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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。
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。
Forms输入模式下的选项卡如下：

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。 3\H0Nkubts
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。

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。）

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。

1.计算光纤模式

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。
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。
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：

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。 ^8{:RiN6e~
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

可以插入以下输入：
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。

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。）

Numerical grid（数字网格）：输入适当的设置。
Initial field distribution（初始场分布）：根据 x 和 y 输入复振幅的函数。
Loss function（损耗函数）：输入局部传播损耗，这可能取决于 x 和 y。
此外，可以使用表单的下部分来定义某些标准图。

3.定义有源光纤的参数

输入数据如下：

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）。 CINC1Ll_24
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）。 }TsND6Ws3

对于环形谐振器，必须激活“ring resonator”复选框。
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。

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。
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。
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。

4.定义光信道

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：

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。 bYB:Fe=2
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。 xI,7ld~

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。
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）。

5.附加定义

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：

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

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：

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。 E;)7#3gY1
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。 O\ph!?L
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。
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。

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。 |"o/GUI~

7.超短脉冲

在该表单中，还有三个选项卡：
Pulse settings：这里，您确定

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
图片:sech2.png
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

群速度色散（GVD）（常数或波长相关） V/CZcMY_
非线性折射率
自陡峭参数 `8<h aU
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：

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。 &<\i37y
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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