fbg_write.cpp

dfb laaser c++ novel

/*
本程序作用：编写光栅结构和调用函数计算其反射透射谱以及脉冲时延特性

p_表示参数变量；s_表示开关变量；n_表示数量变量；
相移个数最多20个；

*/
#include <iostream>
#include <complex>
#include <fstream>
using namespace std;

#define PI 3.1415926535898

extern void DFBLaser(long double,long double,int,int);

void main()
{
	long double np,n0,dnmax,wave_min,wave_max,fbg_length,sam_period,cent_lambda,p_ch_prd,wide_gau,phase_eps,att=0;
	float sam_ocr,p_dnmax;//sam_ocr用于接收 Occupy Rate,para_用做参数存储
	int n_grating,n_wave,n_ap_cos,n_ps,p_ap_gau,p_ch_pha,n_eps;//长度分段个数，波长分段个数,
	long double *z,*dcm,*acm,*k,*phase,*dz,*n;//写出时使用的位置，直流调制，交流调制，波矢，相位，间距,高斯半宽wide_gau
	int i,j;
	char s_ap_cos,s_sam,s_ap_gau,s_ch_pha,s_ch_prd,s_ps,s_eps;
	char ent;//
	FILE *PARA_input,*FBG_struct,*FBG_n;//读取和写入指针。
	long double posit_ps[21],phase_ps[20],posit_eps[21];//posit_ps多一个，用来存放尾地址1

//打开文件，无法打开时报错并退出。
	if((PARA_input=fopen("PARA_input.dat","r"))==NULL)
	{
		cout<<"无法找到PARA_input.dat文件。回车键退出：";
		cin>>ent;
		exit(0);
	}
    else
		cout<<"PARA_input.dat文件打开成功。"<<endl;	
		
	FBG_struct=fopen("FBG_struct.dat","w");//写出光栅结构
	FBG_n=fopen("FBG_n.dat","w");//写n(z)


//从文件中读取参数
		fscanf(PARA_input,"初始折射率n0   :%lf\n",&n0);
		fscanf(PARA_input,"折射率dnmax    :%lf\n",&dnmax);
		fscanf(PARA_input,"折射率调制系数 :%f\n",&p_dnmax);
		fscanf(PARA_input,"最短波长(nm)   :%lf\n",&wave_min);
		fscanf(PARA_input,"中心波长(nm)   :%lf\n",&cent_lambda);
		fscanf(PARA_input,"最长波长(nm)   :%lf\n",&wave_max);
		fscanf(PARA_input,"波长分段个数   :%d\n",&n_wave);
		fscanf(PARA_input,"光栅长度(mm)   :%lf\n",&fbg_length);
		fbg_length*=1e6;//单位统一为纳米；
		fscanf(PARA_input,"光栅分段个数   :%d\n",&n_grating);
		fscanf(PARA_input,"是否进行采样   :%c\n",&s_sam);
		fscanf(PARA_input,"采样周期(mm)   :%lf\n",&sam_period);
		sam_period*=1e6;
		fscanf(PARA_input,"采样占空比     :%f\n",&sam_ocr);
		fscanf(PARA_input,"等效相移调制   :%c\n",&s_eps);
		fscanf(PARA_input,"等效相移个数   :%d\n",&n_eps);
		fscanf(PARA_input,"等效相移位置   :%lf",&posit_eps[0]);
		for(i=1;i<n_eps;i++)
			fscanf(PARA_input,",%lf",&posit_eps[i]);
		for(i--;i>-1;i--)
			posit_eps[i]*=1e6;

		fscanf(PARA_input,"\n等效相移大小   :%lf",&phase_eps);
		//for(i=1;i<n_eps;i++)
		//	fscanf(PARA_input,",%lf",&phase_eps[i]);
		if((n_grating*sam_period/fbg_length*sam_ocr)-(int)(n_grating*sam_period/fbg_length*sam_ocr)>0.00001)
		{
			cout<<"调整参数！"<<endl;
			cin>>ent;
			return;
		}
			
		fscanf(PARA_input,"\n是否余弦切趾   :%c\n",&s_ap_cos);
		fscanf(PARA_input,"余弦切趾个数   :%d\n",&n_ap_cos);
		fscanf(PARA_input,"是否高斯切趾   :%c\n",&s_ap_gau);
		fscanf(PARA_input,"高斯切趾半宽   :L/%lf\n",&wide_gau);
		wide_gau=fbg_length/wide_gau;//把分段数转化为半宽
		fscanf(PARA_input,"超高斯系数     :%d\n",&p_ap_gau);
		fscanf(PARA_input,"啁啾周期调制   :%c\n",&s_ch_prd);
		fscanf(PARA_input,"周期啁啾参数c  :%lf\n",&p_ch_prd);
		fscanf(PARA_input,"啁啾相位调制   :%c\n",&s_ch_pha);
		fscanf(PARA_input,"相位啁啾参数F  :%dPI\n",&p_ch_pha);
		if(s_ch_prd!='y')
			p_ch_prd=0;
		if(s_ch_pha!='y')
			p_ch_pha=0;
		if((s_ch_prd=='y')&&(s_ch_pha=='y'))
		{
			cout<<"不可同时进行啁啾相位和周期调制！回车键退出：";
			cin>>ent;
			exit(0);
		}
		fscanf(PARA_input,"是否相移调制   :%c\n",&s_ps);
		fscanf(PARA_input,"相移调制个数   :%d\n",&n_ps);
		fscanf(PARA_input,"相移调制位置   :%lf",&posit_ps[0]);
		for(i=1;i<n_ps;i++)
			fscanf(PARA_input,",%lf",&posit_ps[i]);
		posit_ps[i]=1;//这句话用于后面的循环至i+1的位置
		fscanf(PARA_input,"\n相移相位(PI/*) :%lf\n",&phase_ps[0]);
		for(i=1;i<n_ps;i++)
			fscanf(PARA_input,",%lf",&phase_ps[i]);

		//下次添加首先写出 \n  换行再取值。



	//动态分配储存块，并对储存块分配进行检验
    z=(long double *)calloc(n_grating, sizeof(long double));//返回一个指针，该指针指向的空闲空间足以容纳由n_grating个long double长的对象组成的数组
	dcm=(long double *)calloc(n_grating, sizeof(long double));
    acm=(long double *)calloc(n_grating, sizeof(long double));
	k=(long double *)calloc(n_grating, sizeof(long double));	
	phase=(long double *)calloc(n_grating, sizeof(long double));
   	dz=(long double *)calloc(n_grating, sizeof(long double));
	n=(long double *)calloc(n_grating, sizeof(long double));


	if((z==NULL)||(dcm==NULL)||(acm==NULL)||(k==NULL)||(phase==NULL)||(dz==NULL))
	{       
		cout<<"不能分配内存！回车键退出：";
		cin>>ent;
		exit(0); 
	} 

	//对写出参数进行初次赋值
	np=n0+dnmax;
	for(i=0;i<n_grating;i++)
	{
		dz[i]=fbg_length/n_grating;//每个小段的长度等于总长度除以光栅个数（dz长度变化可以在这里修改）
		z[i]=(i==0)?(-fbg_length/2):(z[i-1]+dz[i-1]);//以中点为光栅z=0点，每个光栅的位置等于上一光栅位置加上上一光栅长度dl
		dcm[i]=n0;//直流调制保持为n0
		acm[i]=dnmax*p_dnmax;
		k[i]=2*PI/(cent_lambda/2/np+p_ch_prd*z[i]);//(cent_lambda/2/np)为光栅周期
		phase[i]=p_ch_pha*PI*z[i]*z[i]/fbg_length/fbg_length;//啁啾相位调制(！！！！这一段有问题)
	}

	//cosine切趾调制	
	if(s_ap_cos=='y')//如果进行切趾调制，执行。
		for(i=0;i<n_grating;i++)
			acm[i]*=fabs(cos(PI*z[i]/fbg_length*n_ap_cos));


	//高斯切趾调制
	if(s_ap_gau=='y')
		for(i=0;i<n_grating;i++)
			acm[i]*=exp(-pow(4*log(2)*pow(z[i],2)/pow(wide_gau,2),p_ap_gau));//这里做了一个整个光栅上为半宽为wide_gau的高斯调制

			

	//采样
	if(s_sam=='y')
		for(i=0;i<n_grating;i++)
			if(i%(int)(n_grating*sam_period/fbg_length)>=(int)(n_grating*sam_period/fbg_length*sam_ocr))
				acm[i]=0;

	//等效相移
	if(s_eps=='y')
	{
		for(i=1;i<n_eps;i++)
			posit_eps[i]+=posit_eps[i-1]+sam_period*phase_eps;
		
		for(i=0;i<n_eps;i++)			
			for(j=n_grating-1;j>n_grating/fbg_length*posit_eps[i]-1;j--)
				acm[j]=acm[j-(int)(n_grating*sam_period/fbg_length*phase_eps)];
	}

	//相移
	if(s_ps=='y')
		for(i=0;i<n_ps;i++)
			for(j=(int)(n_grating*posit_ps[i]);j<n_grating*posit_ps[i+1];j++)
				if(phase_ps[i]!=0)
					phase[j]+=PI/phase_ps[i];


	//写n
	for(i=0;i<n_grating;i++)
	{
		n[i]=np+acm[i]*cos(k[i]*z[i]+phase[i]);
		fprintf(FBG_n,"%.7f %.14f\n",z[i]/1e6,n[i]);
	}
	cout<<"FBG_n.dat is written."<<endl;

	
	//写光栅结构文件
	for(i=0;i<n_grating;i++)
		fprintf(FBG_struct,"%.6f %.7f %.14f %.14f %.14f %.7f\n",z[i]/1e6,dcm[i],acm[i],k[i],phase[i],dz[i]/1e6);//程序中长度均用纳米表示，文件中用微米表示	
	
	printf("FBG_struct.dat is written.\n");
	
	//调用函数	
	free(z);
	free(dcm);
	free(acm);
	free(k);
	free(phase);
	free(dz);
	fclose(PARA_input);
	fclose(FBG_struct);
	fclose(FBG_n);
	DFBLaser(wave_max,wave_min,n_wave,n_grating);

	return;
}