基于MATLAB的光纤激光器速率方程模拟与功率分布分析工具

资 源 简 介

本MATLAB项目通过龙格-库塔法数值求解光纤激光器速率方程，实现粒子数反转和光子数变化的动态模拟。系统可分析不同泵浦功率下的激光功率分布特性，并计算激光阈值、斜率效率等关键参数，为光纤激光器设计和优化提供可视化分析支持。

详 情 说 明

光纤激光器速率方程模拟与功率分布分析系统

项目介绍

本项目是一个用于光纤激光器物理特性仿真的专业计算工具，基于光纤激光器的速率方程理论，实现了激光动力学的数值模拟与分析。系统通过求解描述光纤激光器工作的微分方程组，能够准确模拟不同泵浦条件下激光功率沿光纤长度的分布特性，为光纤激光器的设计与优化提供理论依据和数据支持。

功能特性

• 核心求解能力：采用四阶龙格-库塔法（Runge-Kutta）数值求解光纤激光器速率方程组
• 参数化仿真：支持用户自定义光纤参数、泵浦条件和激光腔参数
• 物理特性分析：自动计算激光阈值功率、斜率效率等关键性能指标
• 多层次可视化：提供粒子数反转分布、光子数密度分布、功率沿光纤变化等多种图形输出
• 数据导出功能：生成包含完整仿真结果的MATLAB数据文件(.mat格式)

使用方法

1. 参数配置：在相应脚本中设置光纤参数（长度、掺杂浓度、吸收/发射截面）、泵浦参数（功率、波长、方向）和激光参数（波长、腔镜反射率等）

1. 运行仿真：执行主程序开始数值计算，系统将自动完成：

- 微分方程组的离散化处理 - 龙格-库塔法迭代求解 - 激光特性参数计算

1. 结果分析：系统会自动生成可视化图形并输出数值结果，包括：

- 沿光纤长度的功率分布曲线 - 粒子数反转密度变化图 - 激光输出功率与泵浦功率关系曲线

1. 数据保存：所有计算结果会自动保存为结构化数据文件，便于后续分析处理

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018a或更高版本
• 内存要求：最低4GB RAM（推荐8GB以上）
• 存储空间：至少1GB可用磁盘空间

文件说明

主程序文件作为系统的核心调度模块，集成了完整的仿真流程控制功能。它负责初始化物理参数、调用数值求解算法、执行激光特性计算以及协调数据可视化输出。该文件实现了从参数输入到结果输出的全流程自动化处理，确保仿真的准确性和效率。