RP Fiber Power 模型
模式求解器
RP Fiber Power包含一个功能强大的模式求解器，可以非常快速地计算来自给定径向对称折射率分布的光纤的所有导模（LP模式）。 这适用于具有数百种模式的光纤。 模式求解器还计算传播常数和纤芯中传导的功率分数。
折射率分布可以用公式指定，或者根据测量结果从表格值中指定。 还可以包括任何波长依赖性，这也允许用预定函数计算色散（材料和波导色散）。
得到的强度分布可以非常容易地用于光学信道的定义，以计算光纤中的功率演变。 （当然，为此目的，您也可以使用其他来源的分布，例如根据制造商的规格。）
光束传播
锥形光纤中光束传播的例子
RP Fiber Power可以数值模拟具有任意（但弱引导）折射率分布的光纤（或其他波导）中任意复杂场分布的传播。 使用分步傅立叶算法。 可以传播不同波长的多个光束，并且可以通过激光活性离子和非线性效应（XPM，SRS）相互作用。
用户可以完全控制数字网格参数，折射率和掺杂剂分布，输入栏等。作为所有其他功能，所有这些也可以通过脚本命令控制，以便生成任意图，从一个光束传播设备提供数据 进入另一个（可能有插值），导入和导出数据到任何格式的文件等。这使得RP Fiber Power成为一个强大的工具，例如 用于研究锥形光纤，双包层光纤和各种其他光纤元件。
能级系统和跃迁
RP Fiber Power可用于模拟两种甚至三种不同类型的激光活性离子参与放大或激光发射过程的情况。每个离子可具有大量亚稳态激发能级。
用户可以自由定义电子能级之间的各种跃迁：
• 自发跃迁（辐射或非辐射）
• 光诱导跃迁（吸收或受激发射）
• 淬火过程（包括在较大离子簇中的对诱导淬火和淬火过程）
• 能量转移（相同类型或不同类型的离子之间，例如Er3 +和Yb3 +离子之间）
这些输入确定了速率方程系统，然后使用高级算法非常有效地求解。
右图显示了掺铥上转换光纤激光器背景下的示例情况。在这里，除了基态之外，还处理三个亚稳态。除了各种自发跃迁之外，还有四个吸收跃迁（包括准三级激光跃迁）和两个伴随受激发射（泵浦和信号）的跃迁。
动态模拟
光纤放大器中的脉冲失真
该软件还允许您模拟系统的时间演变。实现了一种高度灵活的方法，既可以精确模拟激光的动态，又可以充分考虑光纤中的传播时间，以及单通或双通脉冲放大的快速模拟。
例如，右侧的图显示了在高增益光纤放大器的放大期间脉冲形状如何因增益饱和而失真，以及这种脉冲提取了多少存储的能量。另一个例子对应于Q开关光纤激光器模型，其在单独的页面上描述。
您可以自动执行多个动态模拟。例如，您可以使用相对较粗的时间步长模拟脉冲放大器的泵浦，然后以更高的时间分辨率模拟信号放大。然后将两个模拟放入循环中以模拟多个泵浦/放大循环。
超短脉冲传播
超短脉冲可以用时域或频域中的复振幅阵列数字表示。傅立叶变换用于将时间和频率相互关联。波长相关的放大和色散在频域中建模，而非线性效应在时域中处理。精确的数字分步算法具有自动步长控制功能，可确保高精度和高速度。
通过指定GVD（群速度色散）或有效折射率的波长相关函数，可以包括任意色散。如果使用集成模式求解器，则还可以计算模式色散。
不仅可以对一个简单的克尔非线性进行建模，而且可以对具有延迟非线性响应的非线性进行建模，从而导致受激拉曼散射。用户可以指定任意的响应函数，而不仅仅是给定函数形式的参数，这样就可以处理任意增益谱的拉曼增益。
脚本语言的100多个函数可用于定义模型输入和检索各种脉冲属性。也可以使用方便的交互式脉冲显示窗口检查结果。
虽然各种竞争产品也可以模拟超短脉冲传播，但RP Fiber Power在其高灵活性方面可能是独一无二的，因为完全控制具有强大的脚本语言。因此，您可以将其用于各种模拟 - 甚至远远超出开发人员的预期。
速度和可靠性
在这种模型中稳态方程的数值解是一项具有挑战性的任务。它需要一个迭代过程。如果这个程序没有很好地解决，它的收敛性能很大程度上取决于具体情况。 （请参阅2008-11-08的Spotlight文章，讨论此类模拟的验证。）
RP Fiber Power经过精心设计，使用具有自动调整参数的迭代程序。结果，该软件在很多种情况下实现了惊人的高速和可靠的收敛。这包括激光器操作非常接近阈值或远高于阈值，具有反向泵浦和强ASE的放大的情况等，其中其他软件在找到正确的解决方案时可能具有极端问题，或者在合理的时间内执行此操作。
RP光纤电源迭代程序的测试
上图以色标显示了当泵浦功率和输出耦合器传输系统变化时，光纤激光器模型中所需的迭代次数如何变化，并且每次配置都是从头开始计算的。在阈值附近的计算时间略有增加，但是一个配置（在这种情况下具有3个光学通道）的计算通常仅需要普通PC上的一小部分秒，尽管具有良好的空间分辨率（在z方向上具有100个点） ）。
超短脉冲传播也使用非常强大和有效的算法进行模拟，基于数值误差的监测，仅在需要时自动采用更精细的数字步骤。
