RP 系列激光分析設(shè)計(jì)軟件 | 示例案例：雙包層光纖中的泵浦吸收

在這里，我們將展示了如何利用 RP Fiber Power 來分析和優(yōu)化雙包層光纖設(shè)計(jì)。由于這涉及到一些復(fù)雜的細(xì)節(jié)，因此 RP Fiber Power 的高度靈活性對(duì)于完成這項(xiàng)任務(wù)至關(guān)重要。
模型的描述:
我們考慮將雙包層光纖用于大功率光纖激光器和放大器。眾所周知，注入到泵浦包層中的泵浦光的吸收率會(huì)因?yàn)楸闷职鼘拥哪承┠Ｊ脚c摻雜光纖纖芯有微弱重疊而降低。我們對(duì)此進(jìn)行了更深入的調(diào)查。
注意，基于模式的方法不太適合這種分析。一個(gè)原因是泵浦包層可以有非常多的模式。另一個(gè)原因是為了改善泵浦吸收，通常會(huì)使用一些減弱共模的方法。在這種情況下，運(yùn)行良好的模式解算器將很難開發(fā)，并且需要大量的計(jì)算時(shí)間。
因此，在這種情況下，數(shù)值光束傳播是一種更實(shí)用的方法。然而，這也并非易事：
為了切合實(shí)際，我們需要構(gòu)建一種輸入泵浦波，這種泵浦波相當(dāng)不連貫，但仍具有足夠的空間相干性，以便高效發(fā)射，在本示例中，我們的構(gòu)造如下：
● 我們從一個(gè)具有真實(shí)強(qiáng)度分布(僅限于泵浦包層)但具有隨機(jī)光學(xué)相位的場開始。這將導(dǎo)致巨大的光束發(fā)散，從而只有較小部分功率可以發(fā)射到泵浦包層中。
● 然后，我們對(duì)該場進(jìn)行傅里葉變換，濾除高頻成分(對(duì)應(yīng)于較大的傳播角)，并將其轉(zhuǎn)換回來。
● 我們?cè)诳臻g域中再次對(duì)此進(jìn)行過濾。
這些操作需要一些腳本代碼:

復(fù)制代碼

defarray A0%[0, (N - 1) * dr, dr; 0, (N - 1) * dr, dr] (periodic) C[,-1e?
defarray A0_f%[0, (N - 1) * dr, dr; 0, (N - 1) * dr, dr] (periodic) 4!|ar?Zy
w0 := 15 um { beam size parameter } PS1~6f"D
sg(x2) := exp(-x2^4)  { normalized super-Gaussian function } YT8`Vz$+
calc J6P Tkm}^
  begin Ca|;8ggf
    { Calculate the initial beam profile: low spatial coherence, s:H1v&t,<
      but high enough for efficient launching} )YnN9"8
    var f_max, f_m; WKML#U]5T
    { First step: totally random amplitudes within the cladding } X9wi:
    for x := -r_max to +r_max step dr do n4,J#h/
      for y := -r_max to +r_max step dr do .m51/X&*n
         A0%[x, y] := if x^2 + y^2 < r_cl^2 and y < y_cut then H0 t1& :
           rnd(-1) + i * rnd(-1); u>Hx#R<*%
    { Filter out higher spatial frequency components } v2R:=d ')>
    FFT_n(A0%[], A0_f%[], +1); Qg=~n:j
    df := 1 / (2 * r_max); r>o6}Mx$
    f_max := 0.5 * N * df; :f:C*mYvu
    f_m := NA_cl / lambda; { maximum allowed spatial frequency } Z0KA4O$eL
    for fx := -f_max to +f_max step df do k=}hY+/=
      for fy := -f_max to +f_max step df do 39#>C~BOl
        A0_f%[fx, fy] := sg((fx^2 + fy^2) / f_m^2) * A0_f%[fx, fy];