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    [原创]RP Fiber Power——交互式表单Forms [复制链接]

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    离线小火龙果
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-04-10
    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。 %&j \:X~A  
    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。   / }Pj^^6A<  
    Forms输入模式下的选项卡如下: b} FhC"'i  
    ~'v9/I-"  
    JA~q}C7A7o  
    • 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。   +t%1FkI\  
    • 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。 qP BOt;N  
    i2+_~$f  
    您可以转到脚本编辑器模式,以检查生成的脚本并可能保存其副本,您可以进一步编辑该副本。(无法编辑生成的脚本,因为下次执行表单时可能会覆盖该脚本。)   >Og|*g  
    ,ygUy]  
    在Forms模式下,使用保存功能(菜单中的 File | Save,或工具栏中的快捷按钮),可以将表单设置保存到.fpi 文件中。可以用 File | Open 加载。表单设置也保存在项目文件夹的设置文件中。 x;{Hd;<YF  
    X& mD/1  
    '<{Jlz(u9  
    1.计算光纤模式 ZI.Czzx\=  
    {5]c \_.  
    `BVXF#sb  
    在文本栏“Definition of the refractive index profile(折射率分布定义)”中,可以插入用于定义函数 n_f(r)的脚本命令,该函数表示折射率分布。 (折射率函数也可以有第二个参数,即光学波长)。在实际函数定义之前,通常会定义一些参数,如包层折射率n_cl 和纤芯半径 r_core。 jN-!1O._G  
    此栏右侧的按钮允许您获取各种典型折射率分布的代码,如Step index profile,Two-step profile,Tabulated values,Parabolic profile。当然,然后您可以编辑该代码。 4W#DLip9  
    在表单的下半部分,可以选择一个或多个图表来说明光纤模式的属性: XAZPbvG|$  
    • 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。   #I1q,fm  
    • 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 %,(X R`  
    ow{J;vFy\  
    可以插入以下输入: 0Wj,=9q  
    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。   2Z>8ROv^X  
    _L+j6N.h1  
    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。)   zx5#eMD  
    (67byO{  
    Numerical grid(数字网格):输入适当的设置 。 X;n09 L`CB  
    Initial field distribution(初始场分布):根据 x 和 y 输入复振幅的函数。 ZUkM8M$c  
    Loss function(损耗函数):输入局部传播损耗,这可能取决于 x 和 y。   3 Ak'Ue  
    此外,可以使用表单的下部分来定义某些标准图。 ,0c]/Sd*p  
    V!l?FOSZ  
    3.定义有源光纤的参数 %JgdLnQE  
    (eAz nTU  
    b gxk:$E  
    输入数据如下: 3N 5@<:2`  
    bh(} f.@ 9  
    • 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)。   rp+]f\] h  
    • 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  )。 nxB[T o*P  
    对于环形谐振器 ,必须激活“ring resonator”复选框。 D|*yeS4>  
    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。   HX)]@qL  
    O>'tag  
    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。 m/"([Y_  
    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。 #0PZa$kM(o  
    除了光谱数据外,光纤数据文件还可以包含有关光纤结构的信息,例如纤芯半径、掺杂浓度和模式分布,这些信息通常在表单中指定。在这种情况下,这些数据将从文件读取到表单中,但仅当选中“Use fiber structure data”(数据文件选择框旁边)框时才读取。当按下“Get them now”按钮或执行数据集时,将读取数据。    yj=OR|v  
    UVXSW*$  
    Gu@C* .jj!  
    9c%CCZ  
    4.定义光信道 Xmi~fie  
    XhA tf @n  
    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:   r@/@b{=  
    hw.>HT|.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。   KaX*) P  
    • 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。   SU1N*k#-o  
    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。 !FDd5CS  
    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)。 P*H0Hwn;  
    ~> N63I6  
    J.'%=q(Sb  
    5.附加定义 TMo DN%{  
    G$2@N6  
    t|mK5aR4  
    在这里,可以输入脚本命令,这些命令将插入到生成的脚本中。上部份插入在模型的定义之前,中部份插入模型的定义之后,下部份插入模型的末端。通常,不需要在此处输入任何内容,但应用的示例如下:   ``eam8Az_U  
    ;>L8&m)R5  
    • 如果名为 pump1 的信道应具有用户定义的强度分布,请在信道设置中选择“userdefined”,并在上部份定义栏中定义函数 I_p1(r)。
    • 同样在上部份定义栏中,使用 w := 5 um 这样的定义,然后简单地在所有信道的“Radius”栏中写入 w。 这样,您就可以通过只修改一个表单条目来修改所有信道的模式半径。在所有这些栏中,您可以输入一些数学表达式(可能包含变量值),而不是简单的数字。
    • 在下部份定义栏中,插入命令show P(signal1_fw, L_f / 2):d3:”W”为了在光纤中间显示信号功率  。
    6.定义图形输出 k~gOL#$  
    `a!9_%|8  
    { 0-on"o  
    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: \7%#4@;?  
    • 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 。 T9XUNR{&  
    • 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。   TEh.?  
    • 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。 8\^A;5  
    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。   $wi4cHh  
    rwVp}H G  
    • 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 。 }i,r{Y]s]  
    7.超短脉冲 #UhH  
    IxS%V31  
    H%XF~tF:  
    在该表单中,还有三个选项卡: \=7jp|{Yl  
    Pulse settings:这里,您确定 d,?Tq  
    • 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 +wJ!zab`  
    • 群速度色散(GVD)(常数或波长相关)   #\ `kg#&  
    • 非线性折射率
    • 自陡峭参数   ;-XfbqZ\  
    • 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
    • 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: NPrLM5  
    • 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。   _Z!@#y@j  
    • 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。 3 z(4axH'  
    HFI0\*xn(  
    dJ m9''T')  
    `CH,QT7e  
    oda,  
    aZCq{7Xs  
    8*@{}O##  
    Z.u 1Dz  
    #CaPj:>[  
     
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