本
教程包含以下部分:
s/tLY/U/ 1:簡(jiǎn)介
HG;;M6 2:光通道
|%C2 cx 3:功率傳播或場(chǎng)傳播
Z)s
!p 4:
激光活性離子
!0W(f.A{K 5:放大器和
激光器的連續(xù)波操作
)X0=z1$ 6:放大和產(chǎn)生短脈沖
k( :Bl 7:超短脈沖
a+E
8s7C/D 8:使用自制
軟件還是商業(yè)產(chǎn)品?
s<zN`&t 以下是Paschotta 博士關(guān)于
光纖放大器和激光器建模教程的第 2 部分。
wa8jr5/k" t`Kpbfk 第 2 部分:光通道
QPVi& *8_ 在光纖放大器或光纖激光器的定量
模型中,我們需要以某種方式描述在光纖中傳播的光。具體應(yīng)該如何做,很大程度上取決于具體情況。
J"C9z{[Z& 在大多數(shù)情況下,我們處理的是不同
波長(zhǎng)的不同光波——例如,泵浦波和信號(hào)波。在更復(fù)雜的情況下,我們可能有多個(gè)泵浦和信號(hào)波,也可能有來(lái)自放大自發(fā)發(fā)射(ASE) 的光(請(qǐng)參閱我們的光纖放大器教程的第 4 節(jié))。
-D~K9u]U_ 盡管原則上可以將整個(gè)光場(chǎng)描述為一個(gè)整體,但區(qū)分一些我們稱之為光通道的數(shù)量通常是非常明智的。在放大器模型中,我們可能有
ZAr6RRv ^ • 一個(gè)或多個(gè)泵通道,
ZaYiby@Ci • 一個(gè)或多個(gè)信號(hào)通道,
uO]D=Z\S( • 通常在 10 到 100 個(gè) ASE 通道之間。
\J+a7N8m, 我們將 ASE 光分成具有不同波長(zhǎng)的多個(gè)通道,通常使用等距的波長(zhǎng)值。每個(gè) ASE 通道代表一些窄波長(zhǎng)區(qū)域,其中
光子能量和躍遷橫截面等屬性近似恒定。當(dāng)然,在某些情況下 ASE 可以完全忽略——例如,當(dāng)放大器增益太低而 ASE 不重要并且人們對(duì)那個(gè)低電平 ASE 不感興趣時(shí)。
^Kz?SO 泵和信號(hào)通道通常被認(rèn)為是單色的。對(duì)于這些,通常不考慮自發(fā)輻射。在寬帶信號(hào)的情況下,當(dāng)然可以再次使用具有不同波長(zhǎng)的通道
陣列。
NftnbsTmy 圖 1: 摻鉺光纖放大器模型中的光通道。
wH ,PA: 例如,圖 1 顯示了為一個(gè)簡(jiǎn)單的摻鉺光纖放大器模型選擇的光通道。ASE 通道的波長(zhǎng)范圍為 1520 nm 至 1600 nm,間距為 5 nm。兩個(gè)信號(hào)通道也在該波長(zhǎng)范圍內(nèi),但分別處理:我們僅考慮這些信號(hào)輸入,而僅考慮 ASE 通道的自發(fā)發(fā)射。
\}$|Uo$O 另一個(gè)重要方面是傳播方向。每個(gè)光通道描述的光要么從左側(cè)傳播到右側(cè)(我們稱之為正向),反之亦然(反向)。
FOQ-KP\=, WqA)V,E 每個(gè)光通道僅代表一個(gè)傳播方向。
3Y)&[aj 在許多情況下,某些波長(zhǎng)的光在兩個(gè)方向上傳播。例如,可能有一個(gè)雙通放大器或一個(gè)線性激光諧振器。在有源光纖的一端或兩端,光可能會(huì)被反射,我們用一些反射率定量地描述了這一點(diǎn),這當(dāng)然取決于光通道(通常是由于波長(zhǎng)依賴性)。在許多情況下,反射是直接發(fā)生在光纖端(例如,由于裸端的菲涅耳反射)還是發(fā)生在更大的距離(例如,使用額外的無(wú)源光纖制成的環(huán)形反射器)并不重要。只有反射率是相關(guān)的,即返回多少光。
8J3#(aBm 總之,一個(gè)光通道的特點(diǎn)是
q-(~w!e • 它的波長(zhǎng)(可能是窄波長(zhǎng)區(qū)域的中心波長(zhǎng))
.b,\.0N • 它的帶寬(對(duì)于 ASE 通道,但不適用于單色泵浦或信號(hào)通道)
7Mh'x:p • 它的傳播方向(向前或向后)
v#?DWeaFS_ • 它在光纖中的空間特性——將在下一節(jié)中討論。
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