| 小火龍果 |
2022-05-24 11:32 |
RP系列 激光分析設(shè)計(jì)軟件 | 光纖放大器設(shè)計(jì)第三部分
光纖放大器的教程包含以下十個(gè)部分： -AN5LE9-
1、光纖中的稀土離子 $0R5 ]]db)
2、增益和泵浦吸收 UD=[::##
3、穩(wěn)態(tài)的自洽解 Kr?<7vMT5
4、放大的自發(fā)發(fā)射 D-FT3Culw
5、正向和反向泵浦 U+R9bn
6、用于大功率操作的雙包層光纖 sJ{r+wY
7、納秒脈沖光纖放大器 }kG>6_p?
8、超短脈沖光纖放大器 E W`3$J;
9、光纖放大器噪聲 tA]u=-_h
10、多級(jí)光纖放大器 0avtfQ +f
接下來是Paschotta 博士關(guān)于光纖放大器教程的第3部分： {n&GZG"f
n&,X ']z.
局部增益的總增益 * cZ 7?
一旦我們知道沿光纖的局部增益系數(shù)，光纖放大器的無量綱總增益可以通過對(duì)整個(gè)光纖長度的積分來計(jì)算： 7K ~)7U
[attachment=112586] 您可以將其乘以 4.343 以獲得以分貝為單位的值，或取其指數(shù)以獲得功率放大系數(shù)。 }@"v7X $
自洽穩(wěn)態(tài)解決方案 *R}p9;dpO
一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)擺在面前：如何計(jì)算穩(wěn)態(tài)下的整體增益？上面的等式似乎很容易，但是如何知道光纖中所有位置所需的增益系數(shù)呢？畢竟，這些取決于當(dāng)?shù)氐谋煤托盘?hào)功率，而我們還不知道這些！它們又取決于未知的激發(fā)密度。顯然，我們需要為光纖中所有位置的光功率和激發(fā)密度找到一個(gè)自洽的解決方案。 W[ R`],x`
在某些情況下，這相對(duì)容易獲得。例如，如果您只有一個(gè)共同傳播的泵浦和信號(hào)，您可以計(jì)算輸入端的激發(fā)密度，從中獲得局部泵浦吸收和信號(hào)增益，并用它來將功率小步傳播到光纖中。在那里，再次計(jì)算激發(fā)密度、增益和吸收等；只需重復(fù)此過程，直到到達(dá)光纖末端。 8 "TlWHF`
具有反向傳播信號(hào)和泵浦的情況并不一定很困難，除非有多個(gè)波。 #"8 'y
對(duì)于反向傳播的信號(hào)和泵，有點(diǎn)困難，但可以使用拍攝算法。從信號(hào)輸入的一端開始，并對(duì)剩余的泵浦功率進(jìn)行粗略估計(jì)。（這取決于光纖的激發(fā)，目前尚不清楚。）然后將泵浦功率與信號(hào)一起傳播到另一端。（泵浦功率會(huì)朝那個(gè)方向增長；你向后傳播�。┰谛盘�(hào)輸出端，您通常會(huì)發(fā)現(xiàn)泵浦功率與實(shí)際注入的泵浦功率不匹配。但是，您可以改進(jìn)您的猜測(cè)并重復(fù)該過程，直到您獲得自洽的解決方案。 +koW3>
當(dāng)你有多個(gè)反向傳播波時(shí)，真正的麻煩就來了。例如，即使您只注入一個(gè)泵浦波并且沒有信號(hào)，您也可能通過放大的自發(fā)發(fā)射（參見第 4 部分）獲得強(qiáng)光，并在兩個(gè)方向上傳播。原則上，可以推廣上述射擊算法，但這涉及多維尋根。所涉及的指數(shù)依賴性并沒有讓這變得更容易...... $4*gi&
松弛方法的挑戰(zhàn)是獲得快速可靠的收斂。 Ii# +JY0k
還有其他算法，例如松弛方法，其中一種使用激勵(lì)密度的估計(jì)分布傳播功率，然后更改這些以減少誤差。挑戰(zhàn)在于如何使這些程序很好地收斂，即既快速又可靠。在這里，可靠性相當(dāng)難以獲得，因?yàn)榇祟愃惴ǖ男袨榭赡軙?huì)受到放大器的各種參數(shù)的強(qiáng)烈影響。 - (7oFOtg
由于這部分真的很難，您可能會(huì)非常喜歡擁有一個(gè)為您完成這項(xiàng)工作的軟件。例如，我們的RP Fiber Power軟件使用了一種非常精細(xì)的算法，可以快速可靠地完成工作。作為用戶，您只需提供所有輸入并毫不費(fèi)力地獲得解決方案。 =d+`xN *
p2U6B
示例案例：摻鐿光纖放大器 !1%Sf.`!_
例如，考慮一個(gè)摻鐿光纖放大器，在 940 nm 處泵浦功率為 1 W，在 1030 nm 處輸入信號(hào)為 1 mW： [)?9|yY"`
[attachment=112587] 圖 1： 沿?fù)借O光纖放大器長度的光功率。 U{qwhz(
| |