国内第一款光纤激光器件设计仿真软件设计应用

 2014年1月，SeeFiber研制团队启动了光纤激光系列设计软件的开发。目前，SeeFiber系列软件已经形成SeeFiberLaser光纤激光器设计仿真软件、SeeNano光纤设计仿真软件、SeeFiberTool光纤工具集软件大家庭。其中，SeeNano和SeeFiberLaser部分功能的开发得到了国家重点研发计划“光纤激光器用高性能激光光纤”（2022YFB3606000）的支持。该系列软件功能覆盖激光器基本参数计算、光纤波导设计和光纤激光器设计，三款软件功能特色和应用场景各有侧重，可为光纤激光器从掺杂光纤设计到激光器设计提供全链路的数字化辅助工具。

SeeFiberLaser是国内第一款光纤激光器件设计仿真软件，该软件瞄准“界面可视化、器件模块化、参数表格化、结果图形化”的“四化”目标，为用户提供一款界面友好、操作简洁、计算高效、结果可靠的光纤激光仿真工具，填补我国工业激光器仿真设计软件的空白、打破国外同类软件的垄断。SeeFiberLaser基于相干激光多波耦合波方程、非相干速率方程、模式耦合方程、非线性薛定谔方程，能够对连续、脉冲光纤激光的产生、放大和传输进行仿真；仿真中，能够根据实际情况分类考虑放大自发辐射、受激拉曼散射、受激布里渊散射等物理效应；仿真结束后，能够根据不同模型的需求，输出激光功率、时域、光谱、温度、上能级粒子数、横向模式等可视化的结果。软件还具有一键存储功能，能够将仿真模型和仿真结果的全部数据、图表一键存储，方便随时打开和查看仿真结果。

图2. SeeFiberLaser软件界面

图3. SeeFiberLaser软件部分结果展示

SeeNano光纤设计软件可对掺杂和非掺杂光纤的横纵向参数和结构进行设计，从光纤剖面折射率分布设计和材料选择开始，关注光纤色散、损耗、模式等特性。当前版本主要面向任意包层阶跃折射率光纤，提供光纤损耗特性、模式特性、色散特性、耦合连接等仿真分析功能，通过直观易用的用户界面，提升光纤设计效率，能够为光纤光缆工程设计提供帮助和指导。

图4. SeeNano软件仿真界面

图5. SeeNano部分结果展示

SeeFiberTool光纤工具集软件主要面向光纤光学、非线性光学中基本物理解析或半解析公式，提供光纤激光模式分布、弯曲损耗、脉冲时间带宽积、脉宽、频谱带宽、非线性阈值、熔接损耗、模式稳定阈值等基本参数计算功能，为光纤激光研究提供快速的参考计算器。目前包括PC版和手机版，其中手机版可以实时方便地对光纤激光各个参数进行计算，为实验和设计提供预判。

图6. SeeFiberTool软件PC版界面

图7. SeeFiberTool软件手机版界面

我们衷心希望通过软件开发者、使用者的共同努力，能够在光纤和光纤激光器设计国产专业仿真软件开发方面取得一定的进展，逐步打破目前国内光纤激光领域专业仿真软件“卡脖子”的困境。

编辑：黄飞