何在超短脈沖（例如鎖模光纖激光器，體激光器，再生放大器和光纖放大器）中進行數值模擬，特別是使用 RP Photonics 的 RP Fiber Power 軟件。所使用的概念涉及功能調用，而不是通過各種光學組件發送脈沖的命令，因此具有極高的靈活性，從而允許用戶實施相當復雜的仿真。
從 V4 開始，我們的軟件 RP Fiber Power 可用于模擬超短脈沖的傳播。我們認為，對于許多人來說，了解其工作原理可能會很有用–無論您已經擁有該軟件，還是考慮將其用于研究和開發。順便說一下，我們在該領域進行了實質性的軟件改進。
這些功能不僅限于光纖中的脈沖傳播，還將介紹如何考慮各種其他光學元件。因此，如果您正在使用鎖模體激光器或再生放大器，請確保同樣可以將相同的軟件應用于此。到目前為止，僅對于同步泵浦光學參量振蕩器和放大器，該軟件不可用。
對于打算使用 Matlab 或其他編程環境自己開發此類仿真的人來說，本文應該有用的。然而，挑戰將是實現超短脈沖與光學組件相互作用的所有細節。對于某些元素而言，這非常簡單，而對于其他元素（例如，光纖，甚至是有源纖維），這是相當復雜的事情。盡管這樣做可能會學到很多東西，但是您肯定會花費很多時間。使用提供此類功能的軟件，您可以專注于物理學和技術，并更快地獲得所需的結果。本質上，問題是您是要開始大型學習活動還是要快速產生結果的其他需求。使用此類軟件時，您還將學到很多有關物理的知識
概念
模擬RP Fiber Power 中超短脈沖傳播的基本概念與我們早期產品 RP ProPulse 的概念不同。我們首先不介紹軟件系統，即后來我們想通過其發送脈沖的跑道。
展開 RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第一部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計教程
下一期將講解第 2 部分：增益和泵吸收
武漢墨光是光機電領域優質服務商，提供 SYNOPSYS?鏡頭設計軟件、ASAP高級光學系統分析軟件、APEX光機系統分析與設計軟件、JCMsuite 納米光學仿真分析軟件、PCGrate 光柵設計軟件、RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設計軟件、Mathematica 科學計算軟件 等產品的推廣、銷售、咨詢、培訓、技術支持、軟件二次開發及解決方案等服務，輔助高校教學科研、研究所進行高端技術研發以及光機電廠商利用光學軟件研發各領域的光學器件與光機系統，在最短時間內完成量產并獲利。
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RP系列 | 字符編碼：RP Photonics軟件的有用概述和新功能
這樣，軟件通常很難或不可能確定某個文件使用了哪種編碼。向用戶詢問可能是不切實際的，或者是行不通的，因為用戶也不知道。
當然，對于一個字符不使用固定數目的字節的編碼意味著一些技術上的困難。例如，為了找到這樣一個字節序列中的第23個字符，必須從頭開始對其進行掃描，以便正確考慮每個先前字符的字節數。由于這些困難，修改舊軟件以使其能夠處理 Unicode 數據通常并不容易。原則上可以通過使用 UTF-32 編碼解決此問題，其中每個字符都由32位（4字節）表示，但是很少使用，因為它不提供用于存儲文本的內存有效方式。
我們軟件中的編碼處理
在 RP Photonics 的軟件的早期版本（2017年之前）中，整個內部都使用UTF-16形式的Unicode，但是文本文件（例如腳本）是根據 Windows 系統的標準代碼頁以ANSI編碼編寫的。這種方法很普遍，但是卻給日本用戶帶來了麻煩。另外，還存在（罕見）問題，例如希臘語的 μ（微）字符丟失或在某些代碼頁中的編碼方式不同。因此，現在工作已進行了深刻的現代化，得出以下規則：
內部使用 UTF-16，幾乎可以處理所有字符。只是它并不關心某些位置的代理對。可能會導致問題，但是我們軟件的幾乎所有用戶都不會處理這樣的字符，即使那樣，它也經常可以工作。
現在，當軟件編寫純文本文件時（例如，當用戶保存腳本或交互式表單的設置時），它始終將 BOM 表使用 UTF-8 編碼（請參見上文）。這意味著（a）現在幾乎所有字符都可以存儲在文件中，并且（b）毫無疑問可以自動確定對該文件使用了哪種編碼。
該軟件提供了將信息保存在文本文件中的各種功能; 例如，請參見描述函數open_file（）的頁面。
展開 RP 系列激光分析設計軟件 | 光束質量
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RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器與激光器建模第四部分
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展開 RP 系列激光分析設計軟件 | 空間離散
對于在各向同性介質中傳播的激光束，橫向強度分布沿著由介質波矢量（=k矢量）定義的光束軸傳播。在各向異性（因此也是雙折射的）晶體中，情況不一定如此：強度分布可能偏離波矢量定義的方向，如圖1所示，其中灰色線表示波前，藍色表示具有顯著光學強度的區域。這種現象稱為空間離散、雙折射離散或坡印廷矢量離散（不要與時間離散混淆），與坡印廷矢量和波矢量之間的某個有限角度ρ（稱為離散角）有關。坡印亭矢量定義了能量傳輸的方向，而波矢量垂直于波陣面。
空間離散僅發生在具有特殊偏振態的光束中，該光束相對于光軸以某個角度θ傳播，因此折射率 ne 和相速度依賴于該角度。然后可以通過下式計算離散角
其中負號表示離散發生在折射率降低的方向上。特殊折射率ne及其導數是特定角度θ的值。具有普通偏振的光束（其中折射率不依賴于傳播角）不會發生離散。
在圖1中夸大了走離角的大小。在典型情況下，它在幾毫弧度和幾十毫弧度之間的范圍內。對于接近折射率橢球軸之一的傳播方向，離散甚至可以變得更小。
一個例子
例如，假設一束激光束在鈮酸鋰晶體的x-z平面內沿某一方向傳播。這種材料是負單軸的，這意味著沿z軸（即光軸）偏振時折射率最小。在光束軸和z軸之間存在一定角度θ（<90°）的情況下，折射率隨著θ的增大而減小。因此，離散指向更大的θ，即遠離光軸。圖2顯示了計算結果。
圖2：室溫下LiNbO3晶體中635nm激光光束的折射率和離散角與z軸傳播角的函數關系。
非線性互相作用中的空間離散
在基于非線性晶體中臨界相位匹配的非線性頻率轉換方案中會遇到空間離散。其結果是，在聚焦光束內相互作用的波在傳播過程中失去了它們的空間重疊，因為那些具有特殊偏振的波經歷了離散，而那些具有普通偏振的波則不是這種情況。（注意，雙折射相位匹配必然涉及具有兩種偏振態的光束
展開 RP 系列 | 如何從軟件中導出數據
本文介紹了如何使用 RP Photonics 的軟件將數據導出到文件（全部從文件導入）。某些腳本命令和功能為您提供了最大的靈活性。
經常被問到是否可以從我們的軟件中導出數據，以便在其他軟件（如 MatLab 或 Origin）中進一步處理它們。因此，下面這篇文章為該主題撰寫一篇文章。
首先問以下問題：
確定真的要導出數據嗎？
這個問題很有用，因為將數據傳輸到其他軟件有不好之處：
· 您想要將多個數據合并到一個圖中。
· 您想向圖表添加更多功能（例如，各種標簽，其他圖解等）。
· 您想使用修改后的詳細信息（如字體類型和字體大小）來更改圖的樣式。
· 您想要生成更高分辨率的圖形，例如在印刷出版物中使用。
為什么會有這些不好的原因？僅僅是因為通常在我們的軟件中直接執行這些操作更為方便，避免了導出數據，啟動其他軟件，導入軟件的麻煩，并且需要再次執行計算時從最開始進行所有操作。我們就不一一討論如何在我們的軟件中執行上述操作的詳細信息。當然，還有導出數據的充分理由，例如：
· 您可能需要存儲耗時的計算結果，以備后用。（當然，您也可以使用我們的軟件讀取這些數據，以便進一步處理和繪制它們。）
新功能：獲取與圖表相對應的數值數據
例如，有人會使用我們的軟件生成一個圖表，然后又希望以數字形式顯示相應的數據點。我們實現了一項新功能，可以為您提供確切的功能。對于每個圖，我們的軟件都會生成一個圖形窗口，該窗口現在包含一個附加的選項卡控件，您可以在該窗口中的圖形輸出（默認顯示）和基礎數值數據之間進行切換，例如，請參見屏幕截圖：
您僅需單擊一下即可查看數值數據，還可以自由修改數據點的格式，因為這是由簡單的數學表達式列表定義的。很容易實現以下目標：
· 修改顯示的有效位數，或在浮點數后設置固定位數。
展開 RP 系列激光分析設計軟件 | 主動鎖模
圖3：用軟件模擬的主動鎖模激光器中脈沖持續時間（和其他脈沖參數）的演變RP脈沖在一個個案研究。注意，達到穩定狀態需要多次往返，因為每次往返的脈沖整形效應相當弱
開關式調制器的行為：
如果在實現鎖模后關閉光調制器，鎖模通常就會結束。但在某些情況下 如果被動鎖模機制也起作用，鎖模可能會繼續存在。這可能發生在各種情況下，涉及到一些光學非線性，例如克爾透鏡鎖模。
調頻鎖模：
不太明顯的是，主動鎖模也適用于光學相位的周期性調制（而不是振幅調制）。例如例如波克爾斯電池。這項技術被稱為調頻鎖模(FM =頻率調制)，不過相位調制鎖模一詞似乎更為恰當。它會產生一些啁啾脈沖。
一些調頻鎖模激光器表現出一種不穩定性：它們在兩種工作模式之間表現出隨機跳變，即脈沖通過調制器的時間達到相位延遲的最小值或最大值。這種雙穩態性有時會因色散和非線性效應消除。
同步；再生反饋法：
為了穩定運行，諧振器的往返時間必須與調制器信號的周期（或其整數倍）相當精確地匹配，以便循環脈沖能以最小的損耗通過調制器。即使激光諧振器和驅動信號之間存在很小的頻率匹配誤差，也會導致強烈的定時抖動，甚至出現混亂行為，因為在脈沖定時上獲得的 “拉力 ”非常弱。
為了長期的穩定運行，僅靠仔細調整穩定的激光裝置不足以實現調制器驅動器和激光器之間的同步是不夠的，因為會出現熱引起的往返時間和振蕩器頻率漂移等情況。通常情況下，我們需要一個回饋電路，自動調節激光諧振腔的調制頻率或激光諧振器的長度(從而調節其往返時間)。一種常用的技術是再生鎖模（也稱為帶再生反饋的鎖模），圖[5].在這里，調制器信號不是由自由振蕩或稍加校正的電子振蕩器產生，而是從檢測到的脈沖序列本身的強度調制信號中獲得。這種方案對于實現可調脈沖重復率尤為重要，通常應用于鎖模光纖激光器和激光二極管。
展開 壓縮態光 | RP 系列激光分析設計軟件
光的壓縮態（或壓縮光）是一種非經典光，是量子光學的一個有趣的課題，其實驗研究始于 20 世紀 80 年代。
用于表示光場中某種模式下光狀態的復相量，可以最好地理解為壓縮光。經典物理學，這種狀態可以用某個相量（或其在復平面中的端點）來表示。然而，根據量子光學，存在量子不確定性，并且對光場的復振幅的任何測量都可以在不確定性區域，而且不確定性區域內提供不同的值。此外，光場的正交分量存在不確定性關系，即兩個分量的不確定性的乘積至少是普朗克常數的某個量h。
格勞伯相干態具有圓對稱的不確定性區域，因此不確定性關系決定了一些最小噪聲幅度，例如幅度和相位。該不確定區域的面積與平均幅度無關，即它不能通過衰減光來減小，僅通過“擠壓”不確定性區域、減小其在幅度方向上的寬度，同時增加其在正交方向上的寬度，使得相位不確定性增加，才能進一步減少幅度噪聲。這種光稱為振幅壓縮（見圖 1，左）。相反，相位壓縮光（圖 1 中）減少了相位波動，但代價是振幅波動增加。
圖1:光的不同壓縮狀態，用相量圖表示。藍色橢圓表示不確定區域。
當然，也存在不確定區域的方向與所示情況不同，或者不確定區域的形狀與橢圓形狀不同的壓縮狀態。例如，存在光子數壓縮狀態，其光子數的不確定性降低，但可能具有完全的相位不確定性。（一種極端情況是Fock states，具有一定的光子數。）在任何情況下，某些噪聲分量都低于標準量子極限。
還有所謂的壓縮真空（圖1右），不確定區域的中心（對應平均振幅）位于坐標系的原點，波動在某個方向上減小。在這種情況下，平均光子數大于零；壓縮真空僅在平均振幅（而不是平均光子數）為零的意義上才是“真空”。平均振幅非零的壓縮光也稱為亮壓縮光。
量子噪聲還會導致偏振波動，這種波動在偏振壓縮光中會減少。
壓縮光的產生
壓縮光通常是利用某些光學非線性相互作用從相干態或真空態的光產生的
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光譜學 | RP 系列激光分析設計軟件
術語“光譜學”表示利用光與物質相互作用的方法。通常，某些相互作用的強度是作為波長或頻率的函數來測量的；即光譜起著重要作用。
本文僅涉及光譜學；還有各種其他領域，例如粒子光譜學。
光譜學的目的通常是檢測某些物質或測量它們的特性。例如，氣體光譜學通常用于測量氣體的濃度或氣體的溫度。在其他情況下，物質的已知特性被用于某些目的，例如用于實現光頻標。有時使用光譜測定法代替光譜學一詞，是為了強調以定量方式測量某些量。
存在多種不同的光譜方法；本文只能提供課程概述。許多現代光譜方法涉及一個或多個激光器，因此被稱為激光光譜法。由于激光器在時空相干性、窄線寬和波長可調性、光功率（特別是峰值功率）、超短脈沖等方面具有巨大潛力，自從激光出現以來，光譜學領域已經大大拓寬。甚至在此之前，光譜學就已經為許多現象提供了寶貴的見解。例如，在地球上發現氦之前，研究人員能夠研究太陽的內部并在那里發現氦。
另請參閱有關激光光譜學和激光吸收光譜學的更具體文章。
利用光的物理效應
光的吸收
光與物質之間的不同相互作用可以在光譜學中利用。最常用的相互作用是光的吸收（→吸收光譜）。例如，原子和分子表現出不同的吸收特征，因此如果測量吸收與波長的關系，則可以輕松地區分不同的原子或分子。特別是在中紅外光譜區域，分子具有與其振動和旋轉模式相關的相對強且窄的吸收線。這使得人們能夠以非常高的靈敏度檢測多種物質。一個應用示例是檢測微小濃度的空氣污染物。
由于分子可以具有許多不同的吸收線，其中一些吸收線對于不同的物種可能重疊，因此單條吸收線的檢測通常不足以區分不同的分子。然而，記錄一些足夠寬的波長范圍的吸收光譜通常會產生清晰的光譜指紋。人們還可以區分不同的同位素。
中紅外光譜區域對于許多氣體（例如空氣污染物）的敏感光譜非常理想。不幸的是，中紅外激光源通常不如近紅外激光源強大和/或更復雜和昂貴
展開 光譜相位 | RP 系列激光分析設計軟件
光脈沖的電場可以在時域或頻域中描述。在頻域中，不僅要知道功率譜密度(即強度譜)，還要知道譜相位。這被定義為頻域中電場的相位，即函數的復相位
完整的脈沖表征不僅包括測量光譜，即平方模量 E(v)，還有光譜相位，其中包含額外的信息。例如，使用頻率分辨光門控 (FROG) 和用于直接電場重建的光譜相位干涉測量法 (SPIDER→光譜相位干涉測量法) 也可以做到這一點。
注意到波動光學中存在不同的符號約定；上述方程是物理學家約定俗成的。
光譜相位和群延遲
光學元件或裝置中光的群延遲可以定義為光譜相位延遲相對于角光學頻率的導數：
這可以通過考慮光脈沖來理解，其中峰值強度是在所有光譜分量處于同相位的時候發現的。在通過光學元件后，導致頻率相關的相位變化，該條件在脈沖峰值的最初時間不再滿足，而是在稍后的時間滿足，光譜元件再次獲得相同的相位。脈沖的時間位移是由群延遲決定的，前提是基礎的線性近似是有效的——也就是說，可能不適用于經歷更復雜的頻譜相位變化的寬帶脈沖。
思考
你能在不做計算的情況下，找出弱克爾非線性對 sech2 型脈沖的光譜相位的影響嗎?作為提示，在基本孤子脈沖中，除了剩余的恒定相移之外，群延遲色散和克爾非線性的影響可以相互抵消。
舉例說明
考慮與某些操作相關的光譜相位變化是有指導意義的：
01
時間相位的恒定變化直接轉化為光譜相位的相同變化(對于依賴時間的相位變化，這種關系就不那么明顯了)，并且沒有群延遲。
02
時間延遲T對應于光譜相位的變化，即 2πvT 與光頻率成正比。
03
色散直接影響光譜相位，也會引起群延遲。例如，三階色散的影響相當于在光譜相位上添加一項，該項隨頻率偏移的三次方而變化。
當脈沖的頻譜相位恒定或與頻率線性相關時
展開 鏡面反射 | RP 系列激光分析設計軟件
光反射的經典類型是鏡面反射，源自拉丁語 spulum （鏡子），或者是正反射。這種反射會在光滑的表面上遇到，例如拋光的金屬或玻璃片，包括全內反射的情況，或在液體表面上。此處，相對于表面法線測量的反射光角度，它等于入射光角度（見圖 1）。這種情況通常在各種類型的平面鏡上都能發現。對于彎曲的反射面，也可以獲得鏡面反射；然后相對于局部法線方向測量入射角和輸出角。
反射的共同定律（出射角=入射角）與沿反射面的波矢量分量被保留有關。
其他種類的反射，包括光的散射
如果反射面接近平坦，但不完全平坦，則輸出光可能會在一定角度范圍內擴散；這就是所謂的漫散射。對于引起顯著散射的基本上粗糙的表面，可以存在很大的角度范圍，例如具有10°的寬度。特別是體積擴散器，還有一些啞光涂料，往往會產生更寬的散射光角度分布，通常甚至接近朗伯散射體的標準情況。這可以被認為是鏡面反射的反面：完美的漫反射。也可以是鏡面反射和漫反射的組合；具有此類屬性的物體會表現出鏡面高光照（取決于照明條件），除了漫散射產生的外觀。
從遠距離觀看時，鏡面反射看起來比漫反射明亮得多，因為反射光集中到較小范圍的方向。（這在激光安全方面可能是一個問題。）另一方面，如果反射光錯過了吸收者的眼睛，則鏡面反射仍然不會被吸收者注意到。
鏡面反射的條件
由于可見光的波長相當小（遠低于 1 μm），純鏡面反射需要高度的表面平整度，例如比微波的表面平整度要高得多。因此，例如，金屬表面需要非常仔細地拋光以獲得近乎完美的鏡面反射。
衍射光柵上的反射
衍射光柵上可以發生改進形式的鏡面反射。這里，輸出角可以基本上偏離入射角，并且還取決于光學波長，但在理想情況下同樣不存在漫反射。
成像中的鏡面反射
鏡面反射可用于成像——例如，在反射望遠鏡中。與引入隨機角度變化的漫反射相反
展開 光譜儀 | RP 系列激光分析設計軟件
一般來說，光譜儀是一種用于研究光、物質或物體的波長相關特性的儀器；它的用途相當廣泛：
· 光譜儀是一種可以在空間上分離光的光譜成分的儀器，單獨分析光譜成分——例如使用照相底片或外部光電探測器。所使用的分光測色儀通常是衍射光柵或棱鏡。
· 光譜儀通常還包含一些用于分析光強的光電探測器。包含大型探測器陣列的光譜儀可用于記錄光源的光譜，而且無需在光柵方向掃描。當配備強度校準時，此類設備更具體地稱為光譜輻射計。
· 其他光學光譜儀用于分析物質或物體的光譜特性，例如與波長相關的透射率或反射率。它們更具體地稱為分光光度計，并在化學等領域得到應用。使用包含一些窄線寬 可調諧激光器的激光光譜儀可以獲得特別高的光譜分辨率和高靈敏度。然而，這些通常只能覆蓋相當有限的光譜區域。
還有光學和光子學領域之外的多種光譜儀，例如用于測量顆粒速度或顆粒尺寸分布的設備。然而，本文完全聚焦于對光進行光譜分析的光譜儀。當對物質或物體的分析感興趣時，請參閱有關分光光度計的文章。
使用光譜儀進行的測量通常會提供波長或頻率函數作為光的光功率譜密度(PSD) 。并非所有光譜儀都提供經過校準的 PSD；通常，強度讀數未經校準，而且對于波長來說可能與校準因子（響應度）有很大相關性。
還有光譜相位干涉測量方法，不僅可以測量功率譜密度，還可以測量光譜相位。
有些光譜儀也具有成像功能，稱為成像光譜儀。請參閱有關高光譜成像和多光譜成像的文章。
如果僅需要測量激光束的光譜線寬，而不需要測量詳細的光譜形狀，則可以使用其他方法，例如進行自外差線寬測量。通過這種方法，人們可以測量非常小的線寬，其遠低于典型光譜儀的分辨率。
光譜儀的類型
基于衍射光柵或棱鏡的光譜儀
大多數光譜儀都基于某種多色儀，即可以在空間上分離光的不同波長成分的裝置。通常，他們利用一個或多個衍射光柵上的波長相關衍射或一個或多個棱鏡上的波長相關折射
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