RP ProPulse 脉冲传输模拟|全面解析

RP ProPulse

脉冲传输模拟

RP ProPulse 可以模拟各种情况下超短脉冲的传播，例如在主动或被动锁模激光器的谐振腔，同步泵浦光学参量振荡器和光纤中。更具体地，该软件可以计算当脉冲传播通过各种光学组件时，飞秒和皮秒脉冲的电场分布如何在时域和频域中演变。在描述底层物理模型的页面上给出了更多细节。该软件可以在Microsoft Windows 下的普通PC上运行。

RP ProPulse是一款功能强大的软件，一种灵活的数字脉冲传播模拟工具，用于模拟各种情况下超短脉冲的传播。
• 在主动或被动锁模激光器的谐振腔中.
• 在同步泵浦光学参量振荡器中
• 在光纤中（然而，在这方面RP Fiber Power可能是更好的选择）
用户许可证适用于商业和非商业客户。

脚本语言非常灵活 - 而且简单！

在RP ProPulse中，您可以以文本形式在脚本语言中定义谐振腔结构。例如，被动锁模激光器的谐振腔定义如下：

模拟始终以“开始”脉冲开始，也很容易定义：

此后，您可以轻松生成一个指示性图，显示脉冲的演变：

但是您并不总是需要用于探测脉冲的代码; 您还可以使用交互式脉冲显示窗口：

使用几行脚本代码可以轻松完成各种其他任务 - 例如：
• 让软件自动计算所需的谐振腔往返次数，以达到稳定状态，此时脉冲参数不再发生变化。
• 通过附加组件（例如非线性光纤和色散脉冲压缩器）发送激光输出脉冲。
• 生成其他图形化的图表以显示脉冲属性或其他任何内容。
• 将任何计算数据保存在文本文件或二进制文件中 - 基本上可以生成任何文件格式。

（另请参阅我们的案例研究作为具体示例，并阅读有关良好用户界面的信息。）

主要特征 

当前版本软件（V4）的主要功能包括：
• RP ProPulse可以模拟各种修改脉冲的效果，包括波长相关的线性损耗，可饱和损耗（快或慢可饱和吸收器），双光子吸收，幅度或相位调制，具有任意驱动信号的调制器，激光增益（具有各种饱和特性），参数增益，二次谐波产生，任意阶次色散，自相位调制，拉曼效应，自陡峭，四波混频，量子噪声效应（如自发辐射噪声）放大器）和色散压缩（自动优化）。
• 该程序具有改进的纤维脉冲传播算法，包括对称分步法和伪谱法。自动控制步长也是可能的。计算速度非常快。（请注意，光纤放大器中的超短脉冲传播也可以使用当前版本的RP光纤Fiber Power进行仿真。）
• 例如，在激光谐振腔中定义光学元件有简单灵活的选择，允许人们快速测试元件顺序的影响。
• 对于详细规范有非常灵活的选择：例如，从文件导入光学组件的色散轮廓或初始脉冲轮廓。
• 交互式用户界面可以在激光谐振腔中的不同位置显示各种脉冲特性，并且可以显示可变数量的谐振腔往返。此外，人们可以交互式地显示光谱图和Wigner图。
• 强大的脚本语言为软件提供了非凡的灵活性。例如，基本上可以准备任意类型的图以便以清楚的方式可视化结果。例如，还可以以最灵活的方式导出数据，或进行统计评估。

通过这些功能，该软件可以应用于各种情况。一些例子作为演示而显示。您几乎找不到其他任何软件产品可以进行具有类似灵活性的模拟。

RP ProPulse软件的开发人员是这个技术领域的顶级专家，了解所涉及的物理和科学文献。在脉冲产生和传播的物理和数学方面有非常丰富的经验，涉及不同类型激光器的锁模、色散和非线性效应、脉冲传播建模等。会确保您在使用软件时遇到的任何问题都能很快得到解决。购买软件的license就可以获得大量的免费的技术支持。

软件界面和功能支持的强力组合的可帮助您在开发项目中实现快速，高效的进步。

软件的功能
RP ProPulse可以模拟各种情况下超短脉冲的传播，例如在主动或被动锁模激光器的谐振腔，同步泵浦光学参量振荡器和光纤中。更具体地，该软件可以计算当脉冲传播通过各种光学组件时，飞秒和皮秒脉冲的电场分布如何在时域和频域中演变。在描述底层物理模型的页面上给出了更多细节。该软件可以在Microsoft Windows下的普通PC上运行。

应用
RP ProPulse可用于超快光学和激光技术的多种用途。一些例子是：
• 模拟锁模激光器中的脉冲演变，以研究稳态脉冲参数对各种输入参数的依赖性或研究各种不稳定性
• 研究啁啾脉冲放大（CPA）系统的最终局限性。
• 模拟光纤链路中的色散或光孤子传播，包括噪声特性的研究。
• 光子晶体光纤中脉冲压缩或超连续谱产生的研究，包括高阶色散，具有自陡峭的克尔和拉曼非线性，四波混频效应，量子噪声等。

请注意，尽管分析工具可用于在此区域中进行各种计算，但强大的数值工具允许用较少的限制假设来处理更广泛的情况。

目标群体
RP ProPulse非常适合以下机构：
• 工业公司开发锁模激光器（体激光器和光纤激光器），脉冲放大器或超快参数振荡器
• 详细探讨这些设备的各个方面研究的实验室
• 对此类设备形成扎实的技术理解的教育机构

无论如何，RP ProPulse将为您提供实质性的竞争优势，因为您的工作将更加有效和高效：您将有能力快速可靠地找到您的设备特性可能或应该是什么以及如何优化它。

物理模型
时域和频域
RP ProPulse描述了系统中某个位置的光脉冲状态，该系统在时域中具有复振幅A（t），或在频域中具有振幅A（f）。这些幅度与电场直接相关。快速傅里叶变换（FFT）算法用于根据需要从一个域切换到另一个域。软件的用户不必处理该问题，因为当函数调用访问某些脉冲属性时，软件会自动计算所需域中的字段。例如，当用户请求功率或相位与时间时，软件将计算时间轨迹（如果尚未计算），并且当请求功率谱密度时计算频率轨迹。

数值采样
在每个域中，复振幅存储在某个范围内的等距位置。时域中的采样越精细，光学频率或波长的可访问范围就越大。采样时间范围越大，频率分辨率越精细。
通常，将在256,512或1024个位置对脉冲进行采样。例如，这足以模拟共模锁定激光器的性能，并将导致非常快速的计算。然而，对于极端情况，例如用于跨越倍频程的超连续谱生成，可以使用高达218 = 262'144个采样点。
使用者负责选择足够高的数值分辨率以获得所需的精度。但是，可以使用一些简单的脚本命令自动调整分辨率到给定的模型参数。

光学元件和操作员
例如，使用者可以定义激光谐振腔，其可以包含几乎无限数量的光学元件，例如激光晶体，反射镜，调制器，可饱和吸收器等。如果它的色散或非线性是相关的，一些空气间隔也可以被视为光学元件。
在环形激光器中，在每个谐振腔往返中，脉冲将以给定的顺序传播通过所有这些分量，而在线性谐振腔中，它将在某个末端反射镜处反射并再次通过反向路径上的其他分量。该软件自动将此考虑在内，并允许用户在光学组件之间的任何位置（在前向或后向路径上）访问脉冲属性。
每个光学组件可以具有多个属性，这些属性在软件中用所谓的运算符描述。例如，激光反射镜可以具有用于波长相关损耗和色散的算子。激光晶体可能具有激光器增益的操作器（波长相关的放大，具有增益饱和行为的多种选择），并且可能还有用于色散，克尔非线性或甚至是非瞬时非线性响应的附加算子。受激拉曼散射（SRS）。其他运营商描述了双光子吸收，参量放大，二次谐波产生，脉冲压缩（甚至自动优化色散）或增加量子噪声。操作员的众多选择，加上脚本语言的最大灵活性，使人们能够对大量设备和物理效果进行建模。

计算速度
RP ProPulse非常优良，不仅方便，而且可以进行高速数值计算。这是通过众多措施实现的，包括一般概念和数据结构的整洁设计，以及优化算法的使用。使用者经常对这款软件的速度感到惊讶。

脚本语言
RP ProPulse由强大的脚本语言控制。在脚本中，可以定义如下内容：

编写脚本时，用户不必从头开始 - 人们通常会从一个演示文件的副本开始。

脚本编辑

为了编辑脚本代码，该软件提供了强大的编辑器和相关工具。屏幕截图显示了一个编辑器：

这些编辑器的一些很棒的功能：

自定义表格

自V3起，RP ProPulse提供可根据您的特殊需求量身定制的表格。这样的表格可以在脚本中定义 - 如果您愿意，可以自己定义，或者我们在技术支持内为您完成。

例如，下面的屏幕截图显示了用于设计锁模体激光器的自定义形式。在各种选项卡中，可以输入所有输入参数并选择在完成计算时应该生成哪些图表。如果您需要该演示文件的修改版本，那没问题; 例如，您可以轻松添加更多输入和输出字段，并生成更多图表。

请参阅详细说明自定义表单的单独页面。

图形输出的示例

下面的图表都是用RP ProPulse制作的，并说明了它的一些功能。

第一张图显示了三阶孤子的时间演化。使用RP ProPulse直接准备了一份动画GIF文件（不使用其他软件）。

说明这种演变的另一种方式是从相应的光强度计算出对应于特定时间（水平轴）和传播距离（垂直轴）的每个点的颜色的图。孤子周期为50.4米，即显示的范围对应于大约两个孤子周期。

以类似的方式，下图显示了光谱演变。

RP ProPulse还具有时间和频率轨迹的交互式显示。以下示例显示了光纤中某一点的三阶孤子。

RP ProPulse还可以显示各种频谱图。在该示例中，在1064nm（282THz）处的强烈啁啾皮秒脉冲在光纤中传播并产生超连续谱。在光纤色散异常的低频处，可以识别出几个孤子，这些孤子与具有相同群速度的高频分量相互作用。由于光纤中的群速度色散，低频和高频分量被延迟。对于给定的光纤长度，初始脉冲的时间翼尚未转换（参见282 THz处的窄带结构）。

还有一个交互式表格（此处未显示），用于生成频谱图和Wigner图。例如，在可变数量的往返行程之后，您可以轻松访问谐振器中不同位置的脉冲。

技术支持

任何剩余的问题都可以通过技术支持来解决。我们确保您可能遇到的任何问题很快得到解决。