解决方案

用光纤激光器软件设计动态仿真-掺镱光纤放大器 | RP Fiber Power 软件

动态仿真-掺镱光纤放大器案例

1、光纤激光器设计系列软件

·RP Fiber Power:计算各种特性的光纤模型,光纤放大器、光纤激光器、ASE光源、动态模拟、超短脉冲。

·RP Resonator:谐振腔设计工具,适合设计各种类型的激光谐振腔。

·RP ProPulse:模拟锁模激光器、光学参量振荡器和光纤设备中传播的超短脉冲。

·RP Coating:设计各种光学多层结构功能强大的软件。

·RP Q-switch:用于主动或被动Q开关固体激光器的计算等。

·RP Fiber Calculator:计算具有径向对称折射率分布的光纤。


2、RP fiber power 脚本设计界面


3、动态仿真的必要性

1.高功率脉冲激光系统的 “性能预演” 与参数优化:

可量化 “脉冲峰值功率、超高斯脉冲宽度、泵浦功率、光纤长度” 等参数对增益衰减和畸变的影响,替代昂贵的物理实验,降低研发成本。

2.揭示 “动态增益饱和” 的物理机制,指导器件选型:

明确器件选型的核心指标,优化泵浦配置,提升动态响应能力。

3.针对特定应用场景的 “性能规避” 与系统适配:

例如:激光加工领域(切割、焊接、打孔)、脉冲激光通信 / 遥感领域、超快激光科研领域(飞秒 / 皮秒激光系统)。

4.建立 “动态效应” 的量化评估体系,支撑工程验收:

在实际工程中,放大器的 “动态性能”(如脉冲畸变率、增益稳定性)是核心验收指标,但物理测量往往难以精准量化(如畸变程度需复杂的光谱仪、示波器组合测量)。通过该案例的仿真框架,可建立 “输入脉冲参数→增益衰减量→脉冲畸变率” 的量化关系,形成标准化的评估体系。


4、示例:掺镱光纤放大器

一、仿真结果

一个掺镱光纤放大器(采用不含 ASE 的简化模型)首先在弱输入信号下运行。在光纤达到稳态激发状态后(如示意图 1 所示),我们采用具有超高斯形状的时变信号输入功率,其峰值显著高于之前的稳态值。通过这种方式,我们能获得较高的信号峰值功率,但在信号放大过程中增益会急剧下降。

二、基本步骤

  • 参数设置
  • 光纤模型
  • 动态仿真参数
  • 信号传输
  • 图表分析

输出结果展示>>

放大器中功率和粒子数分布


第一个脉冲波形图


重复脉冲放大过程


稳态下的脉冲波形图


一个周期内时间演化特性