光纖器件仿真的案例
RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——菜單
Remove graphics windows：移除屬于當(dāng)前仿真的圖形窗口。不同模型的任何圖形窗口都保持打開(kāi)狀態(tài)。
Remove all graphics windows：移除所有圖形窗口。
Value of selected text：在編輯器中計(jì)算所選文本，并在輸出區(qū)域中顯示該值。例如，在腳本執(zhí)行之后，可以雙擊腳本中的變量名來(lái)選擇它，然后按Ctrl-E以顯示變量值。
Inspectors：顯示一個(gè)窗口，您可以在其中檢查系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)：變量值、陣列定義、用戶(hù)定義函數(shù)、定義的光纖模型和光束傳播數(shù)據(jù)。在執(zhí)行腳本之后，您可能會(huì)在其中找到有用的信息，特別是在出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況下。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)第。
Beam profile viewer：顯示從數(shù)值光束傳播仿真中檢查光束分布的交互式窗口。
Pulse display window：顯示超短脈沖的交互式窗口
執(zhí)行菜單
Graphics：在激活的編輯器中執(zhí)行腳本文件。如果腳本中定義了圖形輸出，則圖形輸出將顯示在一個(gè)或多個(gè)圖形窗口中。此外，一些信息顯示在日志區(qū)域，一些輸出可能顯示在輸出區(qū)域。
Graphics to printer：在激活的編輯器中執(zhí)行文件。圖形輸出被發(fā)送到打印機(jī)。對(duì)話(huà)框允許設(shè)置各種參數(shù)，例如，在一個(gè)頁(yè)面上放置多少圖像以及圖像的大小。
Graphics with Postscript：執(zhí)行腳本并將所有圖形發(fā)送到 PostScript 文件。
Calculate (no graphics)：在激活的編輯器中執(zhí)行文件。不生成圖形輸出。這很有用，例如，如果只需要輸出區(qū)域。
Graphics, single command mode：與 Graphics 類(lèi)似，但在調(diào)試模式下執(zhí)行（見(jiàn)調(diào)試器，第4.8節(jié)），按命令執(zhí)行。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——調(diào)試器
lFibers：這顯示了腳本定義的所有光纖模型，包括它們的詳細(xì)信息，如相應(yīng)的光纖信道。
lBeam propagation：顯示所有光束傳播設(shè)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(dá)式（或用逗號(hào)分隔的表達(dá)式列表），以獲得變量或陣列分量值或從中計(jì)算出的值、光纖中的光功率或計(jì)算出的光脈沖的屬性。
您可以在調(diào)試腳本時(shí)保持該檢查窗口處于打開(kāi)狀態(tài)。每次遇到斷點(diǎn)或腳本執(zhí)行完成時(shí)，都會(huì)自動(dòng)更新檢查表單。您可以通過(guò)按表單右上角附近的“Update”按鈕在其他時(shí)間更新內(nèi)容。
調(diào)試表達(dá)式
該軟件具有強(qiáng)大的表達(dá)式引擎。這樣，即使在數(shù)學(xué)表達(dá)式的層次上，也可以做相當(dāng)復(fù)雜的事情，例如，在執(zhí)行單個(gè)命令（例如，將表達(dá)式值賦給變量）的過(guò)程中。因此，即使在表達(dá)式中也常常需要進(jìn)行調(diào)試。
您可以在表達(dá)式中設(shè)置斷點(diǎn)，而不是使用“@”字符，例如命令級(jí)別上的斷點(diǎn)，而是通過(guò)插入對(duì)函數(shù)debug()的調(diào)用來(lái)設(shè)置斷點(diǎn)。該函數(shù)只有一個(gè)字符串參數(shù)。如果它不是空字符串，則表示此時(shí)要進(jìn)入表達(dá)式調(diào)試模式；傳遞的字符串將在調(diào)試窗口中顯示為消息，幫助您了解當(dāng)前正在查看的代碼。如果使用空字符串參數(shù)調(diào)用函數(shù)，則表達(dá)式調(diào)試模式將結(jié)束，即通常在調(diào)用后恢復(fù)表達(dá)式的計(jì)算。一旦到達(dá)包含debug()調(diào)用的塊的末尾，調(diào)試模式也將結(jié)束。
使用debug()函數(shù)而不是簡(jiǎn)單的斷點(diǎn)符號(hào)（例如“@”）的概念為您提供了更多的靈活性。特別是，只有滿(mǎn)足某個(gè)條件時(shí)才可以調(diào)用函數(shù)，這樣實(shí)際上就有了一個(gè)條件斷點(diǎn)。您還可以使用計(jì)算的消息字符串，更好地通知您當(dāng)前的狀態(tài)。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——自定義表單
其中一個(gè)允許用戶(hù)通過(guò)從列表中選擇一個(gè)字符串（字符序列），例如，光纖數(shù)據(jù)文件的名稱(chēng)。另一種欄類(lèi)型用于數(shù)值；它與所謂的單選按鈕一起使用。
復(fù)選框允許用戶(hù)激活或停用特定設(shè)置。例如，通過(guò)復(fù)選這樣一個(gè)欄，可以表明必須考慮某種效應(yīng)。
l輸出欄用于顯示計(jì)算結(jié)果；用戶(hù)不能直接修改。通常，輸出值僅在腳本執(zhí)行之后顯示（在生成圖表之前和之后），因?yàn)樗鼈兺ǔＲ迷谀_本中計(jì)算的值或函數(shù)。
有以下類(lèi)型的輸出欄：
文本欄以文本形式顯示結(jié)果--例如，輸出功率為“324 mW”。如果無(wú)法計(jì)算值（例如，由于腳本尚未執(zhí)行），則該欄保持為空。如果表達(dá)式列表包含無(wú)效部分，“？？？”顯示為此類(lèi)結(jié)果的替代。
條形圖欄顯示帶顏色條形圖的值，其長(zhǎng)度取決于數(shù)值。這可以顯示，例如摻雜光纖中的鐿平均激發(fā)度。
您可以執(zhí)行腳本，例如按F8（包括圖形）或按F9（不帶圖形），但僅當(dāng)所有輸入的值都有效時(shí)。例如，如果輸入的值超出了腳本中定義的有限范圍，則該欄將以紅色背景顯示，光標(biāo)將放在該范圍內(nèi)，并且無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行。在腳本執(zhí)行之后，輸出欄將被更新，如果生成了任何圖表，則在這些圖表完成后將發(fā)生另一個(gè)更新。
更多提示：
輸入欄（不是輸出欄）的內(nèi)容自動(dòng)保存在單獨(dú)的輸入數(shù)據(jù)文件中。默認(rèn)情況下，其文件名與腳本文件名相同，但文件擴(kuò)展名為“.fpj”。（在腳本中，可以修改該名稱(chēng)以訪問(wèn)不同的輸入數(shù)據(jù)文件。）
也可以使用菜單項(xiàng) File | Save as將輸入保存到其他文件。在這種情況下，原始數(shù)據(jù)文件將只包含存儲(chǔ)實(shí)際數(shù)據(jù)的文件的文件名。如果已經(jīng)加載了與表單相對(duì)應(yīng)的腳本，則也可以用File | Open從此類(lèi)文件加載數(shù)據(jù)。
通過(guò)進(jìn)入腳本編輯器模式，您可以查看腳本代碼，包括自定義表單的定義：按菜單下面的“Show editors”按鈕。在這里，您可以看到表單是如何生成的（并對(duì)其進(jìn)行修改）、腳本中設(shè)置了哪些其他參數(shù)、如何定義圖表等。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——建模原理8
光束傳播
自從版本5，RP Fiber Power提供仿真光纖中光束傳播的方法，即，不僅光功率傳播，而且任意（低對(duì)比度）折射率分布影響下全復(fù)振幅分布的傳播，激光增益，克爾效應(yīng)等。
下面將解釋所用模型的原理。有關(guān)設(shè)置和使用模型的功能等詳細(xì)信息。
一般假設(shè)
由于對(duì)光束傳播的仿真計(jì)算要求很高，它受到若干限制：
所有涉及的波必須基本上沿一個(gè)方向傳播（稱(chēng)為Z方向）。由于采用了近軸近似法，它們的發(fā)散角必須遠(yuǎn)低于1 rad。導(dǎo)致反向傳播波的背反射（例如在折射率不連續(xù)處）無(wú)法建模。
波只在激光增益的情況下相互作用，例如通過(guò)增益飽和。
只考慮一個(gè)極化方向，即使用標(biāo)量（而不是矢量）模型。
由于內(nèi)存限制，網(wǎng)格點(diǎn)的數(shù)量（見(jiàn)下文）必須受到限制。但是，可以在不保存局部振幅的情況下執(zhí)行子步驟，并且可以這樣對(duì)非常大的網(wǎng)格進(jìn)行建模。
對(duì)于非常大的網(wǎng)格，計(jì)算時(shí)間可能相當(dāng)長(zhǎng)，例如對(duì)于具有高數(shù)值孔徑的長(zhǎng)光纖。
光束傳播仿真不能直接與激光和放大器模型、反向傳播波和超短脈沖傳播相結(jié)合。然而，當(dāng)然可以交換數(shù)據(jù)，例如，使用來(lái)自光束傳播仿真的光束分布作為光纖放大器模型的輸入。
使用的算法
光束傳播仿真有很多不同的算法。RP Fiber Power采用分步傅立葉算法。這里，光場(chǎng)沿Z方向向前傳播，如下所示：
首先，將場(chǎng)轉(zhuǎn)化為空間傅立葉域。在這里，考慮衍射效應(yīng)的相位因子被應(yīng)用。（假設(shè)一個(gè)平均折射率的波矢量）然后，場(chǎng)被轉(zhuǎn)換回空間域。
之后，在空間域中應(yīng)用相位因子，考慮到折射率的不均勻性（例如，光纖纖芯的折射率增加）。l最后，將激光增益（或吸收）應(yīng)用于具有激光活性離子的情況，如果光纖是非線性的，則應(yīng)用非線性變化。所有這些都是在空間域中完成的。
只要z步長(zhǎng)足夠小，這種方法的精度就很好，因?yàn)閷?shí)際上衍射和空間相位變化的影響在空間中是連續(xù)分布的。
展開(kāi) 
RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——建模原理10
這些假設(shè)基本上適用于所有摻雜玻璃光纖，光子晶體光纖除外。對(duì)于增益或吸收很強(qiáng)的光纖，折射率實(shí)際上變得很復(fù)雜，軟件無(wú)法處理。然而，在幾乎所有的實(shí)際情況下，光纖的增益或損耗都太弱，以至于無(wú)法與這相關(guān)。
在超短脈沖仿真中，只考慮單一光纖模式。涉及高階模式或反向傳播波的非線性耦合效應(yīng)（如布里淵散射和拉曼散射）無(wú)法建模。
RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——建模原理2
比如，對(duì)于鉺鐿共摻光纖，我們考慮3個(gè)能級(jí)的鉺和2能級(jí)的鐿。能級(jí)1到3是鉺，能級(jí)4到5是鐿：
上圖中還顯示了各種躍遷。受激躍遷（由光引起）用粗箭頭表示，而自發(fā)躍遷用細(xì)箭頭表示。更詳細(xì)地說(shuō)，躍遷如下
一些泵浦波如980nm波長(zhǎng)可以激發(fā)鉺離子從1能級(jí)到3能級(jí)。忽略相反方向的受激輻射。
從3級(jí)到2級(jí)有一個(gè)快速的非輻射躍遷。這與光學(xué)影響或光的發(fā)射無(wú)關(guān)，而是與多聲子發(fā)射有關(guān)。
激光（或放大器）從2能級(jí)躍遷到1能級(jí)，發(fā)射在1．5μm的光譜區(qū)域。而且，光可以被重新吸收，從1能級(jí)到2能級(jí)激發(fā)離子。
鐿離子也可以從4能級(jí)泵到5能級(jí)或向下通過(guò)受激或自發(fā)輻射。
最后，這里可能有一個(gè)能量轉(zhuǎn)移，鐿離子從5能級(jí)到4能級(jí)的能量使餌離子從1能級(jí)泵到3能級(jí)。
除了基態(tài)外，模型中只考慮了亞穩(wěn)態(tài)。例如，如果假設(shè)從3能級(jí)到2能級(jí)的非輻射傳輸速度是無(wú)限快的，3能級(jí)將被消除。980nm左右的鉺泵送將直接進(jìn)入2能級(jí)，同樣的情況也適用于能量傳遞過(guò)程。
能級(jí)粒子數(shù)表示為n1到n5，取決于在光纖中的位置。一定離子類(lèi)型的所有能級(jí)粒子數(shù)總和為1。上述例子中，基態(tài)對(duì)應(yīng)n1＝n4＝1，n2＝n3＝n5＝0。
為了計(jì)算光吸收或光放大的電子能級(jí)的粒子數(shù)，使用如下用戶(hù)定義的參數(shù)：
l 對(duì)于自發(fā)躍遷（輻射躍遷或非輻射躍遷），當(dāng)躍遷速率與起始能級(jí)的粒子數(shù)成比例時(shí)，用戶(hù)指定起始能級(jí)中每個(gè)離子的躍遷速率。
l 對(duì)于光致躍遷（吸收或受激發(fā)射），使用波長(zhǎng)相關(guān)的有效躍遷。軟件自動(dòng)決定哪個(gè)光信道與某些躍遷相關(guān)。
可以有淬火過(guò)程，其中從某一起始能級(jí)到某個(gè)結(jié)束能級(jí)的躍遷率與開(kāi)始能級(jí)的粒子數(shù)的平方或立方成比例。用戶(hù)定義比例常數(shù)。
對(duì)于能量傳輸，用戶(hù)指定兩個(gè)起始能級(jí)（可能相同）和兩個(gè)結(jié)束能級(jí)，以及比例系數(shù)。
在許多情況下，用具有以下特性的簡(jiǎn)化的增益模型：
除了基態(tài)外，只有一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)激發(fā)能級(jí)，具有一定的上能級(jí)壽命。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——建模原理5-7
RP Fiber Power可以完全仿真脈沖演化，即使在傳統(tǒng)的調(diào)Q軟件不會(huì)準(zhǔn)確。
動(dòng)態(tài)仿真總是從系統(tǒng)的一些初始狀態(tài)開(kāi)始，這可以是為某些輸入功率或先前動(dòng)態(tài)仿真的最終狀態(tài)計(jì)算的穩(wěn)態(tài)。
有兩種動(dòng)態(tài)仿真的模式：
最精確但也是最耗時(shí)的模式考慮了傳播時(shí)間。動(dòng)態(tài)變量是沿光纖的激發(fā)密度和所有位置的光功率。時(shí)間步長(zhǎng)由光通過(guò)一個(gè)數(shù)值光纖截面所需的時(shí)間決定。這種模型適用于仿真調(diào)Q激光器的性能，也適用于開(kāi)啟激光器的泵浦功率時(shí)出現(xiàn)的尖峰現(xiàn)象。然而，當(dāng)研究時(shí)間尺度遠(yuǎn)大于返時(shí)間的現(xiàn)象時(shí)導(dǎo)致計(jì)算時(shí)間很長(zhǎng)。
更簡(jiǎn)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(guān)的時(shí)間延遲。當(dāng)信號(hào)光僅通過(guò)放大器一次（或可能兩次）時(shí)，這不是問(wèn)題，因?yàn)?em>光纖的不同部分在不同的時(shí)間看到脈沖并不重要。時(shí)間步長(zhǎng)可以大得多（由用戶(hù)指定），這樣就不需要過(guò)多的計(jì)算時(shí)間來(lái)研究比往返時(shí)間長(zhǎng)得多的時(shí)間尺度上的現(xiàn)象。光纖的輸入功率和激勵(lì)可以簡(jiǎn)單地計(jì)算出一段時(shí)間內(nèi)的光功率。
為了仿真Q開(kāi)關(guān)激光器，兩種方法結(jié)合是合適的。打開(kāi)Q開(kāi)關(guān)后，必須在一段時(shí)間內(nèi)使用精確的方法。然而，在僅泵送增益介質(zhì)的一段時(shí)間內(nèi)，可以使用更大的時(shí)間步長(zhǎng)，采用簡(jiǎn)化方法。這樣，就可以仿真許多后續(xù)脈沖的演化，同時(shí)保持很低的計(jì)算時(shí)間。
注意光纖激光器的一些動(dòng)力學(xué)方面，如在連續(xù)波運(yùn)行期間觀察到的某些尖峰現(xiàn)象，似乎嚴(yán)重依賴(lài)于某種非線性效應(yīng)，目前還不太清楚。此外，不包括導(dǎo)致往返時(shí)間的時(shí)間刻度調(diào)制的模式打擊效應(yīng)。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(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)很難提供。5.19節(jié)段解釋了如何用腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)仿真。
對(duì)于超短脈沖的傳播仿真，有單獨(dú)的特性，如下一節(jié)所述。動(dòng)態(tài)仿真是基于脈沖帶寬小，不能考慮非線性的假設(shè)。另一方面，它們可以用來(lái)仿真多個(gè)光通道之間的相互作用，這是超短脈沖傳播特性無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——光束分布查看器
對(duì)于光束傳播的仿真，有一個(gè)交互式的光束分布查看器，可以通過(guò)主菜單View | Beam profile viewer（或使用Ctrl-P）調(diào)用它。
控件的工作方式如下：·Beam propagation device：可以在此處選擇上次運(yùn)行中定義的設(shè)備之一。如果輸入0，則可以訪問(wèn)通過(guò)函數(shù)bp_store_profile()保存的光束分布?！ptical channel：選擇所選光束傳播設(shè)備的一個(gè)光信道。·Domain：強(qiáng)度或振幅可以在實(shí)空間或傅立葉空間中顯示。后者意味著對(duì)x-y平面（但不是z方向）中的數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換。如果x-y平面上的分布顯示出來(lái)，在傅立葉空間中，我們基本上可以看到實(shí)空間中遠(yuǎn)場(chǎng)的形狀?！nterpolation：在這里，如果一個(gè)點(diǎn)的顏色是根據(jù)數(shù)值網(wǎng)格的最近點(diǎn)的線性或二次插值計(jì)算的，則可以選擇?！esolution：設(shè)置為“fine”，顏色圖逐像素繪制。通過(guò)設(shè)置“medium”或“coarse”，可以獲得更高的顯示速度?！olors：·對(duì)于強(qiáng)度值，可以在默認(rèn)比例尺（有多種顏色）、紅色、綠色或藍(lán)色比例尺和基于名為 colorscale(I) 的用戶(hù)定義函數(shù)（參數(shù)在0和1之間變化）的用戶(hù)定義的顏色比例尺之間進(jìn)行選擇?！?duì)于復(fù)振幅值，在默認(rèn)顏色比例尺中，不同的相位值編碼為不同的顏色，而幅度決定顏色飽和度。用戶(hù)定義的比例尺基于函數(shù) colorscale_A(A%)，這也可能取決于振幅和相位。紅色、綠色和藍(lán)色比例尺僅使用振幅信息?！hat to plot：在這里，可以確定如何計(jì)算圖表中每個(gè)點(diǎn)的顏色：·“intensity”是基于強(qiáng)度（復(fù)振幅的模量平方）。如果勾選“對(duì)數(shù)比例”，數(shù)值將按對(duì)數(shù)重新調(diào)整，以便可以顯示30分貝范圍內(nèi)的數(shù)值；然后更容易識(shí)別弱衛(wèi)星結(jié)構(gòu)等。·對(duì)于“amplitude”，它直接基于復(fù)振幅，也就是說(shuō)，它還顯示相位信息。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件---簡(jiǎn)介
無(wú)源和有源光纖器件的終極工具
RP Fiber Power是一款功能強(qiáng)大的建模軟件，用于設(shè)計(jì)和優(yōu)化光纖器件 - 特別是光纖放大器和激光器以及其他類(lèi)型的波導(dǎo)激光器，還有光纖耦合器，多芯光纖，螺旋芯光纖和錐形光纖。
該軟件提供有效的傳播和數(shù)值光束傳播。還可以研究超短脈沖傳播，例如在光纖放大器系統(tǒng)，鎖模光纖激光器，電信電纜和自動(dòng)優(yōu)化的脈沖壓縮器中。
RP Fiber Power是為高級(jí)用戶(hù)提供的多功能工具，但同時(shí)（特別是自定義表格的V6以來(lái)）也非常適合那些沒(méi)有（或尚未）進(jìn)入該領(lǐng)域?qū)＜业挠脩?hù)。
對(duì)于任何認(rèn)真對(duì)待光纖器件的人來(lái)說(shuō)，這都是必須的 - 無(wú)論是在工業(yè)發(fā)展，科學(xué)研究還是教育方面。 其用戶(hù)界面結(jié)合了極大的靈活性和簡(jiǎn)單的啟動(dòng)。 因此，它同樣適用于高效的例行檢查和大多數(shù)復(fù)雜的模擬工作。
RP Fiber Power V7新功能
這個(gè)版本有幾個(gè)重大改進(jìn)：
現(xiàn)在有一個(gè)功能強(qiáng)大的腳本調(diào)試器，可以更容易地找到并修復(fù)復(fù)雜腳本中的錯(cuò)誤。 有了它，您可以通過(guò)命令執(zhí)行腳本命令。 在數(shù)學(xué)表達(dá)式中甚至可以進(jìn)行調(diào)試！ 因此，在腳本中查找和修復(fù)錯(cuò)誤變得更加容易。
新腳本編輯器支持有用的功能，如行號(hào)顯示，語(yǔ)法突出顯示和多級(jí)撤消/重做功能。
有一個(gè)方便的語(yǔ)法檢查器：在執(zhí)行可能耗時(shí)的腳本之前找到語(yǔ)法錯(cuò)誤。
您還可以自動(dòng)重新格式化代碼以獲得一致的格式。
特別是那些開(kāi)發(fā)復(fù)雜模擬的用戶(hù)，這是個(gè)好消息！
RP Fiber Power V6已經(jīng)引入了進(jìn)一步改進(jìn)的用戶(hù)界面：可以在腳本中定義自定義表單。 這可能非常有用：
此類(lèi)表格可用于軟件適用的模擬 - 根據(jù)您的需求量身定制。
它們非常易于使用。 只需填寫(xiě)輸入字段并執(zhí)行即可查看輸出值以及創(chuàng)建的圖形圖表。
您可以自己制作此類(lèi)表格，也可以在技術(shù)支持范圍內(nèi)制作。 （自定義表單在腳本中以文本形式非常簡(jiǎn)單地定義。）
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件---特征
例如，它可以通過(guò)光纖放大器放大期間的增益飽和來(lái)模擬光脈沖的失真（見(jiàn)圖）。 它還可以模擬Q開(kāi)關(guān)光纖激光器甚至固體激光器中的脈沖生成。 動(dòng)態(tài)模擬既可以?xún)H傳播光功率，也可以傳播全光束分布。
所有這一切都可以通過(guò)極大的靈活性來(lái)完成。 例如，您可以自由定義泵浦功率和輸入信號(hào)波的時(shí)間依賴(lài)性，并根據(jù)需要說(shuō)明結(jié)果：顯示值在脈沖內(nèi)如何演變，顯示脈沖參數(shù)如何針對(duì)多個(gè)脈沖演變等。
超短脈沖傳播
該軟件可以模擬無(wú)源和有源光纖器件中超短脈沖的傳播，也可以模擬其他組件，如光譜濾波器、手動(dòng)或自動(dòng)優(yōu)化的色散壓縮器、棱鏡對(duì)和光柵對(duì)、調(diào)制器和可飽和吸收器。因此，不僅可以模擬光纖放大器中的單通放大或電信光纖電纜中的數(shù)據(jù)傳輸，還可以模擬鎖模光纖激光器、啁啾脈沖放大器系統(tǒng)、再生放大器和光纖干涉儀中的脈沖演變。交互式脈沖顯示窗口允許人們方便地檢查脈沖的所有細(xì)節(jié)。
在任意色散（可以從模式求解器獲得）、克爾非線性、受激拉曼散射（SRS）和放大器增益（包括增益飽和）的影響下，時(shí)間和頻譜脈沖特性可以在光纖中演化。可以包括自陡峭；甚至可以模擬超連續(xù)譜的產(chǎn)生。具有自動(dòng)步長(zhǎng)控制的精確數(shù)值算法確保了高精度和高速度。
光纖數(shù)據(jù)
RP Fiber Power附帶大量光纖數(shù)據(jù)集，包含摻雜有釔、鉺、銩等的各種激光活性玻璃的光譜數(shù)據(jù)，以及部分波導(dǎo)參數(shù)。 一些數(shù)據(jù)集包含來(lái)自科學(xué)文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)，其他數(shù)據(jù)集來(lái)自與RP Photonics合作的光纖制造商。 此外，您可以輕松地將任何自己的光纖數(shù)據(jù)集成到軟件中。
您還可以使用技術(shù)支持來(lái)獲取由用戶(hù)或制造商提供的數(shù)據(jù)制作的其他光纖數(shù)據(jù)文件。
用于體激光器和放大器
你甚至可以使用RP Fiber Power ，即使是固體激光器，只要光束半徑在激光晶體內(nèi)近似恒定。這一條件適用于許多端泵浦激光器。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——光譜數(shù)據(jù)
軟件需要一些有關(guān)光纖的數(shù)據(jù)。在本文中，僅描述了這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在何處以及隨軟件提供哪些數(shù)據(jù)。
建議始終將定義光譜數(shù)據(jù)的命令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在include文件中，因?yàn)檫@樣可以方便地在其他腳本中使用它們，也可以方便地在不同光纖類(lèi)型的數(shù)據(jù)之間切換。但是，原則上，您可以在任何腳本中進(jìn)行這樣的定義。
通常，此類(lèi)include文件的名稱(chēng)以“Yb－”開(kāi)頭，例如（指示鐿為激光活性離子）擴(kuò)展名．in c，并存儲(chǔ)在名為“Spectroscopic data”的文件夾中，該文件夾是包含RP Fiber Power程序文件的文件夾的子文件夾（例如，“C：Program FilesRP SoftwareRP Fiber PowerSpectroscopic data”）。但是，您可能希望在其他位置（例如，某些用戶(hù)文件夾）使用該文件夾的副本。原因可能是Windows 7只允許管理員對(duì)“Program Files”的子文件夾進(jìn)行寫(xiě)訪問(wèn)，因此添加數(shù)據(jù)文件時(shí)可能會(huì)遇到困難。
軟件提供以下通用材料數(shù)據(jù)文件：
·Yb－germanosilicate．inc：摻鐿鍺硅酸鹽光纖的數(shù)據(jù)，由Paschotta博士記錄，發(fā)表在 R． Paschotta et al．， “Ytterbium－doped fiber amplifiers”， IEEE J． Quantum Electron． 33 （7）， 1049 （1997）
·ErYb－phosphate．inc：摻鉺和摻鐿磷酸鹽玻璃的數(shù)據(jù)，取自G． C． Valley， “Modeling cladding－pumped Er／Yb fiber amplifiers”， Optical Fiber Technol． 7， 21 （2001）； the data were partly taken from S．
展開(kāi) 
RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——脈沖顯示窗口
如果對(duì)超短脈沖傳播進(jìn)行了仿真，則該窗口可用于顯示不同位置的脈沖，和窗口最低部分所選的一樣。有三種不同的顯示模式，您可以通過(guò)單擊顯示模式的按鈕來(lái)瀏覽：
· “Current pulse”是指顯示最后一次操作產(chǎn)生的脈沖。例如，如果這是最后一個(gè)應(yīng)用的光學(xué)元件，則可能是光纖輸出端的脈沖。
·“Stored pulse”：在此模式下，您可以顯示先前用函數(shù)store_pulse()存儲(chǔ)的脈沖。
·“Position in the fiber”：在這種模式下，光纖中某個(gè)位置的脈沖，從最后一個(gè)脈沖通過(guò)光纖傳播獲得，顯示出來(lái)。然后，控制欄允許您選擇光纖中的任何網(wǎng)格位置。您可以使用按鈕跳到某些位置：I<<=光纖左側(cè)，<<=光纖左端的一個(gè)位置，I=光纖中間，等等。
上部分圖顯示了脈沖在時(shí)域中的一個(gè)特性，下部分圖顯示在頻域或波長(zhǎng)域中的特性。（可以使用“wavelength axis”復(fù)選框在頻率軸和波長(zhǎng)軸之間切換。）
對(duì)于每個(gè)域，可以選擇應(yīng)顯示哪個(gè)屬性。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——用戶(hù)界面1
這樣的腳本文件包含某些命令，例如用于定義有源光纖的物理屬性和圖形輸出的詳細(xì)信息。
在任何輸入模式下，可通過(guò)按F8鍵“執(zhí)行”計(jì)算，這將導(dǎo)致菜單項(xiàng) Execute | Graphics。具體來(lái)說(shuō)，執(zhí)行意味著：
讀取整個(gè)腳本文件。大多數(shù)包含的命令都是直接執(zhí)行的，但是那些用于生成圖形的命令目前只存儲(chǔ)相應(yīng)的細(xì)節(jié)。
一旦整個(gè)腳本被成功讀取，腳本中定義的任何圖形都將在一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的圖形窗口中生成，除非它們被腳本中的某些命令或執(zhí)行F9抑制了（在菜單中：Execute | Calculate (no graphics)）。
如果出現(xiàn)任何錯(cuò)誤，它們將顯示在日志區(qū)域。
也可以使用主表單頂部附近的任務(wù)欄中的“執(zhí)行”按鈕；它包括圖表的生成，除非在按下按鈕時(shí)按下了 SHIFT 鍵。
在某些情況下，腳本執(zhí)行需要大量時(shí)間。然后可以在執(zhí)行期間進(jìn)行干預(yù)：
您可以通過(guò)按 Ctrl-Q 或工具欄中的停止按鈕中止執(zhí)行（僅在執(zhí)行期間發(fā)生，否則會(huì)找到執(zhí)行按鈕）這樣，您將返回到編輯模式；此后將無(wú)法恢復(fù)執(zhí)行。
或者，可以使用 Ctrl-B 中斷執(zhí)行以進(jìn)入調(diào)試模式。然后您可以繼續(xù)執(zhí)行。由于程序首先需要完成當(dāng)前命令的執(zhí)行，因此它對(duì)該鍵組合的反應(yīng)可能會(huì)更慢。
還有組合鍵 Ctrl-Alt-B 用于在表達(dá)式中中斷，但這僅在代碼中使用某個(gè)函數(shù)調(diào)用時(shí)有效。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——用戶(hù)界面4
其他參數(shù)包括波長(zhǎng)、光纖中的寄生損耗（例如由瑞利散射引起）、強(qiáng)度形狀、強(qiáng)度分布半徑、光纖兩端的反射率、端部的附加寄生損耗以及前向和后向的輸入功率。
可以通過(guò)指定波長(zhǎng)范圍和波長(zhǎng)步長(zhǎng)來(lái)定義多個(gè)ASE信道。例如，對(duì)于摻鐿放大器，可以選擇以5nm為步長(zhǎng)從960nm到1100nm的波長(zhǎng)信道；每個(gè)信道的帶寬為5nm。
注意，在環(huán)形諧振腔的情況下，反射系數(shù)R1和R2僅應(yīng)用于正向傳播信道。（這樣就不能定義反向傳播的激光信道了。）對(duì)于線性諧振腔，這些反射可以耦合兩個(gè)反向傳播的波。
稍暗的欄是輸出欄，顯示計(jì)算的輸出功率和（對(duì)于信號(hào)和ASE信道）內(nèi)部單通增益（包括由于寄生損耗而減小的增益）。
如果進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，則不得在這些欄中輸入與時(shí)間相關(guān)的輸入功率。您應(yīng)該輸入常量值，以確定穩(wěn)定狀態(tài)。該穩(wěn)態(tài)將用作后續(xù)動(dòng)態(tài)仿真的初始狀態(tài)，如“Graphics”選項(xiàng)卡中所定義。
對(duì)于超短脈沖仿真，端部反射率被忽略。
附加定義
下面的屏幕截圖顯示了用于輸入附加定義的選項(xiàng)卡。
在這里，可以輸入腳本命令，這些命令將插入到生成的腳本中。上部份插入在模型的定義之前，中部份插入模型的定義之后，下部份插入模型的末端。通常，不需要在此處輸入任何內(nèi)容，但應(yīng)用的示例如下：
如果名為pump1的信道應(yīng)具有用戶(hù)定義的強(qiáng)度分布，請(qǐng)?jiān)谛诺涝O(shè)置中選擇“userdefined”，并在上部份定義欄中定義函數(shù)I_p1(r)。
同樣在上部份定義欄中，使用w := 5 um這樣的定義，然后簡(jiǎn)單地在所有信道的“Radius”欄中寫(xiě)入w。這樣，您就可以通過(guò)只修改一個(gè)表單條目來(lái)修改所有信道的模式半徑。在所有這些欄中，您可以輸入一些數(shù)學(xué)表達(dá)式（可能包含變量值），而不是簡(jiǎn)單的數(shù)字。
展開(kāi) RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設(shè)計(jì)軟件——腳本編輯器
對(duì)于編輯腳本代碼和其他文本文件，該軟件包含功能強(qiáng)大的多文件編輯器。在左上方區(qū)域中，它有一個(gè)用于一個(gè)或多個(gè)編輯器的選項(xiàng)卡控件。
您可以使用以下快捷鍵：
Ctrl-C, Ctrl-V, Ctrl-X：使用Windows剪貼板復(fù)制、粘貼、剪切操作
Ctrl-Z, Ctrl-Y：撤消，重做上一個(gè)操作
Ctrl-T：刪除光標(biāo)位置的單詞
Ctrl-L：刪除光標(biāo)位置的行
Ctrl-F：查找一些文本
Ctrl-Alt-F：查找并替換某些文本
Ctrl-A：標(biāo)記整個(gè)腳本
Ctrl-G：轉(zhuǎn)到某個(gè)行號(hào)
Ctrl-I：縮進(jìn)當(dāng)前行（即在開(kāi)頭插入一個(gè)空格），或縮進(jìn)整個(gè)選定區(qū)域
Ctrl-U：取消縮進(jìn)當(dāng)前行或整個(gè)選定區(qū)域
Ctrl-K+數(shù)字（1..9）：移動(dòng)到以diagram 1開(kāi)頭的行（例如），以便快速找到準(zhǔn)備某個(gè)圖的命令。
Ctrl-K +字母（a..z）：例如，對(duì)于字母“a”，移動(dòng)到以;a:開(kāi)頭的行。這樣的一行是注釋?zhuān)丛趫?zhí)行腳本時(shí)忽略它，但您可以使用它來(lái)標(biāo)記某些位置，然后使用這樣的快捷方式快速到達(dá)這些位置。
F1：顯示幫助內(nèi)容。
F2：顯示在光標(biāo)位置關(guān)鍵字的幫助
其他一些功能：
使用插入鍵，可以在插入模式（默認(rèn)）和覆蓋模式之間切換。
如果鍵入一個(gè)預(yù)定義函數(shù)的名稱(chēng)，后跟一個(gè)左括號(hào)，則編輯器將在所需參數(shù)列表上顯示信息。
使用 Ctrl-H ，可以檢查腳本（或其選定部分）的語(yǔ)法。
使用Ctrl-R，可以重新格式化腳本（或其選定部分）。這樣就得到了標(biāo)準(zhǔn)格式。如果你不喜歡它，你可以用Ctrl-Z重做。
如果將任何文件從Windows Explorer“放到”編輯器區(qū)域，這些文件將在編輯器選項(xiàng)卡中打開(kāi)。
通過(guò)使用鼠標(biāo)右鍵，您可以打開(kāi)一個(gè)彈出菜單，在該菜單中，您可以打開(kāi)名稱(chēng)為光標(biāo)位置的文件，也可以調(diào)用搜索和替換功能。
有關(guān)更多編輯命令，請(qǐng)參見(jiàn)編輯菜單?？梢栽趯?duì)話(huà)框
展開(kāi) 