| 小火龍果 |
2020-04-14 12:11 |
RP Fiber Power-激活離子
該模型可以考慮單一類型的激活離子，或幾種此類離子類型。假設(shè)任何離子都有許多能級(jí)。這些能級(jí)事實(shí)上代表整個(gè)斯托克斯能級(jí)。不容易分辨單個(gè)斯托克斯能級(jí)，因?yàn)榫Ц裰泄庾釉趤喣芗?jí)之間躍遷很快，非常難獲得單個(gè)亞能級(jí)的光譜。取而代之使用波長(zhǎng)相關(guān)的有效躍遷，考慮所有亞能級(jí)之間的躍遷的加權(quán)平均。 u27*-X
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所有離子類型的電子能級(jí)按一個(gè)方案編號(hào)。比如，對(duì)于鉺鐿共摻光纖，我們考慮 3 個(gè)能級(jí)的鉺和 2 個(gè)能級(jí)的鐿。能級(jí) 1 躍遷到能級(jí) 3 是鉺，能級(jí) 4 躍遷到 能級(jí)5 是鐿： lm[LDtc
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上圖中還顯示了各種躍遷。受激躍遷（由光引起）用粗箭頭表示，而自發(fā)躍遷用細(xì)箭頭表示。更詳細(xì)地說(shuō)，躍遷如下 6Gj69Lr
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- 一些泵浦光如 980nm 波長(zhǎng)可以激發(fā)鉺離子從 能級(jí)1躍遷到 能級(jí)3。忽略相反方向的受激輻射 。 *Q`y'6S
- 從 能級(jí)3到 能級(jí)2有一個(gè)快速的非輻射躍遷。這與光學(xué)影響或光的發(fā)射無(wú)關(guān)，而是與多聲子發(fā)射有關(guān)。 =N?K)QD`
- 激光（或放大器）從 能級(jí)2躍遷到能級(jí)1，發(fā)射在 1.5μm 的光譜區(qū)域。而且，光可以被重新吸收，從能級(jí)1到能級(jí)2激發(fā)離子。 wM0P#+bA\
- 鐿離子也可以從能級(jí)4躍遷到能級(jí)5或通過受激或自發(fā)輻射向下躍遷。 n[c/L 8j
- 最后，這里可能有一個(gè)能量轉(zhuǎn)移，鐿離子從能級(jí)5到能級(jí)4的能量使鉺離子從能級(jí)1 躍遷到能級(jí)3。 {0J
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除了基態(tài)外，模型中只考慮了亞穩(wěn)態(tài)。例如，如果假設(shè)從能級(jí)3到能級(jí)2的非輻射傳輸速度是無(wú)限快的， 3 能級(jí)將被消除。 980nm 左右的鉺泵浦光將直接進(jìn)入能級(jí)2，同樣的情況也適用于能量傳遞過程。 6$'0^Ftm'
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能級(jí)粒子數(shù)表示為 n1 到 n5，取決于在光纖中的位置。一定離子類型的所有能級(jí)粒子數(shù)總和為 1。上述例子中，基態(tài)對(duì)應(yīng) n1=n4=1， n2=n3=n5=0。 ) mG
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為了計(jì)算光吸收或光放大的電子能級(jí)的粒子數(shù)，使用如下用戶定義的參數(shù)： EG
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- 對(duì)于自發(fā)躍遷（輻射躍遷或非輻射躍遷），當(dāng)躍遷速率與起始能級(jí)的粒子數(shù)成比例時(shí)，用戶指定起始能級(jí)中每個(gè)離子的躍遷速率。
- 對(duì)于光致躍遷（吸收或受激發(fā)射），使用波長(zhǎng)相關(guān)的有效躍遷。軟件自動(dòng)決定哪個(gè)光信道與某些躍遷相關(guān)。
- 可以有淬火過程，其中從某一起始能級(jí)到某個(gè)結(jié)束能級(jí)的躍遷率與開始能級(jí)的粒子數(shù)的平方或立方成比例。用戶定義比例常數(shù)。
- 對(duì)于能量傳輸，用戶指定兩個(gè)起始能級(jí)（可能相同）和兩個(gè)結(jié)束能級(jí)，以及比例系數(shù)。
在許多情況下，用具有以下特性的簡(jiǎn)化的增益模型： -guVl 4 V
- 除了基態(tài)外，只有一個(gè)亞穩(wěn)態(tài)激發(fā)能級(jí)，具有一定的上能級(jí)壽命 。
- 任何光子吸收都會(huì)把離子帶到激發(fā)態(tài)，自發(fā)或受激發(fā)射會(huì)把它們帶回到基態(tài)
即使存在多個(gè)激發(fā)能級(jí)，只要其中一個(gè)是亞穩(wěn)態(tài)的，另一些是非常短的壽命，這個(gè)模型也可以經(jīng)常應(yīng)用。 yS";
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例如，泵浦可能發(fā)生在短壽命的能級(jí)3，離子通過多聲子發(fā)射迅速轉(zhuǎn)移到亞穩(wěn)態(tài) 2 能級(jí)。 R1j)0b6cQ%
例如，這是在 980nm 光譜區(qū)域泵浦鉺的情況。只是在這種簡(jiǎn)化的模型中不能考慮諸如上轉(zhuǎn)換等額外的復(fù)雜情況。 l
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