RP Photonics Consulting GmbH RP Resonator 激光谐振腔设计软件 系统仿真

RP Resonator的版本历史

多年来，该软件一直进行着广泛的开发计划，这极大地扩展了其功能以及提高了用户界面的质量。

V1
这是第一个版本。

V2
第二个版本对用户界面有了实质性改进。

V3
第三个版本允许用户创建以脚本定义的自定义表单，即以文本形式。 这意味着可以根据特定应用定制交互式表单。下面的屏幕截图只是包含选项和图形控件的自定义表单的示例。

下面您将看到用于定义自定义表单的部分代码。简单但灵活的命令定义编辑哪些变量，显示哪些单位，最小和最大允许值是多少等。

Custom form:
--------------------------------------------------------------
$font: "Arial", bold, size = 24
Focusing of a Laser Beam
$font: "Courier New", size = 11, space = 2.1
$def pwidth := 500
$tabcontrol, size = (pwidth, 0)
$tab "Initial beam"
Wavelength:      #############
$input lambda:d6:"(n)m"
Beam radius:     #############
$input w0:d6:"m"
M2:              #############
$input M2:d6, min = 1
Rayleigh length: #############
$output z_R:d3:"m"
$tabcontrol end

您可以自定义生成此类表格，或通过技术支持制作他们，然后进行非常方便的日常工作处理。当给出这样的表格时，任何人都可以很容易地完成某些计算而不用自己处理底层脚本代码。如果以后需要其他功能，只需相应地扩展表单即可。

V4
第四个版本引入了各种功能强大且非常有用的工具来开发脚本：
• 有许多改进的脚本编辑器具有非常方便的功能，例如语法高亮：命令或功能的识别名称和关键字用不同的颜色突出显示。此外，软件以不同方式显示注释和字符串常量等内容。
• 为了便于记起许多支持函数的必需参数，我们引入了所谓的参数帮助。如果您只键入一个函数名称后跟“（”到编辑器中，您也将显示参数帮助;您也可以稍后单击一个函数参数来获取它。
• 您可以快速调用脚本的语法检查而不执行它。
• 您可以根据标准规则自动重新格式化脚本。这样，即使您在编写它们时有些草率，您也可以获得一致的格式化，从而获得可读性很好的脚本。
• 使用新的调试器，您可以按命令执行脚本，并随时检查系统的状态。只需单击一行左侧即可创建断点（以绿色显示，请参见下面的屏幕截图）。同样，您可以调试表达式。在开发复杂的仿真脚本时，这非常有用。
在RP Fiber Power（适用于V7）的版本历史中，您可以找到与RP Resonator V4相同功能的屏幕截图。

用户界面

脚本语言

RP Resonator可以使用非常强大的脚本语言进行控制。每个输入脚本都包含从谐振腔定义到要进行的计算以及生成的图的所有内容。（当然，您可以将常用的脚本部分存储在外部文件中，并在主脚本中轻松调用它们。）

从V3版本开始，人们甚至可以在脚本中定义自定义表单（见下文）。 此功能能将脚本语言的巨大灵活性与用于输入和输出数据的表单的良好处理能力相结合。

这里有一些代码片段向您显示脚本语言的易于使用。 第一个例子说明了如何定义一个简单的谐振腔：

F_cr := 0.3  { diopters of the laser crystal }
resonator: standing-wave
* mirror (M1): R = 500 mm
* air: d = 100 mm
* lens (Crystal): f = if F_cr <> 0 then 1 / F_cr
* air: d = 200 mm
* mirror (M2): R = 0 { no curvature }
resonator end

这里，臂长度简单地用数值定义，但是激光晶体的屈光度是作为参数给出的，该参数可以变化，例如在图当中。

第二个示例表明如何显示计算模式半径，格式化为3个有效数字和米的单位：

show "w at M1:       ", w(zm[M1], lambda_ref):d3:"m"
show "w at Crystal:  ", w(zm[Crystal], lambda_ref):d3:"m"
show "w at M2:       ", w(zm[M2], lambda_ref):d3:"m"

最后，我们定义图形输出，显示光束半径与位置：

diagram 1:
"Beam Radius vs. Position"

x: 0, L_res / cm
"z position (cm)", @x
y: 0, 800
frame
hx
hy

f: w(x * cm, lambda_ref) / um,
"w(z) (µm)",
color = blue, width = 3

您很快就会感叹脚本方法的多种优势：

您可以简单地复制和粘贴所提供的演示文件或早期脚本文件的一部分，以便重用代码。

• 让基于表单输入生成所需脚本的大部分内容（见下文）。
• 在复杂的情况下，RP Photonics可以向您发送一些代码行。
• 脚本编写方法非常灵活，例如支持您系统地改变某些参数，以各种格式导入和导出数据，设置新类型的图表，或以数学方式处理数据。
• 脚本文件完美地记录了您的工作。 当您稍后阅读时，您可以轻松地看到您所做的事情。例如您不需要记住，您在一些交互式窗口中做了什么设置。

脚本编辑

为了编辑脚本代码，该软件提供了强大的编辑器和相关工具。屏幕截图显示了一个编辑器：

这些编辑器有一些很棒的功能：

• 多级撤消/重做功能
• 语法突出显示：识别的命令或函数名称，关键字，注释等以不同颜色显示。这使得理解结构更容易。
• 参数提示：如果键入函数名后跟括号，编辑器将显示所需参数列表的信息。 这样，可以更加简单的使用数百种支持的功能。
• 语法检查：您可以快速检查脚本的语法而不执行它。
• 代码片段库：您可以轻松地将某些经常使用的代码部分插入到脚本中。 （请参见下面的屏幕截图。）用户可以创建自己的代码片段作为该库的扩展。

为了插入谐振腔定义，还可以使用输入向导形式。 只需在表单字段中键入数字甚至数学表达式，您就会立即看到生成的相应脚本代码：

自定义表格

自V3起，RP Resonator可提供根据您的特殊需求量身定制的表格。这样的表格可以在脚本中定义 – 如果您愿意，可以自己定义，或者我们在技术能力范围内为您完成。

请参阅单独的页面，详细说明自定义表单。

图形输出

您的脚本可以定义一种或多种不同类型的图表，以便可视化计算结果。各种示例案例的页面上显示了示例。每个图表都显示在一个单独的窗口中，该窗口还允许您使用一个或两个光标测量位置，以GIF或PNG格式保存图形，以及将图形复制到Windows剪贴板。下面您将看到这样一个图形窗口的示例，显示光束半径与谐振腔内的位置。

综合文件

RP Resonator附带非常好的文档，即使在进行复杂的建模时，您也可以快速启动并高效工作：

这有一本PDF格式的手册，详细解释了（大约40页）物理模型的原理，用户界面，脚本语言等。 相关的联网的上下文使功能更加全面。 请参阅下面的屏幕截图以获得印象。

技术支持

任何剩余的问题都可以通过技术支持来解决。我们确保可以很快解决您可能遇到的任何问题。

1. 分析已有的谐振腔设计，如检查其稳定区域、准直特性、色散效应等。

2. 使复杂的谐振腔设计优化工作变得容易，如优化激光器性能。

3. 精炼研究人员对谐振腔的理解。如通过数值模拟演示各种参数。

4. 软件带有非常强大的脚本语言并伴随有脚本向导功能，很容易的通过填表格的形式（简单的输入数字或数学公式）生成大段的脚本代码。

5. 脚本语言的强大意味着更丰富的灵活性。例如，用户可以定义含有多个激光晶体的光腔模型等。

6. 与其它类似的软件相比，RP Resonator允许用户将谐振腔特性参数化。这意味着用户可以使用数学表达式定义，而不是仅仅只能定义简单的参数如腔长、反射镜曲率半径等。在生成的图像中，用户也可以观察不同位置的光腔特性。与脚本语言相结合，用户开发过程中会拥有极大的灵活性。而这功能是在其它类似软件中很难找到的。

实例：

演示如何定义谐振腔和输出图像；更为复杂的设计实例；演示如何优化谐振腔设计；设置多级传输放大并自动计算。