seefiberlaser專業(yè)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(tài)圖可以輕松編輯，工具多多，包含了元器件，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(xué)和中國科學(xué)院軟件研究所聯(lián)合開發(fā)的我國首款光纖激光仿真軟件。它基于相干激光耦合波方程，可以對高功率摻鐿連續(xù)光纖激光器和脈沖光纖激光器進行仿真，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)；仿真結(jié)束后，可根據(jù)需要給出功率、光譜、時域、溫度等數(shù)據(jù)并進行作圖，計算結(jié)果可以matlab格式存儲。軟件界面友好，采用拖拽連線方式搭建激光器、對話框形式進行參數(shù)設(shè)置，無須輸入繁瑣的代碼，降低了使用難度。

主要功能

物理模型

本軟件包含多個光纖激光器模型，根據(jù)用戶輸入的參數(shù)和考慮的因素自動選擇所使用的物理模型，目前教學(xué)測試版開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)波長泵浦、單(多)波長放大、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波長的演化過程，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，把每一個分離譜內(nèi)的激光看作單一波長，并對每個波長建立速率方程，這樣可以考慮各個波長對總增益的影響以及波長之間的競爭，如果計算中包含拉曼效應(yīng)，則可以分別計算各個波長的拉曼增益。

計算中無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。

本模型是標量模型，不考慮偏振效應(yīng)的影響。

數(shù)值算法

本版本軟件采用有限差分算法對模型進行數(shù)值求解，首先把光纖軸向坐標和光譜網(wǎng)格化，并對物理模型和邊界條件進行離散，將模型轉(zhuǎn)化為邊值問題，從而利用我們軟件的算法計算出各波長激光沿光纖分布的功率等結(jié)果。計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，計算時間越長，通常光纖的計算步長設(shè)置為0.01m，當(dāng)計算功率較大或者光纖吸收系數(shù)較大時，建議適當(dāng)減小光纖的計算步長(例如0.005m)，以便提高準確性。實際使用中可以通過比較步長減半的兩個結(jié)果來判斷計算精度是否符合要求。

我們的算法屬于迭代算法，所以計算的精度還與收斂的容忍精度有關(guān)，軟件中默認的容忍精度為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(jié)果是否符合要求。

摻鐿光纖吸收發(fā)射截面

摻鐿光纖的吸收發(fā)射截面是通過外部導(dǎo)入，軟件有一個默認的吸收發(fā)射截面參數(shù)表，其數(shù)值會在摻鐿光纖參數(shù)設(shè)置界面右上角以圖形顯示，如圖2. 1所示。計算波長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)表要求波長間隔相等，默認的參數(shù)表里波長間隔為0.2nm。用戶可以將自己測量的結(jié)果導(dǎo)入進行計算。吸收發(fā)射截面參數(shù)表為excel文件，第一列為波長(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)置的波長間隔小于導(dǎo)入?yún)?shù)列表的波長間隔時，軟件將用與其波長最近的吸收發(fā)射截面系數(shù)替代。波長間隔同樣會影響計算速度，波長間隔越小計算所需的時間越長，所以波長間隔應(yīng)根據(jù)實際需求合理設(shè)置。

拉曼增益系數(shù)

模型中每個波長的拉曼增益系數(shù)表示為

，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，對于石英光纖，在1微米波段約為2.6×10-20 m2/W;

為延遲拉曼響應(yīng)對非線性極化強度的貢獻比例，在硅基質(zhì)光纖中一般取0.18;而

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)的近似解析表達式如下：

經(jīng)推導(dǎo)，可得其傅里葉變換

的解析形式如下：

在軟件中通過設(shè)置

就可確定計算中所用的拉曼增益系數(shù)，通常在石英光纖中這三個參數(shù)變化不大，因此可以直接使用軟件中的默認值。

seefiberlaser軟件特色

模塊化仿真器件

圖形化仿真結(jié)果

可視化參數(shù)窗口

簡單化使用體驗

安裝教程

1、在綠色資源網(wǎng)將軟件下載完成之后解壓成功，點擊SeeFiberLaser_Beta.exe運行軟件；

2、進入相關(guān)的安裝界面，點擊安裝的按鈕；

3、支持對軟件的安裝進度查看，需要花費一點的時間；

4、運行之后，即可進入軟件的主界面，相關(guān)的操作說明窗口；

5、對工程的參數(shù)進行快速的設(shè)置；

6、界面的配色方案進行快速的設(shè)置選擇；

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

8、對子系統(tǒng)的相關(guān)風(fēng)格進行快速的設(shè)置；

9、基礎(chǔ)的功能原件，自定義的選擇；

10、可以對原件進行快速的重新命名；

11、支持對系統(tǒng)運行的界面進行顯示；

12、對您需要使用的相關(guān)的實用列表進行顯示；

13、對需要使用的相關(guān)文件進行快速的選擇打開；

14、對需要使用的字系統(tǒng)進行快速的新建；

15、對需要的功能原件自定義的選擇；

16、將元件連接即可成為子系統(tǒng)；

17、大氣傳輸參數(shù)設(shè)置界面

18、平行光源參數(shù)設(shè)置界面；

19、全局工程參數(shù)設(shè)置；

20執(zhí)行子系統(tǒng)程序；

21、系統(tǒng)運行提示；

使用方法

軟件界面

在完成了SeeFiberLaser軟件的安裝后，進入軟件安裝目錄，運行文件SFLaser.exe后可以看到軟件的主窗體，

軟件的界面包括標題欄、菜單欄、工具欄、基礎(chǔ)原件和組件欄、系統(tǒng)編輯區(qū)以及屬性顯示區(qū)6個主要部分。軟件以光纖激光器中的基礎(chǔ)元器件為最小模塊，以圖形化的方式在系統(tǒng)編輯區(qū)進行模型搭建，雙擊器件圖標可以進入?yún)?shù)設(shè)置界面，顯示直觀、參數(shù)設(shè)置方便。模型搭建好以后，點擊菜單欄中調(diào)試→執(zhí)行，或者直接點擊工具欄中的執(zhí)行按鈕即可進行計算，計算結(jié)果以圖形顯示，可以對圖片進行編輯、保存等處理，同時也支持將計算所得的數(shù)據(jù)結(jié)果保存為Matlab數(shù)據(jù)格式，極大地方便了廣大用戶對計算結(jié)果和數(shù)據(jù)進行分析。

內(nèi)建組件介紹

內(nèi)建模塊的樹形列表位于軟件窗體的左側(cè)，所有的器件將在其中顯示。使用工具欄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有源器件和無源器件在內(nèi)的2大類共8種組件：連續(xù)泵浦源、連續(xù)種子源、雙包層摻鐿光纖、光纖端帽、雙包層光纖光柵、前向泵浦信號合束器、后向泵浦信號合束器和雙包層傳能光纖

系統(tǒng)搭建示例

基于軟件內(nèi)置的基本組件，本節(jié)將通過構(gòu)建一個仿真實例的過程來簡要說明SeeFiberLaser軟件的使用方法。為了簡單起見，我們將一步一步構(gòu)建軟件內(nèi)置的前向泵浦放大器實例。

首先在構(gòu)建系統(tǒng)之前，我們要明確需要仿真的實驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，采用簡單的一級放大結(jié)構(gòu)，我們可以得到如下結(jié)構(gòu)圖。

系統(tǒng)為一級放大器，種子光和泵浦光通過一個(2+1)×1的前向泵浦信號合束器耦合到20/400的雙包層光纖中，雙包層光纖后接光纖端帽輸出。

在上圖的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，我們可以開始著手搭建仿真系統(tǒng)了，首先打開軟件，我們可以看到工作區(qū)域是空白的，在左側(cè)的樹形列表中找到“連續(xù)泵浦源”、“連續(xù)種子源”以及“前向泵浦信號合束器”，并將其拖放至系統(tǒng)編輯區(qū)

器件的連接需要采用拖拽的方法，在連出端口上點擊鼠標左鍵不要放開，然后將光標拖動至連入端口后松開鼠標左鍵，若連接正確，會彈出設(shè)置熔點損耗的窗口

在擺放好的組件上雙擊鼠標左鍵即可彈出參數(shù)設(shè)置界面。在本例中，我們使用種子源默認的光譜文件，注入功率設(shè)置為10W;泵浦源采用軟件自帶的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，長度設(shè)置為14m;傳能光纖使用Nufern LMA-GDF-20/400-M，長度設(shè)置為2m;光纖端帽的反射率設(shè)置為0%。其他參數(shù)不變，設(shè)置好所有的參數(shù)之后，點擊工具欄的執(zhí)行按鈕(或者點擊調(diào)試菜單中的執(zhí)行)便會彈出計算窗口執(zhí)行計算

計算完成后會有提示計算所用的時間。獲得計算結(jié)果的方法有兩種，第一，可以通過雙擊組件圖標來獲得與組件相關(guān)的計算結(jié)果，例如點擊雙包層摻鐿光纖，則會彈出如下窗口。

其二是通過點擊該窗口工具欄上的“顯示所有顯示窗口”按鈕來對需要顯示的結(jié)果進行選擇。而在每一個圖形窗口中，都有保存圖片、圖片屬性編輯、數(shù)據(jù)顯示等功能，方便對所得數(shù)據(jù)進行保存和處理。

至此我們已經(jīng)完成了對自帶示例“前向泵浦放大器”的復(fù)現(xiàn)，更多示例請在軟件主窗口左側(cè)的“實驗系統(tǒng)”選項卡打開并參考，實際操作中可以直接基于已搭建好的實驗系統(tǒng)修改參數(shù)進行計算，也可以保存自己的實驗系統(tǒng)至“軟件目錄\projects\實驗系統(tǒng)”文件夾中，再次打開軟件后即可在“實驗系統(tǒng)”選項卡中選擇自己搭建的工程項目。另外用戶也可通過文件→打開操作打開之前的實驗系統(tǒng)。