SeeFiberLaser是一款功能強(qiáng)大的的光纖激光仿真軟件，軟件是基于相干激光耦合波方程，可以對(duì)高功率摻鐿連續(xù)光纖激光器和脈沖光纖激光器進(jìn)行仿真，，需要的朋友可以前來(lái)本站下載。

軟件介紹

SeeFiberLaser是一款專業(yè)的光纖激光仿真軟件，由國(guó)防科技大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院軟件研究所合作開(kāi)發(fā)，基于相干激光耦合波方程，可以對(duì)高功率摻鐿連續(xù)光纖激光器和脈沖光纖激光器進(jìn)行仿真，支持在計(jì)算不同時(shí)域特性（連續(xù)、脈沖）光纖激光的產(chǎn)生、放大和傳輸，包括放大自發(fā)輻射（ASE）、受激拉曼散射（SRS）、受激布里淵散射（SBS）、四波混頻（FWM）等非線性效應(yīng)，此外，在仿真結(jié)束后，可根據(jù)需要給出功率、光譜、時(shí)域、溫度等數(shù)據(jù)并進(jìn)行作圖，計(jì)算結(jié)果可以MATLAB格式存儲(chǔ)。

SeeFiberLaser軟件模型介紹

1、物理模型

本軟件包含多個(gè)光纖激光器模型，根據(jù)用戶輸入的參數(shù)和考慮的因素自動(dòng)選擇所使用的物理模型，目前教學(xué)測(cè)試版開(kāi)放的是基于速率方程的摻鐿光纖激光器模型，包含了放大自發(fā)輻射效應(yīng)、拉曼散射效應(yīng)以及熱效應(yīng)，可以用于計(jì)算摻鐿光纖振蕩器和放大器[1-3]，具體包括彎曲損耗、單（多）波長(zhǎng)泵浦、單（多）波長(zhǎng)放大、高功率系統(tǒng)中拉曼效應(yīng)等多種情況。

為了模擬光纖激光器中各個(gè)波長(zhǎng)的演化過(guò)程，我們將摻鐿光纖的吸收發(fā)射譜等間隔地分割成眾多的分離譜，把每一個(gè)分離譜內(nèi)的激光看作單一波長(zhǎng)，并對(duì)每個(gè)波長(zhǎng)建立速率方程，這樣可以考慮各個(gè)波長(zhǎng)對(duì)總增益的影響以及波長(zhǎng)之間的競(jìng)爭(zhēng)，如果計(jì)算中包含拉曼效應(yīng)，則可以分別計(jì)算各個(gè)波長(zhǎng)的拉曼增益。

計(jì)算中無(wú)論是振蕩器還是放大器，在模型兩端都可以設(shè)置泵浦光和反饋，該結(jié)果作為模型的邊界條件輸入。

本模型只考慮光譜各成分的功率演化，不包含相位，因此屬于非相干模型。

本模型是標(biāo)量模型，不考慮偏振效應(yīng)的影響。

2、數(shù)值算法

本版本軟件采用有限差分算法對(duì)模型進(jìn)行數(shù)值求解，首先把光纖軸向坐標(biāo)和光譜網(wǎng)格化，并對(duì)物理模型和邊界條件進(jìn)行離散，將模型轉(zhuǎn)化為邊值問(wèn)題，從而利用我們軟件的算法計(jì)算出各波長(zhǎng)激光沿光纖分布的功率等結(jié)果。計(jì)算的速度與選取的光纖網(wǎng)格劃分精度有關(guān)，選取的網(wǎng)格越精細(xì)，計(jì)算時(shí)間越長(zhǎng)，通常光纖的計(jì)算步長(zhǎng)設(shè)置為0.01m，當(dāng)計(jì)算功率較大或者光纖吸收系數(shù)較大時(shí)，建議適當(dāng)減小光纖的計(jì)算步長(zhǎng)（例如0.005m），以便提高準(zhǔn)確性。實(shí)際使用中可以通過(guò)比較步長(zhǎng)減半的兩個(gè)結(jié)果來(lái)判斷計(jì)算精度是否符合要求。

我們的算法屬于迭代算法，所以計(jì)算的精度還與收斂的容忍精度有關(guān)，軟件中默認(rèn)的容忍精度為10-4，實(shí)際使用中也可以通過(guò)比較容忍精度減半的兩個(gè)結(jié)果來(lái)判斷計(jì)算結(jié)果是否符合要求。

3、拉曼增益系數(shù)

模型中每個(gè)波長(zhǎng)的拉曼增益系數(shù)表示為光纖激光仿真軟件(SeeFiberLaser)，即第i個(gè)波長(zhǎng)給第n個(gè)波長(zhǎng)的光信號(hào)提供的Raman增益（或損耗），具體表達(dá)式為[4]：

光纖激光仿真軟件(SeeFiberLaser)

其中光纖激光仿真軟件(SeeFiberLaser)為非線性參量，n2為非線性折射率，對(duì)于石英光纖，在1微米波段約為2.6×10-20 m2/W；光纖激光仿真軟件(SeeFiberLaser)為延遲拉曼響應(yīng)對(duì)非線性極化強(qiáng)度的貢獻(xiàn)比例，在硅基質(zhì)光纖中一般取0.18；而光纖激光仿真軟件(SeeFiberLaser)為延遲拉曼響應(yīng)函數(shù)hR(t)的傅里葉變換，而拉曼響應(yīng)函數(shù)hR(t)的近似解析表達(dá)式如下：

經(jīng)推導(dǎo)，可得其傅里葉變換光纖激光仿真軟件(SeeFiberLaser)的解析形式如下：

在軟件中通過(guò)設(shè)置光纖激光仿真軟件(SeeFiberLaser)就可確定計(jì)算中所用的拉曼增益系數(shù)，通常在石英光纖中這三個(gè)參數(shù)變化不大，因此可以直接使用軟件中的默認(rèn)值。

摻鐿光纖的吸收發(fā)射截面是通過(guò)外部導(dǎo)入，軟件有一個(gè)默認(rèn)的吸收發(fā)射截面參數(shù)表，其數(shù)值會(huì)在摻鐿光纖參數(shù)設(shè)置界面右上角以圖形顯示，如圖2. 1所示。計(jì)算波長(zhǎng)的精度是由輸入的吸收發(fā)射截面數(shù)據(jù)精度決定的。該吸收發(fā)射截面參數(shù)表要求波長(zhǎng)間隔相等，默認(rèn)的參數(shù)表里波長(zhǎng)間隔為0.2nm。用戶可以將自己測(cè)量的結(jié)果導(dǎo)入進(jìn)行計(jì)算。吸收發(fā)射截面參數(shù)表為Excel文件，第一列為波長(zhǎng)（單位nm），第二列為吸收截面，第三列為發(fā)射截面（單位m2）。當(dāng)用戶設(shè)置的波長(zhǎng)間隔小于導(dǎo)入?yún)?shù)列表的波長(zhǎng)間隔時(shí)，軟件將用與其波長(zhǎng)最近的吸收發(fā)射截面系數(shù)替代。波長(zhǎng)間隔同樣會(huì)影響計(jì)算速度，波長(zhǎng)間隔越小計(jì)算所需的時(shí)間越長(zhǎng)，所以波長(zhǎng)間隔應(yīng)根據(jù)實(shí)際需求合理設(shè)置。