RP系列 激光分析设计软件 | 光纤放大器与激光器建模

本教程介绍了光纤放大器和光纤激光器的建模。建模的目的应该是对此类设备的工作方式进行深入和定量的理解。在此基础上，科学研究和产业发展都可以变得更有效率；与其“在黑暗中钓鱼”，不如更系统地前进并产生成果。

本教程主要解释概念和原理，而不是详细的数学。毕竟，这是进入纤维建模领域最需要的：在你理解概念和原理之前，你很少使用复杂的方程。无论如何，如果您使用一些高级仿真软件，例如我们的产品RP Fiber Power，您可以避免花费大量时间在复杂的细节上，例如求解某些微分方程。

在这里，我们专注于有源设备，其中包含一些激光有源光纤。我们主要考虑光在光纤中是如何被吸收或放大的，以及这些过程会导致设备的整体性能如何。我们还在研究超短脉冲放大器和锁模激光器，其中光纤非线性和色散等附加效应会发挥作用。

教程分为以下八个部分:

01.简介

物理建模是什么意思？模型与现实有什么关系？如何应用模型来促进光纤放大器和激光器的发展？实验性的试错法是一种合理的选择吗？

02.光通道

在这里，我们基本上根据它们的波长和传播方向对涉及的光的不同部分进行分类。由 ASE 产生的宽带信号和光可以用通道阵列来表示。这部分很简单，但有些方面需要考虑清楚。

03.功率传播或场传播

一些计算机模型通过光纤传播整个横向场分布（数值光束传播），而其他计算机模型仅传播光功率。后一种方法通常就足够了，并且允许更快的计算。

04.激光活性离子

激光活性离子的细节极其复杂。然而，非常简化的模型通常足以在仿真模型中正确描述它们的行为。我们讨论了这种模型需要什么样的光谱数据。

05.放大器和激光器的连续波操作

在这里，我们讨论如何为光纤放大器或激光模型中的光功率和激发密度找到自洽的解决方案。对于适用于广泛案例的通用建模软件，需要相当复杂的算法。

06.放大和生成短脉冲

动态模拟（具有任意时间依赖性的光功率和激发密度）不一定比稳态计算更难完成。例如，可以模拟脉冲放大器和 Q 开关激光器的行为。

07.超短脉冲

超短脉冲传播涉及额外的物理效应。在这种情况下，需要不同的算法和数据结构。例如，可以模拟光纤放大器中超短脉冲的放大，以及锁模激光器中所有此类脉冲的产生。

08.使用自制软件还是商用产品？

需要在自己开发一些模拟软件和使用商业产品之间做出决定。这两种方法都有其优点、局限性和风险。该决定应考虑许多重要方面。