拉曼散射仿真的案例
OptiSystem：拉曼散射
拉曼散射也是一種廣泛存在于介質中的散射效應。在分子介質中，自發拉曼散射將入射光子的一小部分由一個頻率較高的光場轉移到另一頻率較低的光場中，頻率下移量由介質的振動模式決定，這個過程稱為拉曼效應。
1.原理
有一束頻率為ωp的泵浦光和一束頻率為ωs的斯托克斯光(或稱之為信號光)一起注入到光纖中，兩束光在光纖中傳輸的同時，泵浦光的一部分能量將會通過受激拉曼散射效應對斯托克斯進行放大，這表現為對斯托克斯光的拉曼增益。
2.仿真過程
2.1設置全局參數
2.2搭建光路
整體光路
3.設置元件參數
3.1 設置泵浦光，頻率為192.793THz，功率為50dBm。
3.2 設置信號光，頻率為182.793THz，功率為-99dBm。
3.3 設置光纖參數
光纖長度0.2km。
色散參數設置。
在非線性選項中勾選拉曼效應
4.運行結果
輸入信號的頻譜由1550nm處的強泵浦單色波（100W）和1640nm處的弱（-99dBm）斯托克斯波（10THz斯托克斯位移）組成。
輸入光纖信號
較弱的（低頻）頻譜分量被放大，并且增益為G＝99-61.7＝37.3dB。
經過光纖拉曼散射后信號
展開 OptiSystem應用：拉曼散射
拉曼散射也是一種廣泛存在于介質中的散射效應。在分子介質中，自發拉曼散射將入射光子的一小部分由一個頻率較高的光場轉移到另一頻率較低的光場中，頻率下移量由介質的振動模式決定，這個過程稱為拉曼效應。
1. 原理
有一束頻率為ωp的泵浦光和一束頻率為ωs的斯托克斯光(或稱之為信號光)一起注入到光纖中，兩束光在光纖中傳輸的同時，泵浦光的一部分能量將會通過受激拉曼散射效應對斯托克斯進行放大，這表現為對斯托克斯光的拉曼增益。
2. 仿真過程
2.1設置全局參數
2.2搭建光路
整體光路
3. 設置元件參數
3.1 設置泵浦光，頻率為192.793THz，功率為50dBm。
3.2 設置信號光，頻率為182.793THz，功率為-99dBm。
3.3 設置光纖參數
光纖長度0.2km。
色散參數設置。
在非線性選項中勾選拉曼效應
4. 運行結果
輸入信號的頻譜由1550nm處的強泵浦單色波（100W）和1640nm處的弱（-99dBm）斯托克斯波（10THz斯托克斯位移）組成。
輸入光纖信號
較弱的（低頻）頻譜分量被放大，并且增益為G＝99-61.7＝37.3dB。
經過光纖拉曼散射后信號
展開 OptiSystem應用：脈沖內拉曼散射對高階光孤子的衰變
本課程演示了受激拉曼散射對短孤子脈沖的影響。
布局及其全局參數如圖1和圖2所示。
圖1.光路布局
圖2.全局參數設置
圖3.脈沖生成器設置
非線性色散光纖組件的參數如圖4所示。該布局模擬了高階孤子脈沖的傳播。
脈沖寬度（FWHM）為450.62fs，對應的T0值為T0≈（TFWHM/1.763）=255.6fs。
圖4.非線性光纖設置
設置完成后運行程序，可以看到輸出脈沖形狀和頻譜如圖5所示。
圖5.初始脈沖
輸出脈沖形狀和頻譜如圖6所示。可以看出，受激拉曼散射對高階孤子的影響是將其分解。
圖6.輸出脈沖
此外，通過比較輸入和輸出脈沖頻譜，可以清楚地看到孤子自頻移現象。
歸一化頻移：
展開 RP系列 | 光束傳播計算中的受激拉曼散射
對RP光纖功率軟件進行了擴展，使受激拉曼散射可以用于數值光束傳播的模擬。它的實現是非常靈活的，允許任意的非線性系數的橫向剖面和不同波長的大量波之間的相互作用。
最近，使用RP光纖功率軟件的研究人員告訴我們，他們忽略了在基于數值光束傳播的模擬中包括受激拉曼散射的可能性。通過激光增益和交叉相位調制的相互作用已經實現，但還沒有 SRS。
我們最初對這個想法持懷疑態度，但最終得出的結論是，它可能對很多人都有用。最初的擔憂是，大量的拉曼轉換通常需要許多米的光纖，而對于數值光束傳播，通常只需要幾個微米的數值步長。這種組合導致大量的數值步驟和相應的長計算時間。首先，一些研究人員準備好讓軟件運行幾個小時，如果這能產生一些重要的結果。其次，在納秒脈沖的背景下，我們可以有相當大的峰值功率，即使在相當有限的光纖長度內——甚至可能遠低于一米——也能產生強大的拉曼轉換。
橫向依賴是相關的
另一方面，在一些情況下，使用數值光束傳播是完全有意義的，不僅考慮光場的橫向依賴關系，而且考慮光纖結構的橫向依賴關系——考慮折射率、非線性指數和拉曼增益系數。(需要注意的是，二氧化硅纖維的折射率曲線往往是由鍺摻雜曲線形成的，鍺摻雜曲線也會影響非線性指數和拉曼增益系數。)我們可以很容易地想象這樣的情況:忽略橫截面的簡化模擬無法提供所需的答案。
顯然，我們不僅要考慮折射率的任意橫向依賴性，還要考慮非線性指數和拉曼增益系數的任意橫向依賴性。對于后者，我提供了新的函數bp_set_SRS();這樣，用戶就可以為當前的波束傳播裝置指定一個數學表達式。軟件會自動檢查是否依賴于徑向坐標r或x或y。
關于數值步長的考慮
如上所述，要正確處理折射率剖面和衍射的影響，需要相當精細的數值步驟。另一方面，拉曼轉換發生在更長的空間尺度上。
展開 
OptiSystem應用：脈沖內拉曼散射對高階光孤子的衰變
本課程演示了受激拉曼散射對短孤子脈沖的影響。
布局及其全局參數如圖1和圖2所示。
圖1.光路布局
圖2.全局參數設置
圖3.脈沖生成器設置
非線性色散光纖組件的參數如圖4所示。該布局模擬了高階孤子脈沖的傳播。
脈沖寬度（FWHM）為450.62fs，對應的T0值為T0≈（TFWHM/1.763）=255.6fs。
圖4.非線性光纖設置
設置完成后運行程序，可以看到輸出脈沖形狀和頻譜如圖5所示。
圖5.初始脈沖
輸出脈沖形狀和頻譜如圖6所示。可以看出，受激拉曼散射對高階孤子的影響是將其分解。
圖6.輸出脈沖
此外，通過比較輸入和輸出脈沖頻譜，可以清楚地看到孤子自頻移現象。
歸一化頻移：
展開 [Optiwave] OptiSystem應用：拉曼散射
拉曼散射也是一種廣泛存在于介質中的散射效應。在分子介質中，自發拉曼散射將入射光子的一小部分由一個頻率較高的光場轉移到另一頻率較低的光場中，頻率下移量由介質的振動模式決定，這個過程稱為拉曼效應。
1. 原理
有一束頻率為ωp的泵浦光和一束頻率為ωs的斯托克斯光(或稱之為信號光)一起注入到光纖中，兩束光在光纖中傳輸的同時，泵浦光的一部分能量將會通過受激拉曼散射效應對斯托克斯進行放大，這表現為對斯托克斯光的拉曼增益。
2. 仿真過程
2.1設置全局參數
2.2搭建光路
整體光路
3. 設置元件參數
3.1 設置泵浦光，頻率為192.793THz，功率為50dBm。
3.2 設置信號光，頻率為182.793THz，功率為-99dBm。
3.3 設置光纖參數
光纖長度0.2km。
色散參數設置。
在非線性選項中勾選拉曼效應
4. 運行結果
輸入信號的頻譜由1550nm處的強泵浦單色波（100W）和1640nm處的弱（-99dBm）斯托克斯波（10THz斯托克斯位移）組成。
輸入光纖信號
較弱的（低頻）頻譜分量被放大，并且增益為G＝99-61.7＝37.3dB。
經過光纖拉曼散射后信號
展開 [Optiwave] OptiSystem應用：脈沖內拉曼散射對高階光孤子的衰變
本課程演示了受激拉曼散射對短孤子脈沖的影響。
布局及其全局參數如圖1和圖2所示。
圖1.光路布局
圖2.全局參數設置
圖3.脈沖生成器設置
非線性色散光纖組件的參數如圖4所示。該布局模擬了高階孤子脈沖的傳播。
脈沖寬度（FWHM）為450.62fs，對應的T0值為T0≈（TFWHM/1.763）=255.6fs。
圖4.非線性光纖設置
設置完成后運行程序，可以看到輸出脈沖形狀和頻譜如圖5所示。
圖5.初始脈沖
輸出脈沖形狀和頻譜如圖6所示。可以看出，受激拉曼散射對高階孤子的影響是將其分解。
圖6.輸出脈沖
此外，通過比較輸入和輸出脈沖頻譜，可以清楚地看到孤子自頻移現象。
歸一化頻移：
展開 OptiSystem應用：脈沖內拉曼散射對高階光孤子的衰變
本課程演示了受激拉曼散射對短孤子脈沖的影響。
布局及其全局參數如圖1和圖2所示。
圖1.光路布局
圖2.全局參數設置
圖3.脈沖生成器設置
非線性色散光纖組件的參數如圖4所示。該布局模擬了高階孤子脈沖的傳播。
脈沖寬度（FWHM）為450.62fs，對應的T0值為T0≈（TFWHM/1.763）=255.6fs。
圖4.非線性光纖設置
設置完成后運行程序，可以看到輸出脈沖形狀和頻譜如圖5所示。
圖5.初始脈沖
輸出脈沖形狀和頻譜如圖6所示。可以看出，受激拉曼散射對高階孤子的影響是將其分解。
圖6.輸出脈沖
此外，通過比較輸入和輸出脈沖頻譜，可以清楚地看到孤子自頻移現象。
歸一化頻移：
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展開 RP Fiber Power 摻釔光纖放大器中受激拉曼散射
由于光纖中非線性效應較強，受激拉曼散射明顯：光纖端面處，大部分光能量因拉曼效應移至低頻（長波）。
圖形如下所示：
圖1為泵浦功率的變化。
圖2為時域脈沖圖形。
圖3為頻域脈沖圖形。
圖4為脈沖的光譜圖。
圖5為光纖內光譜的變化圖形。
圖6為各脈沖參量與傳輸位置關系。
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GLAD：拉曼增益模擬仿真
本例說明了通過一束更短的泵浦光對種子光進行拉曼放大的過程。泵浦光波長為1.06u，種子光的波長是1.54u。泵浦光和種子光都有畸變，種子光穿過一個空間濾波器，去除其他光束的干擾。種子光和泵浦光結合后穿過一個拉曼增益器，放大器衰減泵浦光同時將種子光放大。在這個模型中，泵浦光的任何相位都沒有附加到種子光上。泵浦光和種子光的光強分布反映了光闌邊緣的衍射效應以及光束中的偏差。增益后的種子光輸出經過圓柱透鏡聚焦成為一條線光源，可以用于 非旋轉對稱的光學元件和矩形陣列。值得注意的是，軟件中的編碼自動選擇了矩陣單位的大小從而在兩個方向上都能得到很好的分辨率。
圖0拉曼放大示意圖
C##
C
C案例：拉曼放大案例
C
###泵浦光光束初始化
echo/on
pause 5
set/density 32
nbeam 2 # 設置光束數
array/set 0 64 #設置采樣矩陣大小
units/set 0 .02 # 設置采樣間隔
global/def 1 50. 0 300.
展開 GLAD：拉曼增益模擬仿真
本例說明了通過一束更短的泵浦光對種子光進行拉曼放大的過程。泵浦光波長為1.06u，種子光的波長是1.54u。泵浦光和種子光都有畸變，種子光穿過一個空間濾波器，去除其他光束的干擾。種子光和泵浦光結合后穿過一個拉曼增益器，放大器衰減泵浦光同時將種子光放大。在這個模型中，泵浦光的任何相位都沒有附加到種子光上。泵浦光和種子光的光強分布反映了光闌邊緣的衍射效應以及光束中的偏差。增益后的種子光輸出經過圓柱透鏡聚焦成為一條線光源，可以用于 非旋轉對稱的光學元件和矩形陣列。值得注意的是，軟件中的編碼自動選擇了矩陣單位的大小從而在兩個方向上都能得到很好的分辨率。
GLAD：拉曼增益模擬仿真
本例說明了通過一束更短的泵浦光對種子光進行拉曼放大的過程。泵浦光波長為1.06u，種子光的波長是1.54u。泵浦光和種子光都有畸變，種子光穿過一個空間濾波器，去除其他光束的干擾。種子光和泵浦光結合后穿過一個拉曼增益器，放大器衰減泵浦光同時將種子光放大。在這個模型中，泵浦光的任何相位都沒有附加到種子光上。泵浦光和種子光的光強分布反映了光闌邊緣的衍射效應以及光束中的偏差。增益后的種子光輸出經過圓柱透鏡聚焦成為一條線光源，可以用于 非旋轉對稱的光學元件和矩形陣列。值得注意的是，軟件中的編碼自動選擇了矩陣單位的大小從而在兩個方向上都能得到很好的分辨率。
GLAD應用：拉曼增益模擬仿真
本例說明了通過一束更短的泵浦光對種子光進行拉曼放大的過程。泵浦光波長為1.06u，種子光的波長是1.54u。泵浦光和種子光都有畸變，種子光穿過一個空間濾波器，去除其他光束的干擾。種子光和泵浦光結合后穿過一個拉曼增益器，放大器衰減泵浦光同時將種子光放大。在這個模型中，泵浦光的任何相位都沒有附加到種子光上。泵浦光和種子光的光強分布反映了光闌邊緣的衍射效應以及光束中的偏差。增益后的種子光輸出經過圓柱透鏡聚焦成為一條線光源，可以用于非旋轉對稱的光學元件和矩形陣列。值得注意的是，軟件中的編碼自動選擇了矩陣單位的大小從而在兩個方向上都能得到很好的分辨率。
圖0.拉曼放大示意圖
案例：拉曼放大案例
圖1.初始泵浦光光強分布
圖2.帶隨機畸變的初始泵浦光相位分布
圖3.初始種子光光強分布
圖4.帶隨機畸變的初始種子光相位分布
圖5.泵浦光經過拉曼增益器后衰減的光強分布
圖6.種子光放大之后的光強分布
圖7.柱透鏡聚焦后的種子光強分布
展開 GLAD應用：拉曼增益模擬仿真
本例說明了通過一束更短的泵浦光對種子光進行拉曼放大的過程。泵浦光波長為1.06u，種子光的波長是1.54u。泵浦光和種子光都有畸變，種子光穿過一個空間濾波器，去除其他光束的干擾。種子光和泵浦光結合后穿過一個拉曼增益器，放大器衰減泵浦光同時將種子光放大。在這個模型中，泵浦光的任何相位都沒有附加到種子光上。泵浦光和種子光的光強分布反映了光闌邊緣的衍射效應以及光束中的偏差。增益后的種子光輸出經過圓柱透鏡聚焦成為一條線光源，可以用于非旋轉對稱的光學元件和矩形陣列。值得注意的是，軟件中的編碼自動選擇了矩陣單位的大小從而在兩個方向上都能得到很好的分辨率。
圖0.拉曼放大示意圖
案例：拉曼放大案例
圖1.初始泵浦光光強分布
圖2.帶隨機畸變的初始泵浦光相位分布
圖3.初始種子光光強分布
圖4.帶隨機畸變的初始種子光相位分布
圖5.泵浦光經過拉曼增益器后衰減的光強分布
圖6.種子光放大之后的光強分布
圖7.柱透鏡聚焦后的種子光強分布
展開 13，comsol仿真多級散射
參考論文：《Optically resonant magneto-electric cubic nanoantennas for ultra-directional light scattering 》
下面是論文的結果 VS 我的結果。
參考文獻：《Planar Plasmonic Chiral Nanostructures》
下面是論文結果VS我的結果
本模型展示而已，欲購勿擾。
