RP ProPulse – Simulation der Ausbreitung ultrakurzer Pulse
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Die Benutzeroberfläche
Eine leistungsfähige Skriptsprache
RP ProPulse kann mit einer sehr leistungsfähigen Skriptsprache gesteuert werden. Innerhalb eines Skripts kann man die folgenden Dinge definieren:
- die physikalischen Details des modellierten Geräts (beispielsweise eines modengekoppelten Lasers), wenn gewünscht in voll parametrisierter Form
- die Eigenschaften des Startpulses – beispielsweise eines Solitons oder eines Gauß-Pulses mit gegebenen Parametern, oder als eine Funktion in der Zeit- oder Frequenzdomäne inklusive Phaseninformation
- einige Parameter zur Festlegung der numerischen Auflösung
- Code für auszuführende Berechnungen – beispielsweise, um eine gewisse Anzahl von Resonatorumläufen zu simulieren und dann die resultierenden Pulsparameter anzuzeigen
- Code für die Erzeugung von Diagrammen, beispielsweise Spektren
Wenn Sie solche Skripte schreiben, müssen Sie nicht von Null beginnen – normalerweise beginnt man mit der Kopie einer der Demo-Dateien.
Die Skriptsprache gibt RP ProPulse ein extremes Ausmaß an Flexibilität, die wohl kaum eine andere Software am Markt erreicht. Wenn nötig, kann man raffinierte Programmierung vornehmen, um komplexe Aufgaben zu lösen. Beispielsweise kann man die Pulspropagation unter dem Einfluss von Quantenrauschen simulieren und die Resultate statistisch auswerten, um Rauschspektren zu erhalten. Natürlich können Sie den kompetenten technischen Support anfordern, um schnell zu Lösungen zu gelangen.
Beispiele für grafische Ausgaben
Die folgenden Grafiken wurden alle mit RP ProPulse erstellt und demonstrieren einige seiner Möglichkeiten.
Das erste Diagramm zeigt die zeitliche Entwicklung eines Solitons dritter Ordnung. Ein animiertes GIF-File wurde direkt mit RP ProPulse (ohne Benutzung zusätzlicher Software) erstellt.
Eine andere Art, diese Entwicklung zu illustrieren, benutzt das folgende Diagramm, in dem die Farbe an jedem Punkt, entsprechend einer bestimmten Zeit (horizontale Achse) und Distanz (vertikale Achse), aus der entsprechenden optischen Intensität berechnet wurde. Die Solitonenperiode ist 50.4 m, d. h. der angezeigte Bereich entspricht etwa zwei Solitonenperioden.
Auf analoge Weise zeigt das folgende Diagramm die spektrale Entwicklung.
RP ProPulse hat auch eine interaktive Anzeige für die zeitliche und spektrale Domäne. Das folgende Beispiel zeigt ein Soliton 3. Ordnung an einem Punkt in der Faser.
RP ProPulse kann ebenfalls Spektrogramme verschiedener Art anzeigen. Im folgenden Beispiel propagieren intensive gechirpte Pikosekundenpulse bei 1064 nm (282 THz) in einer Faser, und hierbei wird ein Superkontinuum erzeugt. Bei niedrigen Frequenzen, wo die Faserdispersion anomal ist, lassen sich mehrere Solitonen erkennen, die mit hochfrequenten Komponenten wechselwirken, welche die gleiche Gruppengeschwindigkeit besitzen. Hohe und niedrige Frequenzen sind gegenüber mittleren Frequenzen verzögert wegen der Dispersion der Faser. Die zeitlichen Ausläufer der ursprünglichen Pulse haben für die gegebene Faserlänge noch nicht stark gewechselwirkt, deswegen die schmale Struktur bei 282 THz.
Es gibt ebenfalls ein interaktives Formular (hier nicht gezeigt), um Spektrogramme und Wigner-Plots zu erzeugen. Sie können auf einfache Weise den Puls an verschiedenen Stellen im Resonator anwählen oder nach einer variablen Anzahl von Resonatorumläufen.
