RP Fiber Power – Simulations- und Designsoftware
für Faseroptik, Faserverstärker und Faserlaser

Berechnung von Fasermoden

Die Software enthält einen effizienten mode solver, der die Intensitätsprofile, effektiven Modenflächen, cut-off-Wellenlängen, Propagationskonstanten etc. für alle Faser­moden aus einem gegebenen radialsymmetrischen Brechungsindexprofil berechnen kann. Dies ist sehr nütz­lich sowohl für passive als auch für aktive Fasern – selbst in Fällen mit mehreren hundert Moden.

Sie können damit beispielsweise die Moden einer Gradientenindex­faser analysieren oder das Einkoppeln von Licht in eine Multimodefaser simulieren.

Beachten Sie auch unser Demo-Video für die Benutzung des Mode-Solvers.

Numerische Strahlpropagation

Seit V5 kann RP Fiber Power optische Felder mit beliebigen komplexen Amplitudenverteilungen durch Fasern oder andere Wellenleiter propagieren, wobei beliebige (schwach führende) Brechungsindexprofile definiert werden können. Die Faser kann gebogen sein (mit beliebig variierendem Biegeradius), ausgezogen werden, beliebige Brechungsindexfluktuationen aufweisen, etc. – es gibt eine enorme Vielfalt von Möglichkeiten z. B. für Forschungsprojekte.

Demonstrations-Studien befassen sich mit der Ausbreitung von Licht für einen fehljustierten Eingangsstrahl, die Pumpabsorption in Doppelkernfasern und das Verhalten von Licht in einer verjüngten Region einer Faser.

Betrachten Sie auch unser Demo-Video zur numerischen Strahlpropagation.

Laser-aktive Ionen

Sie können als Benutzer beliebige Niveauschemas von laseraktiven Ionen und eine große Spanne von Prozessen für Übergänge zwischen diesen Niveaus definieren. Dadurch ist die Software für praktisch alle laseraktiven Ionen (Nd³⁺, Yb³⁺, Er³⁺, Tm³⁺, Pr³⁺, …) und Pump-Methoden anwendbar. Sie kann sogar Fälle mit einer Kombination verschiedener Ionen (z. B. Yb³⁺ und Er³⁺) oder mit komplizierten Quenching-Prozessen be­rechnen. Ebenfalls können Upconversion-Laser verschie­dener Arten modelliert werden.

Mehrfache Pumpquellen, Signale und ASE

Sie können eine große Zahl sogenannter optischer Kanäle definieren für Pumpwellen, Signale und ver­stärkte Spontanemission (ASE). Jeder Kanal kann ent­weder eine einzelne Fasermode repräsentieren oder eine (womöglich große) Zusammenfassung von Moden. Sie können seine transversale Intensitätsverteilung belie­big definieren, oder einfach die berechneten Intensitäts­profi­le der Moden verwenden. Die Software ist auch für Doppelkernfasern geeignet. Für Laser sind sowohl lineare Resonatoren als auch Ringresonatoren möglich.

Die Software kann die Verteilung all der optischen Leis­tungen und der Anregungsdichten der Ionen mit beeindruckender Geschwindigkeit und mit hoher Verlässlichkeit berechnen. Die ausgefeilten Algorithmen ermöglichen das auch in komplizierten Fällen. (Mit anderer Software könnten Sie leicht ein Mehrfaches an Rechenzeit benötigen und in komplizierteren Situationen Konvergenzprobleme bekommen.)

Siehe auch unser Demo-Video zu Faserverstärkern und Faserlasern.

Dynamische Simulationen

Die Software kann auch die zeitliche Entwicklung der optischen Leistungen und Anregungsdichten simulieren. Beispielsweise kann die Verzerrung einer Pulsform durch Verstärkungssättigung in einem Verstärker simuliert werden. Ebenfalls können Sie damit die Pulserzeugung in einem gütegeschalteten Faserlaser oder auch Bulk-Laser simulieren. Dynamische Simulation können sowohl einfach für die optischen Leistungen als auch für die gesamten Strahlprofile durchgeführt werden.

All dies ist möglich mit einer extrem großen Flexibilität. Beispielsweise können Sie die Zeitabhängigkeiten der Leistungen von Pumpwellen und Signal-Inputs beliebig definieren, und Sie können die Resultate darstellen, wie immer Sie es brauchen: Zeigen Sie den Verlauf der Werte innerhalb eines Pulses, die Entwicklung der Parameter über viele aufeinanderfolgende Pulse, etc.

Propagation ultrakurzer Pulse

Die Software kann die Propagation ultrakurzer Lichtpulse in passiven und aktiven Fasern simulieren, ebenso in anderen optischen Komponenten wie spektralen Filtern, automatisch optimierten dispersiven Kompressoren, Paaren von Prismen oder Beugungsgittern, Modulatoren und sättigbaren Absorbern. Daher kann man nicht nur die Verstärkung im Einfachdurchgang durch einen Faserverstärker oder die Datenübertragung in einem Telekom-Kabel simulieren, sondern z. B. auch die Entwicklung der Pulse in Chirped-Pulse-Verstärkern, modengekoppelten Faserlasern, regenerativen Verstärkern und Interferometern. Das interaktive Pulsanzeige­fenster erlaubt es einem, auf praktische Weise alle Details der Pulse zu inspizieren.

Die zeitlichen und spektralen Eigen­schaften der Pulse können sich entwickeln unter dem Einfluss beliebiger chromatischer Dispersion (die vom mode solver ermittelt werden kann), der Kerr-Nichtlinearität, stimulierter Raman-Streuung (SRS) und Laserverstärkung (auch mit Sättigung). Self-steepening kann berücksichtigt werden; sogar Superkontinuum-Erzeugung kann simu­liert werden. Ein ausgefeilter numerischer Algorithmus mit automatischer Schrittweiten­kontrolle stellt eine hohe Genauigkeit bei hoher Geschwindigkeit sicher.

Faserdaten

RP Fiber Power wird mit einer erheblichen Anzahl von Datensätzen für diverse Fasern geliefert. diese enthalten spektroskopische Daten für diverse laseraktive Gläser, dotiert mit Ytterbium, Erbium, Thulium, etc., und teil­weise auch Wellenleiter-Parameter bestimmter Fasern. Ein Teil der Datensätze basiert auf der wissen­schaftlichen Literatur, während andere von Faserher­stellern erhalten wurden, die mit RP Photonics kooperie­ren.

Natürlich können Sie auch Ihre eigenen Daten einfach in die Software integrieren.

Anwendung auf Bulk-Laser und -Verstärker

Sie können RP Fiber Power sogar für Bulk-Laser verwenden, solange die Strahlradien innerhalb des Laserkristalls ungefähr konstant bleiben. Diese Bedingung ist für viele endgepumpte Laser gut erfüllt. Beispielsweise können Sie einen gütegeschalteten Nd:YAG-Laser simulieren, etwa um den Pulsaufbau mit kontinuierlichem oder gepulstem Pumpen zu untersuchen, mit mehreren transversalen Moden, dem Einfluss von Quenching-Prozessen etc. Ebenso können Sie komplexere Geräte wie z. B. generative Verstärker untersuchen.

Einfache Handhabung und extreme Flexibilität

Die Qualität der Benutzeroberfläche einer solchen Soft­ware ist essenziell. RP Photonics hat einen sehr guten Weg gefunden, um zwei Dinge miteinander zu kombi­nieren, die sich in der Regel gegenseitig aus­schließen würden: einen einfachen Start durch das Ausfüllen inter­aktiver Formulare und die hohe Flexibilität durch die Verwendung einer leistungsfähigen Skriptsprache. Dies funktioniert so: Basierend auf Ihren Formular­eingaben wird automatisch ein Skript erzeugt und ausgeführt. Diese Methode genügt für die meisten Fälle. Für spezielle Zusätze können Sie weiteren Skript-Code über ein Formular einbauen lassen oder auch das ganze Skript editieren.

Mit Hilfe der Skriptsprache können Sie selbst die ausgefeiltesten Simulationen vornehmen, die weit über das hinausgehen, was vom Entwickler vorher­gesehen war. Beispielsweise können Sie beliebige Folgen von Fasern und anderen optischen Elementen in Ultrakurzpuls-Simulationen arrangieren. Ebenso können Sie Eingabedaten oder berechnete Resultate mathematisch verarbeiten, Daten aus Textdateien und binären Dateien einlesen oder dorthin ausgeben, alle möglichen Arten von Diagrammen erzeugen, und alle Ergebnisse in schön formatierter Form anzeigen (in einem Textfeld, in Grafiken oder in erzeugten Textdateien).

Seit der V6 können sogar maßgeschneiderte Formulare verwendet weden: Erstellen Sie Formulare für spezielle Simulationen entweder selbst oder lassen Sie sie im Rahmen des technischen Supports erstellen.

Mit V7 hat die Software weitere Features bekommen, um Ihre Skript-Entwicklung zu unterstützen – vor allem das Syntax-Highlighting, die Parameter-Hilfe, die automatische Code-Formatierung und der Debugger.

Vor allem aber unterstützt Sie unser hochwertiger technischer Support (siehe unten).

Beachten Sie auch unser Demo-Video zum Skripting.

Hochwertige Dokumentation

Für ernsthafte Arbeiten brauchen Sie ein Qualitäts­produkt mit einer umfassenden Dokumentation. RP Fiber Power wird mit einem sehr detaillierten PDF-Manual geliefert, welches nicht nur die Handhabung der Soft­ware und die Details der Skriptsprache erklärt, sondern auch welche physikalischen Modelle implementiert wur­den, was die zugrundeliegenden Annahmen sind, etc. All diese Informationen erhalten Sie zusätzlich auch in Form eines kontextsensitiven Hilfesystems.

Außerdem gibt es über 40 Fallstudien, die viele Aspekte der möglichen Simulationen zeigen.

Technischer Support und Beratung

Die Lizenzgebühr enthält immer eine Anzahl von Support-Stunden. Der Support wird persönlich von Dr. Rüdiger Paschotta durchge­führt, dem Entwickler der Software und Gründer von RP Photonics. Er wird Ihnen hochwertige Beratung zu faseroptischen Geräten bieten, auch zu wissenschaftlich/technischen Aspekten, die weit über softwarespezifische Details hinausgehen.

Mit RP Fiber Power erhalten Sie ein Qualitätsprodukt, welches von einem führenden Experten entwickelt wurde, der die dafür rele­vante Physik genau versteht und die Literatur dazu kennt. Dieser Experte wird persönlich dafür sorgen, dass jedes Problem, welches Sie im Umgang mit der Software haben mögen, um­gehend gelöst wird.