交互式表单构成了一种非常简单的开始使用
软件的方法。您可以将所需的信息输入到各个表单栏,最后“Execute”软件。这意味着从输入中生成脚本文件,然后执行。脚本的一些输出也显示在表单栏中。
lD C74g 如果软件处于脚本编辑器模式,则可以使用工具栏中的“Show forms”按钮获取交互式表单。
8oA6'%.e Forms输入模式下的选项卡如下:
JZP2NB_xt $T3/*xN JanLJe) - Fiber modes(光纤模式):用于根据折射率分布计算光纤模式。
- Beam propagation(光束传输):模拟光束传输。
- Active fiber(有源光纤):在这里,可以定义有源光纤的纤细信息。
- Optical channels(光信道):光纤中的所有光都用“光信道”来描述,可以在这里定义。例如,放大器模型可能有几个泵浦信道、几个信号信道和 ASE信道。
- Definitions(定义): 在这里,您可以输入一些脚本命令,这些命令集成到生成的脚本中。您可以使用它,例如,为某些光信道定义用户定义的强度形状,或定义其他输出。 7Jc=`Zm'
- Graphics(图形):在这里,您可以定义生成哪些类型的图形输出。(请注意,光纤模式上的图形可以在“Fiber mode”选项卡中定义。)
- Ultrashort pulses(超短脉冲):此选项卡用于模拟超短脉冲的传播。
点击工具栏中的蓝色“Play”按钮,将从表单输入中生成脚本文件名FormScript.fpw并执行。使用菜单项Execute | Calculate (no graphics)执行相同操作,但图形输出被抑制。
/I6?t=?< 06Uxd\E~ 您可以转到脚本编辑器模式,以检查生成的脚本并可能保存其副本,您可以进一步编辑该副本。(无法编辑生成的脚本,因为下次执行表单时可能会覆盖该脚本。)
3)dT+lZ !4oYQB 在Forms模式下,使用保存功能(菜单中的 File | Save,或工具栏中的快捷按钮),可以将表单设置保存到.fpi 文件中。可以用 File | Open 加载。表单设置也保存在项目文件夹的设置文件中。
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sGCo \19XDqf8
Y`(I};MO 1.计算光纤模式
A]=?fyPh{' @ZX{q~g! GSpS8wWD } 在文本栏“Definition of the refractive index profile(折射率分布定义)”中,可以插入用于定义函数 n_f(r)的脚本命令,该函数表示折射率分布。 (折射率函数也可以有第二个
参数,即
光学波长)。在实际函数定义之前,通常会定义一些参数,如包层折射率n_cl 和纤芯半径 r_core。
?hDEFW9&^x 此栏右侧的按钮允许您获取各种典型折射率分布的代码,如Step index profile,Two-step profile,Tabulated values,Parabolic profile。当然,然后您可以编辑该代码。
luC',QJB 在表单的下半部分,可以选择一个或多个图表来说明光纤模式的属性:
d5zzQ]|L - Radial functions(径向函数):绘制特定模式或所有导模的径向振幅或强度分布。
- Intensity profiles(强度分布):显示特定模式或所有导模的强度或振幅分布 。
- Mode areas(模式面积):绘制有效模式面积作为波长的函数。 NPS=?5p>
- Refractive indices(折射率):绘制有效折射率或群折射率作为波长的函数。
- Chromatic dispersion(色散):绘制群速度色散与波长的关系图 。
2.光束传播
(<%i8xu2 ;\#u19 可以插入以下输入:
x!"!oJG^k Refractive index(折射率):将折射率定义为 x 和 y 的函数。如果栏中的空间不够,可以在“Definitions”选项卡中预先定义一个函数,并在栏中调用该函数。
\uanQ|Nu ""WZpaw Wavelength(波长):输入光束传播的波长。(此处只能有一个具有一个特定波长的光信道,但在脚本中可以有许多。)
*=;=VUu5 m+uh6IqN./ Numerical grid(数字网格):输入适当的设置 。
9"V27"s Initial field distribution(初始场分布):根据 x 和 y 输入复振幅的函数。
YnI Loss function(损耗函数):输入局部传播损耗,这可能取决于 x 和 y。
K5w22L^=+ 此外,可以使用表单的下部分来定义某些标准图。
$X\BO& =M(\ R8 3.定义有源光纤的参数
_n{N3da EB> RY+\ i
[j`'.fj 输入数据如下:
&"^A 1/#N{rZ - 光纤长度和数值表示的步数
- doping profiles(掺杂分布):最多五个环的半径(第一列)和一个或两个不同激光活性离子的浓度值(第二列和第三列)。 b0KorUr
- Gain System(增益系统):包含光谱数据的参数集(parameter set)(也可能包括光纤结构和模式场的数据 )。 PfuYT_p4s
对于环形谐振器 ,必须激活“ring resonator”复选框。
ff:&MsA|, 对于无源光纤,可以选择 parameter set“(passive fiber)”。在这种情况下,您不需要定义任何掺杂分布。如果要模拟无源光纤中的超短脉冲传播,此设置非常有用。
hc[GpZcw, 8-SVgo( 光谱数据从扩展名为.inc 的文本文件中读取,该文件通常存储在名为“ Spectroscopic data”的文件夹中 。 如果将其他数据文件放入该文件夹,它们将自动显示在用于选择参数集的框中。
m9PcDhv 注意:数据文件名的前两个字母总是表示激活性离子的类型。
`I'=d4 除了光谱数据外,光纤数据文件还可以包含有关光纤结构的信息,例如纤芯半径、掺杂浓度和模式分布,这些信息通常在表单中指定。在这种情况下,这些数据将从文件读取到表单中,但仅当选中“Use fiber structure data”(数据文件选择框旁边)框时才读取。当按下“Get them now”按钮或执行数据集时,将读取数据。
z1V 0WDVm /pyKTZ| ]j{S' cz <!w-op2@ir 4.定义光信道
\XB71DUF ec]ksw6T+ 表单提供了用于定义最多两个泵浦波长、两个信号波长和多个 ASE(放大自发辐射)波长的前向传播和后向传播光信道的选项卡。对于每种情况,输入的数据如下:
H%%#^rb^ M#|TQa N - 复选框“Use this channel”决定是否考虑这种频道。
- 可以在所有图形输出中选择用于该信道的颜色。
- 其他参数包括波长、光纤中的寄生损耗(例如由瑞利散射引起)、强度形状、强度分布半径、光纤两端的反射率、端部的附加寄生损耗以及前向和后向的输入功率。 _<3:vyfdC
- 可以通过指定波长范围和波长步长来定义多个 ASE 信道。例如,对于掺镱放大器,可以选择以 5nm 为步长从 960nm 到 1100nm 的波长信道;每个信道的带宽为 5nm。 G:@gO2(D
注意,在环形谐振腔的情况下,反射系数 R1 和 R2 仅应用于正向传播信道。(这样就不能定义反向传播的激光信道了。)对于线性谐振腔,这些反射可以耦合两个反向传播的波。
O-&n5 稍暗的输出栏显示计算的输出功率和(对于信号和 ASE 信道)内部单通增益(包括由于寄生损耗而减小的增益)。
s lPFDBx h hdn9n ZE=~ re 5.附加定义
@Qx;J<{+g Ws1<Jt3/." %NAz(B 在这里,可以输入脚本命令,这些命令将插入到生成的脚本中。上部份插入在模型的定义之前,中部份插入模型的定义之后,下部份插入模型的末端。通常,不需要在此处输入任何内容,但应用的示例如下:
(p2\H>pTr <B`=oO%o - 如果名为 pump1 的信道应具有用户定义的强度分布,请在信道设置中选择“userdefined”,并在上部份定义栏中定义函数 I_p1(r)。
- 同样在上部份定义栏中,使用 w := 5 um 这样的定义,然后简单地在所有信道的“Radius”栏中写入 w。 这样,您就可以通过只修改一个表单条目来修改所有信道的模式半径。在所有这些栏中,您可以输入一些数学表达式(可能包含变量值),而不是简单的数字。
- 在下部份定义栏中,插入命令show P(signal1_fw, L_f / 2):d3:”W”为了在光纤中间显示信号功率 。
6.定义图形输出
]gmf%g'C WV&BZ:H L50`,,WF 在该表单中,还有八个选项卡。其中前七个定义了不同类型的图形输出,而最后一个允许进行一些常规设置。提供的图表类型有:
FS@SC`~( - Powers vs. z:这里,许多信道的输出功率可以绘制成光纤中位置的函数。
- ASE spectrum:可以绘制放大自发辐射的光谱,即每纳米带宽的光功率与波长的函数关系 。 + S%+Ku
- Vary P_p, Vary P_s:在这里,您可以在一定范围内改变一些泵浦或信号输入功率,并显示这是如何影响各种信道的输出功率或内部单通增益的。
- Vary L_f:这里,你可以改变光纤的长度。 ,*%8*]<=
- Transverse:在这里,你可以画出掺杂浓度和模式强度的横向依赖关系。所有函数都进行了归一化,以便它们适合于图中的相同比例。
- Channels:此图显示脚本中定义的信道。这可用于检查信道定义是否正确。
- Dynamic:此图显示动态仿真的结果。您可以为所有泵浦和信号信道定义时间相关的输入功率。(对于没有时间相关输入功率的信道,将这些栏留空;然后这些输入功率保持不变。)您还可以确定绘制为时间函数的功率和能级粒子数,以及时间范围和时间步长。 为了进一步的改进,例如依赖时间的反射率和光纤外的额外时间延迟,有必要在脚本语言的级别上工作。
请注意,在“Definitions”选项卡的上部份栏中定义与时间相关的输入功率的函数,并在输入功率栏中使用这些函数通常比较方便,因为在输入功率栏中,长公式的空间很小。 还需注意由于空间限制,表单不允许您定义与时间相关的反射率。对于这种扩展的仿真,您需要在脚本级别上工作。
Cu|n?Uk 大多数选项卡底部都有一些名为“Insert additional code”的输入栏。在这里,您可以在对应图表的其他定义之后插入附加脚本代码。例如,这可以用于显附加图形和文本标签。
}e@j(*8 [J*)r8ys - Setting:允许您定义细节,如图表中使用的字符字体和字体大小,以及生成的图形窗口的大小。要将高分辨率的图形导出到其他软件中, 您可以在此处选择一个大的图表尺寸 。 H$[--_dI{
7.超短脉冲
-l,ib=ne tHu8|JrH+ IXg${I}_Q 在该表单中,还有三个选项卡:
#2WBYScW0 Pulse settings:这里,您确定
bMv9f
J - 是否模拟超短脉冲
- 进入光纤的起始脉冲的详细信息(具有给定参数的高斯或 形脉冲,或具有给定时间或光谱振幅分布的脉冲,或从文件加载的脉冲)。
- 数值网格的参数:时间范围的宽度、网格点的数量和(可选)数值精度的参数。
Fiber properties:在这里,您定义了与超短脉冲传播相关的光纤的其他详细信息
5Y,e}+I> - 群速度色散(GVD)(常数或波长相关) z5i!GJB
- 非线性折射率
- 自陡峭参数 Y{J/Oib
- 定义延迟非线性响应(用于拉曼散射)的函数,以及非线性响应的权重因子
- 双光子吸收系数(TPA)(与大多数光纤无关)
Graphics:在这里,您可以定义显示脉冲传播模拟结果的图形图表的详细信息:
aFC3yMKXh - Pulses at z position:在时间、频率或波长域显示光纤中给定 z 位置的脉冲特性。
- Parameters vs. z:此处, z 位置沿水平轴变化,并绘制脉冲的选定参数(例如,脉冲能量)与 z 的函数图 。
- Temporal evol.:显示沿光纤的时域演化。 d[o =
- Spectral evol.:这显示了沿光纤的波长域演化。
- Variation of pump power:泵浦功率(或信号输入功率)沿水平轴变化,并绘出选定的脉冲参数 。
每个选项卡底部都有一个名为“ Insert additional code”的输入栏。在这里,您可以在对应图表的其他定义之后插入附加脚本代码。例如,这可以用于显示附加图形和文本标签。
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