seefiberlaser軟件

seefiberlaser專業版是非常好用的光學（xué）仿真軟件，支持在電腦上進行仿真模擬和管理，狀態圖可（kě）以輕鬆編輯，工具多多，包含了元器件（jiàn），可以模擬仿真多個示例工程，有詳細的圖形化仿真結（jié）果，喜愛的朋友趕快下載體驗吧！

官方介紹

seefiberlaser是由國防科技大學和中國科學院軟件研究所聯合開發的（de）我（wǒ）國首款（kuǎn）光纖（xiān）激光仿真軟件。它（tā）基於相幹激光耦合波方程，可以對高功率摻鐿連續光纖激光器和（hé）脈衝（chōng）光纖激光器進行仿真，包括放大自（zì）發輻射（ase）、受激拉（lā）曼散射（srs）、受激布裏淵散射（sbs）、四波混頻（fwm）等非線性效應；仿真結（jié）束後，可根據需要給出功率、光譜、時（shí）域、溫度等數（shù）據並進（jìn）行作圖，計算結果可以matlab格式存儲。軟件界麵友好（hǎo），采用拖拽連線方式搭建（jiàn）激光器、對話框形式進行參數設置，無須輸入繁瑣的代碼，降低了使（shǐ）用（yòng）難度。

主要功能

物理模型

本軟件（jiàn）包含多個光纖激光器（qì）模（mó）型，根據用戶輸入的參數（shù）和考慮的因素自動選（xuǎn）擇所使用的物理（lǐ）模型，目前教學（xué）測試版開放的是基於速率（lǜ）方程（chéng）的摻鐿光纖激光（guāng）器模型，包含了放大自發輻射效應、拉曼散（sàn）射效應以及（jí）熱效應，可以用於計算摻（chān）鐿光纖振蕩器和放大器[1-3]，具體包括彎曲損耗、單(多)波長泵浦（pǔ）、單(多)波（bō）長放大、高功率係統中拉（lā）曼效應等多種情況。

為了模（mó）擬光纖激光器中各個波（bō）長的演化過程，我們將（jiāng）摻鐿光纖的吸收發射譜（pǔ）等間隔地（dì）分割（gē）成（chéng）眾多的分離譜，把每一個分（fèn）離譜內（nèi）的激光看（kàn）作單一波長，並對每個波長建（jiàn）立速率方程，這樣可以考慮各個波長對總（zǒng）增益的影響以及波長之間的競爭（zhēng），如果計算（suàn）中包含拉曼效應，則可以分別（bié）計算各個波（bō）長的拉曼增（zēng）益。

計算中無論是振蕩器還是放大器，在模型兩端（duān）都可以設置泵浦光和反饋，該結果作為模（mó）型的邊界條件輸入。

本模型隻考慮光譜各成分的功率演化，不包含相位，因此屬於非相幹模型。

本模型是標量模型，不考慮偏振效（xiào）應（yīng）的影響。

數（shù）值算（suàn）法

本版本軟件采（cǎi）用（yòng）有限差分算（suàn）法對模型（xíng）進行數值求解（jiě），首先把光纖軸向坐標和光譜網格化，並對（duì）物理模型和邊界條件進行離散（sàn），將模型轉化為邊值問題，從而利用我們軟件的算法（fǎ）計算出各波（bō）長激光沿光纖分（fèn）布的功率等結果。計算的速度與選取（qǔ）的光纖網格劃分精度有關，選取的網格越精細，計算時間越長，通常光纖（xiān）的計算步長設置為0.01m，當計（jì）算功率較大或者光（guāng）纖吸收係數較（jiào）大時，建議適當減小光纖的（de）計算步（bù）長(例如（rú）0.005m)，以便提高準確性。實際（jì）使（shǐ）用中可以通過比較步長減半的兩個結果來判（pàn）斷計算精度是否符合要求。

我們的算法屬（shǔ）於迭代算法，所以計算的精度還與收斂的容（róng）忍精度（dù）有關，軟件（jiàn）中默認的（de）容忍精度為10-4，實際使用中也可以通過比較容忍精度減半的兩個結（jié）果來判斷計算結果（guǒ）是（shì）否符合要求。

摻鐿光纖吸收發射截麵

摻鐿光（guāng）纖（xiān）的吸收發射截麵（miàn）是通過外部導（dǎo）入，軟件有一個默認的吸收發射截麵參數（shù）表，其數值會在摻鐿（yì）光纖參數設置界（jiè）麵右上角以（yǐ）圖形顯示，如圖2. 1所示。計算波長的精度是由輸入的吸（xī）收發射截麵數據精度決定的。該吸（xī）收發射截麵參數表要求波長間隔（gé）相等，默認的參數（shù）表裏波長間隔為0.2nm。用戶可以將自己測量的結果（guǒ）導入進行（háng）計算。吸收發射截麵參數表為excel文件，第一列為（wéi）波長（zhǎng）(單位（wèi）nm)，第二列為（wéi）吸（xī）收截麵，第三（sān）列為發射截麵（miàn）(單位m2)。當用戶設置的（de）波長間隔小於導入參（cān）數列表的波長間隔（gé）時，軟件（jiàn）將用（yòng）與其波長最近的吸收發射截麵係數替代。波長間隔同樣會影響計算速度，波長間隔越小計算所（suǒ）需的時間越長，所（suǒ）以波長間隔應根據實際（jì）需求合理設置（zhì）。

拉曼增益係數

模型中每個波長的（de）拉曼增益係數表示（shì）為

，即第i個波長給第n個波長的光信號提供的Raman增益(或損耗)，具體表達式為[4]：

其中

為非線性參量，n2為非線性折射率，對（duì）於石英光纖（xiān），在1微米波段（duàn）約（yuē）為2.6×10-20 m2/W;

為延（yán）遲拉曼響應對非線性極化強度的（de）貢獻（xiàn）比例，在矽（guī）基質光纖中一般取0.18;而

為延遲拉曼（màn）響應函數hR(t)的傅裏葉變換，而拉曼響應函數hR(t)的近似解析表達式如下：

經推導，可得其傅裏葉變換

的解析形（xíng）式如（rú）下：

在軟件中通過設置

就可確定計算中所用（yòng）的拉曼增益係數，通常在（zài）石英光纖中這三個參（cān）數變化不（bú）大，因（yīn）此（cǐ）可以直接使用（yòng）軟件中的默認值。

seefiberlaser軟（ruǎn）件特色

模塊化仿真器件

圖形化仿真結果

可視化參數窗口

簡單化使用體驗

安裝教程

1、在綠色資源網將軟件下（xià）載完成之後解壓成功，點擊SeeFiberLaser_Beta.exe運行（háng）軟件；

2、進入相關的（de）安裝界麵，點擊安裝（zhuāng）的按鈕；

3、支持對軟件的（de）安裝（zhuāng）進度查看，需要花費一點的時間；

4、運行之後，即可進入軟件的主界麵，相關的操作說（shuō）明窗口；

5、對工程的參數進行快速的設（shè）置（zhì）；

6、界麵的配色方案進行快速的設置選擇；

7、對數據（jù）的顯示方式選擇，包括了完整顯示、簡單（dān）顯示（shì）、示意圖等方式；

8、對子（zǐ）係統的相關風格（gé）進行快速的設置；

9、基礎的功能原件，自定（dìng）義的選（xuǎn）擇；

10、可以對原件進行快（kuài）速的重新命名（míng）；

11、支持對係統運（yùn）行的界麵進行顯示；

12、對您需要使（shǐ）用的相關的實用列表進行顯示（shì）；

13、對需要使用的相關（guān）文件進行快速的選擇打開；

14、對（duì）需要使用的字係統進行快速的（de）新建；

15、對需要的功（gōng）能原件自定義的選擇；

16、將元（yuán）件連接（jiē）即可成為子係（xì）統；

17、大氣傳輸參數設（shè）置界麵

18、平行光源（yuán）參數設置界麵；

19、全（quán）局工（gōng）程參數設置；

20執行子係統程序；

21、係統運（yùn）行提示；

使用方法

軟件界麵

在完成了SeeFiberLaser軟件（jiàn）的安裝後，進入軟（ruǎn）件安裝目錄（lù），運（yùn）行文件SFLaser.exe後可以看到軟件的主窗體，

軟件的界麵包括標題（tí）欄、菜單欄、工（gōng）具欄、基礎原件和組件欄（lán）、係（xì）統編（biān）輯區以及屬性顯示區6個主要部分。軟件以光纖（xiān）激光器中的（de）基礎元器件為最小模塊（kuài），以圖形化的方式在係統編輯區進行模型搭建，雙擊器件圖標可以進入（rù）參（cān）數設置界（jiè）麵，顯示直觀、參數設（shè）置方便。模型搭建好以（yǐ）後，點擊菜單欄（lán）中調試→執行，或（huò）者直接點擊工具欄中的執行按鈕即可進行計算，計算（suàn）結果以圖形顯示，可以對圖片進行編輯、保（bǎo）存等處理，同時也支持將計算所（suǒ）得的數據結果保存（cún）為Matlab數據格式（shì），極大地方便了廣大用戶對計算結果（guǒ）和數據進行分析。

內建（jiàn）組件介紹

內建（jiàn）模塊的樹（shù）形列表（biǎo）位於軟件窗體的左（zuǒ）側，所有的器件將在其中（zhōng）顯示。使用工具（jù）欄（lán）中的搜索欄可以方便地對所需要的器件進行搜索。

軟件總共開放了包括（kuò）有源器件和無源器件在內的2大類共8種組件：連續泵浦源、連續種子（zǐ）源、雙包層摻鐿光纖、光纖端（duān）帽、雙包層光（guāng）纖光柵、前向泵浦信號（hào）合束器、後向泵浦信號合束器和雙包層傳（chuán）能光纖

係統搭建示例

基於軟件內置的基本組件，本（běn）節將通過構建一（yī）個仿真實例的（de）過程來簡要說明SeeFiberLaser軟件的使用方（fāng）法。為了簡單起見，我們將一步一步構（gòu）建軟件內置的前向泵浦放大器實例。

首先在構建係統之（zhī）前，我們要明確需要仿真的實驗係統（tǒng）結構圖，采用簡單的一級放大結構，我們可以得到如下結（jié）構圖。

係（xì）統為一（yī）級放大器，種子（zǐ）光和泵浦光（guāng）通過一個(2+1)×1的前向泵浦信（xìn）號合束器耦合到20/400的雙包層光纖中（zhōng），雙包層光纖後接光纖端帽輸出。

在上圖的結構基礎上，我（wǒ）們可以（yǐ）開始著（zhe）手搭（dā）建（jiàn）仿真係統了，首先打開軟（ruǎn）件，我們可（kě）以看（kàn）到（dào）工作區（qū）域是空白的，在左側的樹形列表中（zhōng）找到“連續泵浦源”、“連續種子源”以及“前向泵浦信號合束器”，並將其拖放至係統編輯區

器件的連接需要采（cǎi）用拖拽的方法，在連出端口上點擊（jī）鼠標左鍵不要放開，然後將光標拖動至連入端口後鬆開鼠標（biāo）左鍵，若連接正確（què），會（huì）彈出設（shè）置（zhì）熔點損耗的窗口

在擺（bǎi）放好的組件上雙擊鼠標左鍵即可彈出參數設置界麵。在本例（lì）中，我們（men）使用種（zhǒng）子源默認的（de）光譜文件，注入功（gōng）率設置為10W;泵浦源采用軟件自帶（dài）的975nm泵源光譜，注入功率200W，光譜通道10;摻鐿光纖使用Nufern LMA-YDF-20/400-VIII光纖，長度（dù）設置為14m;傳能光纖使用Nufern LMA-GDF-20/400-M，長度設置為2m;光纖端帽（mào）的反射率設置為（wéi）0%。其他參（cān）數不變，設置好所有的參數之後，點擊工具欄的執行按鈕(或者點擊調試菜單中的執行)便會彈（dàn）出計算窗口執行計算（suàn）

計算完成後會有提示計算所用的時間。獲得計算結果的方（fāng）法有兩種，第一，可（kě）以通（tōng）過雙擊組件圖標來獲得與組件（jiàn）相關的計算結果，例（lì）如點擊雙包層摻鐿光纖，則會彈出如（rú）下窗口（kǒu）。

其（qí）二是通過點擊該窗口工具（jù）欄上的“顯示所有顯示窗口”按鈕來對需要顯示的結果（guǒ）進（jìn）行選擇。而在每一個圖（tú）形窗口中，都有（yǒu）保（bǎo）存（cún）圖片、圖片屬性編輯、數據（jù）顯示等功能，方便對所得數據進行保存和處理。

至此我們已（yǐ）經完成了對自帶示例“前向泵浦放大器（qì）”的複現，更多示例請在軟（ruǎn）件主窗口左側的“實驗係統”選項卡打開並參考（kǎo），實際操作（zuò）中可以直接基於已搭建好的實驗係統（tǒng）修改參數進（jìn）行計算，也可以保存自己的實驗係統至“軟件目錄\projects\實驗係統”文件夾中，再（zài）次打開軟件後（hòu）即可在“實驗係統”選項卡中選擇自己搭建的工（gōng）程項目。另外用戶（hù）也可通過文件→打開（kāi）操作（zuò）打開之（zhī）前的實驗（yàn）係統（tǒng）。