本
教程包含以下部分：
n~Ix8|S h 1：簡介
r\zK>GVm_ 2：光通道
hwJ.M4 3：
功率傳播或場傳播
@Hzsu d 4：
激光活性離子
i~4Kek6,I 5：放大器和
激光器的連續(xù)波操作
-kO=pY P*O 6：放大和產(chǎn)生短脈沖
w jF\> 7：超短脈沖
HhO $`YZ%> 8：使用自制
軟件還是商業(yè)產(chǎn)品？
[0 $Y@ek[ 以下是Paschotta 博士關(guān)于
光纖放大器和激光器建模教程的第 6 部分。
w[XW>4x K -Ac^#/[ 0 第 6 部分：放大器和激光器的連續(xù)波操作
在本教程的前一部分中，我們假設(shè)所有通道的輸入功率恒定�，F(xiàn)在，我們將考慮動態(tài)
模擬，其中所有輸入功率都可能與時間相關(guān)。畢竟，光纖放大器和激光器通常使用光脈沖和/或脈沖泵浦源進(jìn)行操作。
+_<# 8v 只要我們不進(jìn)入超短脈沖領(lǐng)域，我們將在下一節(jié)中討論，通�？梢詫λ褂玫姆匠毯蛿�(shù)值方法進(jìn)行簡單的推廣：
$[d}g • 任何輸入功率（例如泵浦和信號
光束的）可能是時間相關(guān)的。RP Fiber Power是一款靈活的軟件，可以處理任意給定函數(shù)或所有通道隨時間變化的輸入功率的列表值。
n(L {2r • 增益或損失值gj(z)的計算不能僅基于強(qiáng)度，而需要考慮動態(tài)飽和效應(yīng)。換句話說，增益值不僅僅取決于當(dāng)前的光強(qiáng)度，還取決于它們在不久的過去的值。本質(zhì)上，軟件需要為激光活性離子的激發(fā)引入額外的動力學(xué)變量。它們的時間演化是通過對速率方程進(jìn)行數(shù)值積分來計算的，我們在第 4 節(jié)中已經(jīng)討論過。這原則上并不困難，即使對于涉及非線性項(xiàng)的速率方程也是如此。
S}<(9@]z 例如，光纖放大器可以首先被泵浦一段時間，然后注入短信號脈沖（例如高斯或超高斯時間形狀）。在泵送階段，（尚未相關(guān)的）信號增益穩(wěn)步上升。當(dāng)信號脈沖被注入時，它最初會從高增益中獲利，但隨后會迅速使該增益飽和。結(jié)果，脈沖的其他部分將經(jīng)歷降低的增益并獲得相應(yīng)的較低輸出功率。這可能導(dǎo)致時間脈沖形狀的顯著失真。圖 1 顯示了一個數(shù)值示例，取自詳細(xì)的案例研究。
]TQjk{X< 圖 1： 具有脈沖泵浦和信號的摻鐿光纖放大器的輸出功率和鐿激發(fā)與時間的關(guān)系。
_Uq'eZol 在脈沖放大器
系統(tǒng)中，傳播時間通�？梢院雎浴�
=~)n,5 _+U`afV 請注意，在這種情況下，我們可以放心地忽略傳播時間，即光通過放大器光纖傳播產(chǎn)生的時間延遲。即使脈沖持續(xù)時間比傳播時間短，光纖的不同部分在稍微不同的時間“看到”脈沖通常并不重要。畢竟，通常級別的生命周期要長得多。數(shù)值算法中使用的時間步長可以大于或小于傳播時間；它只需要足夠小以正確采樣所有時間特征，包括飽和效果。請注意，如果放大器增益被非常高的信號強(qiáng)度飽和，它會迅速下降。因此，數(shù)值步長可能必須遠(yuǎn)低于亞穩(wěn)態(tài)能級的壽命。
Tb[GZ,/%; 另請參閱我們的光纖放大器教程的第七部分，其中討論了光纖放大器在放大納秒脈沖方面的行為。
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