| 小火龍果 | 2022-06-15 16:06 |
RP系列 激光分析設(shè)計(jì)軟件 | 光纖放大器與激光器建模第五部分1：簡介 2：光通道 3：功率傳播或場傳播 4：激光活性離子 5：放大器和激光器的連續(xù)波操作 6：放大和產(chǎn)生短脈沖 7：超短脈沖 8：使用自制軟件還是商業(yè)產(chǎn)品？ 以下是Paschotta 博士關(guān)于光纖放大器和激光器建模教程的第 5 部分。 第 5 部分：放大器和激光器的連續(xù)波操作 在本節(jié)中，您將學(xué)習(xí)如何計(jì)算光纖放大器和激光器在穩(wěn)定狀態(tài)下連續(xù)波操作期間出現(xiàn)的光功率。我們將始終只傳播光功率，而不是整個(gè)場（見第 3 節(jié)），以避免數(shù)值光束傳播的所有復(fù)雜性和相應(yīng)的更困難的邊界條件。幸運(yùn)的是，這種方法通常非常現(xiàn)實(shí)，因?yàn)楣饫w的引導(dǎo)特性導(dǎo)致沿光纖或多或少恒定的強(qiáng)度分布。 本節(jié)包含一些比較棘手的操作。但是請記住，只有當(dāng)您自己開發(fā)模擬軟件時(shí)，您才需要處理這些問題。使用某些現(xiàn)有軟件時(shí)，您可能只是喜歡獲得解決方案。 讓我們首先回顧第 3 節(jié)中某個(gè)光通道的光功率的微分方程：  局部增益gj(z)取決于激光活性離子的激發(fā)能級，而激發(fā)能級本身可能取決于與所有光通道相關(guān)的光強(qiáng)度。因此，我們需要為整個(gè)光纖的光功率和能級激發(fā)找到一個(gè)自洽的解決方案。 ASE 的方程必須再包含一項(xiàng)與自發(fā)發(fā)射相關(guān)的項(xiàng)——但當(dāng)然只是發(fā)射功率的一小部分仍然在光纖纖芯中引導(dǎo)。對于單模光纖和四級增益系統(tǒng)，事實(shí)證明只有本地增益和光通道帶寬與增加的功率相關(guān)。基于有限的角度接受范圍的純幾何推理由光纖的數(shù)值孔徑定義，結(jié)果證明僅適用于高度多模光纖。您可以在關(guān)于 ASE 的博客文章中找到更多相關(guān)信息。 計(jì)算局部增益 在研究這些方程的解之前，讓我們討論如何根據(jù)給定的通道光功率計(jì)算局部增益圖片。在基于頂帽強(qiáng)度分布的最簡單類型的模型中，對應(yīng)于光通道的強(qiáng)度可以計(jì)算為功率除以核心面積。對于任意強(qiáng)度分布，該過程有點(diǎn)復(fù)雜，即使我們假設(shè)強(qiáng)度分布的形狀是恒定的（例如，由于每個(gè)通道的單個(gè)光纖模式）：  圖 1： 將纖芯分成環(huán)。 • 假設(shè)強(qiáng)度僅存在徑向（但不是方位角）相關(guān)性，我們可以在數(shù)學(xué)上將光纖纖芯劃分為一組環(huán)（見圖 1），即具有一定徑向坐標(biāo)范圍的區(qū)域，其中強(qiáng)度變化不大。（如果還存在方位角相關(guān)性，我們還必須將環(huán)劃分為角部分。在非對稱波導(dǎo)的情況下，矩形網(wǎng)格可能更合適。） • 對于每個(gè)環(huán)，給定的光功率可以除以環(huán)的面積以獲得強(qiáng)度。 | |