- 软件介绍
智能摘要
SeeFiberLaser是一款极为强大的软件，它具备众多我们在生活中所需的实用功能。该软件界面简洁，但其功能却十分强大，无论是在日常生活里，还是在办公过程中，都能将其当作实用工具来使用。
软件简介
SeeFiberLaser最新版是一款功能实用且专业性极高的光纤激光仿真软件。它内置了丰富的功能，基于光纤光学和激光原理的基本物理模型，采用有限差分算法进行数值求解。软件包含两个波长的拉曼增益系数以及多个光纤激光器模型，可实现光纤激光的产生、放大和传输，能充分满足用户的多样化需求。
软件功能
1、物理模型
此软件涵盖多个光纤激光器模型，会依据用户输入的参数和考虑的因素自动挑选合适的物理模型。目前教学测试版开放的是基于速率方程的掺镱光纤激光器模型，包含放大自发辐射效应、拉曼散射效应以及热效应，可用于计算掺镱光纤振荡器和放大器[1 - 3]，具体涉及弯曲损耗、单（多）波长泵浦、单（多）波长放大、高功率系统中拉曼效应等多种情形。
为模拟光纤激光器中各波长的演化过程，将掺镱光纤的吸收发射谱等间隔分割成众多分离谱，把每个分离谱内的激光视为单一波长，并为每个波长建立速率方程，这样就能考虑各波长对总增益的影响以及波长间的竞争。若计算包含拉曼效应，还可分别计算各波长的拉曼增益。
计算时，无论是振荡器还是放大器，在模型两端均可设置泵浦光和反馈，该结果作为模型的边界条件输入。
本模型仅考虑光谱各成分的功率演化，不包含相位，属于非相干模型。
本模型是标量模型，不考虑偏振效应的影响。
2、数值算法
本版本软件运用有限差分算法对模型进行数值求解。首先将光纤轴向坐标和光谱网格化，对物理模型和边界条件进行离散，把模型转化为边值问题，进而利用软件算法计算出各波长激光沿光纤分布的功率等结果。计算速度与选取的光纤网格划分精度相关，网格越精细，计算时间越长。通常光纤的计算步长设为0.01m，当计算功率较大或光纤吸收系数较大时，建议适当减小光纤计算步长（如0.005m）以提高准确性。实际使用中可通过比较步长减半的两个结果判断计算精度是否达标。
由于算法属于迭代算法，计算精度还与收敛的容忍精度有关，软件默认容忍精度为10 - 4，实际使用中也可通过比较容忍精度减半的两个结果判断计算结果是否符合要求。
3、拉曼增益系数
模型中每个波长的拉曼增益系数表示为
，即第i个波长给第n个波长的光信号提供的Raman增益（或损耗），具体表达式为[4]：
其中
为非线性参量，n2为非线性折射率，对于石英光纤，在1微米波段约为2.6×10 - 20 m2/W；
为延迟拉曼响应对非线性极化强度的贡献比例，在硅基质光纤中一般取0.18；而
为延迟拉曼响应函数hR(t)的傅里叶变换，而拉曼响应函数hR(t)的近似解析表达式如下：
经推导，可得其傅里叶变换
的解析形式如下：
在软件中通过设置
就可确定计算中所用的拉曼增益系数，通常在石英光纤中这三个参数变化不大，因此可直接使用软件中的默认值。
4、掺镱光纤吸收发射截面
掺镱光纤的吸收发射截面通过外部导入，软件有一个默认的吸收发射截面参数表，其数值会在掺镱光纤参数设置界面右上角以图形显示，如图2.1所示。计算波长的精度由输入的吸收发射截面数据精度决定。该吸收发射截面参数表要求波长间隔相等，默认的参数表里波长间隔为0.2nm。用户可将自己测量的结果导入进行计算。吸收发射截面参数表为Excel文件，第一列为波长（单位nm），第二列为吸收截面，第三列为发射截面（单位m2）。当用户设置的波长间隔小于导入参数列表的波长间隔时，软件将用与其波长最近的吸收发射截面系数替代。波长间隔同样会影响计算速度，波长间隔越小计算所需时间越长，所以波长间隔应根据实际需求合理设置。
