Verfügare Modellierungs-Software

RP Photonics verfügt über ein Bündel selbst entwickelter wissenschaftlicher Software, die insbesondere für die numerische Modellierung verwendet werden kann. Es gibt im wesentlichen drei Gruppen von Computerprogrammen:

Benutzerlizenzen sind erhältlich für Software, die von Kunden genutzt werden können, um selbst Berechnungen durchzuführen.
Im Rahmen von Consulting-Projekten kann RP Photonics maßgeschneiderte Software für Kunden entwickeln. In solchen Fällen wird die Software typischerweise dem Kunden gehören, der ihre Entwicklung bestellt hat.
Mehrere sehr flexible Programme werden nicht verkauft, sondern von RP Photonics im Rahmen von Consulting-Projekten genutzt. Sie erlauben RP Photonics oft, Resultate in erstaunlich kurzer Zeit zu erhalten.

All dies wird in den folgenden Abschnitten beschrieben.

Bedenken Sie, dass Software natürlich nur ein Aspekt von physikalischer Modellierung ist; für die anderen Aspekte sei auf die allgemeine Seite über Modellierung verwiesen.

1. Software, für die Benutzerlizenzen erhältlich sind

Momentan gibt es zwei Programme zur direkten Benutzung durch Kunden von RP Photonics: RP Q-switch für Berechnungen zu aktiv oder passiv gütegeschalteten Lasern und RP Fiber Power für das Design von Faserverstärkern und Faserlasern.

Anstatt eine eigene Softwarelizenz zu erwerben, können Sie die Software auch durch RP Photonics anwenden lassen. Sie kaufen dann lediglich die Resultate, genau wie bei der in Abschnitt 3 beschriebenen Software.

2. Individuell entwickelte Software

RP Photonics bietet die Entwicklung spezialisierter Software an. Mögliche Funktionen solcher Software sind

diverse Arten von Simulationen, z. B. der Dynamik von Lasern und Verstärkern
andere Berechnungen in der Optik, beispielsweise betreffend Materialdispersion, Interferometer, Kramers-Kronig-Relationen, etc.
spezielle Datenerfassung und -verarbeitung, z. B. Berechnung von Rauschspektren aus Daten, die in der Zeitdomäne aufgezeichnet wurden

In jedem Fall kann RP Photonics leicht zu bedienende Software liefern. Beispielsweise können Daten in übersichtlichen Formularen eingegeben werden, Ausgabewerte werden schön formatiert, Resultate können grafisch dargestellt werden, usw. Selbstverständlich wird eine hochwertige Dokumentation mitgeliefert. Um einen Eindruck von der Qualität zu erhalten, betrachten Sie z. B. die Dokumentation von RP Q-switch.

Wenn Sie interessiert sind, kontaktieren Sie RP Photonics Consulting um zu erfahren, was getan werden kann.

3. Software für interne Benutzung durch RP Photonics

Selbst wenn Kunden diese Software nicht selbst nutzen werden, ist es gut zu wissen, welche Art von Software verfügbar ist für die Benutzung in Consulting-Projekten. Deshalb wird die wichtigste Software im folgenden kurz beschrieben. Da die Modellierung von Dr. Rüdiger Paschotta durchgeführt wird, der Autor all der erwähnten Software ist und über detaillierte Erfahrung in der Modellierung verfügt, können Resultate sehr schnell und effizient gewonnen werden, und sind sehr verlässlich. Ein weiterer Vorteil ist, dass Kunden keine Software-Lizenzen benötigen und keine Zeit investieren müssen, um die Handhabung der Software zu lernen.

RP DisCav für das Design von Laserresonatoren

RP DisCav erlaubt Berechnungen an optischen Resonatoren, insbesondere an Laserresonatoren. Es kann nicht nur einen weiten Bereich von Eigenschaften solcher Resonatoren berechnen (z. B. den Verlauf der Strahlradien, den Einfluss von thermischen Linsen und Dejustierung, Dispersion von geometrischen Effekten usw.), sondern erlaubt auch ausgefeilte Optimierungen. Beispielsweise können Resonatordesigns gefunden werden, die gleichzeitig eine Reihe von Anforderungen erfüllen, wie z. B. gegebene Modengrößen an bestimmten Stellen, minimale Empfindlichkeit auf thermische Linsen und Dejustierung, minimalen Einfluss von Aberrationen auf die Strahlqualität, usw.

(mehr Details)

RP ProPulse für die Simulation der Propagation von ultrakurzen Pulsen

RP ProPulse dient der Simulation der Propagation ultrakurzer Laserpulse in modengekoppelten Lasern, synchron gepumpten parametrischen Oszillatoren und optischen Fasern. Eine Vielzahl von Effekten kann berücksichtigt werden, eingeschlossen diverse Arten optischer Nichtlinearitäten, so dass sogar extreme Prozesse wie z. B. Superkontinuum-Erzeugung in photonic crystal fibers simuliert werden können. Die sehr flexible Benutzeroberfläche erlaubt es, das jeweilige Problem schnell zu definieren, Ausgaben in der Form von verschiedensten Diagrammen (z. B. auch Zeit-/Frequenz-Plots und Spektrogrammen) zu erzeugen, tabellierte Daten zu importieren oder exportieren sowie bei Bedarf die Daten umfassend weiter zu verarbeiten (z. B. für statistische Analysen, um Rauscheigenschaften zu bestimmen).

(mehr Details)

RP Coating für das Design optischer Vielschichtstrukturen

RP Coating dient dem Design komplexer optischer Vielschichtstrukturen wie z. B. Laserspiegeln, breitbandigen Antireflexbeschichtungen, Faser-Bragg-Gittern und verschiedenen Arten von Halbleiterstrukturen. Seine flexible Bedieneroberfläche erlaubt es, Vielschichtstrukturen auf verschiedene Weisen zu definieren. Eine Vielzahl von Eigenschaften solcher Strukturen kann berechnet werden, einschließlich Reflektions- und Transmissionsamplituden, chromatischer Dispersion, internen Feldverteilungen etc. Außerdem erlaubt RP Coating ausgefeilte numerische Optimierungen.

(mehr Details)

RP Fiber Power für Leistungs-Berechnungen in Faserlasern und Faserverstärkern

RP Fiber Power kann die Verteilung optischer Leistungen in Faserlasern und Faserverstärkern berechnen. Beispielsweise kann es ermitteln, wie die Pump- und Signalwelle sowie verstärkte Spontanemission (ASE) in der aktiven Faser verteilt sind. Es ist ein wichtiges Werkzeug, um die Leistungsfähigkeit z. B. in punkto Leistungseffizienz und Rauschverhalten zu verstehen und zu optimieren.

(mehr Details)

Software für diverse Zwecke

Außer der oben beschriebenen Software verfügt RP Photonics über eine Vielzahl kleinerer Programme für die verschiedensten Berechnungen:

Dynamik von Lasern und Verstärkern, z. B. Güteschalten, Spiking, Pulsaufbau in regenerativen Verstärkern etc.
Chromatische Dispersion von Materialien oder Prismenpaaren
Design des Indexprofils von Fasern
Phasenanpassung nichtlinearer Prozesse (z. B. automatisierte systematische Suche nach möglichen Phasenanpassungs-Konfigurationen in nichtlinearen Kristallen)
Generelle Probleme der Optik, z. B. betreffend Nichtlinearitäten, Solitonen-Effekte, optische Filter, Interferenzeffekte, Kramers-Kronig-Beziehungen usw.

Dies sind lediglich Beispiele; viele andere Dinge können rasch und verlässlich mit Hilfe existierender Software berechnet werden.

Auf Qualität kommt es an

Dr. Paschottas Software ist nicht nur sehr leistungsfähig, sondern ist in verschiedener Hinsicht qualitativ sehr hochwertig:

Die verwendeten Gleichungen beruhen auf einem sehr soliden physikalischen Verständnis und der Kenntnis der relevanten wissenschaftlichen Literatur.
Das Software-Design wurde von Anfang an sorgfältig geplant, um einfache spätere Erweiterungen zu ermöglichen, ohne Konzepte noch ändern zu müssen.
Die Programme wurden in vielen Details sorgfältig geprüft, z. B. durch Vergleich mit analytisch berechneten Resultaten für spezielle Situationen, oder durch detaillierten Vergleich mit Resultaten anderer Forscher.
Die Bedieneroberflächen sind so flexibel, dass es niemals nötig ist, projektspezifische Details im Quellkode zu behandeln. Es gibt z. B. genau ein Programm (RP ProPulse) für die Simulation von Pulsausbreitung, und dieses wird für ein weites Feld von Simulationen eingesetzt, indem jeweils passende Eingabedateien entwickelt werden (z. B. für modengekoppelte Laser, synchron gepumpte parametrische Oszillatoren oder optische Fasern).

Bevor Sie versuchen, solche Software selbst zu entwickeln, bedenken Sie die Risiken durch den Zeitaufwand (immer höher als anfangs vorgesehen!), nichtideale Algorithmen (mit Einflüssen auf die Genauigkeit der Resultate oder die Rechenzeit) und mögliche Fehler (die Ihr Entwicklungsteam womöglich irreführen). Und vergessen Sie nicht, dass Software nur gerade eine der Voraussetzungen für Modellierung darstellt: eher noch wichtiger sind ein gründliches physikalisches Verständnis, das Wissen über mögliche Ansätze und mathematische Methoden, Erfahrungen zur Nutzbarmachung der Resultate, usw. Einen wirklichen Experten für solche Arbeiten zu haben, ist eine Menge wert.