摻釔光纖放大器
關注創建者：墨光科技 創建時間：2020-06-23
摻釔光纖放大器的實例教程
（備注：若采用無源光纖，則該文件及以下案例文件將無法運行。）
該程序有助于學習軟件基礎操作。設計了一種簡單的摻釔光纖放大器。
泵浦光與信號光均在單模光纖內傳輸。每列波象征一個光通道。腳本程序定義了高斯分布及給定半徑下的模式分布。
在此模型中，未考慮放大的自發輻射。因此，若降低輸入光功率，單通道增益較高，模式失效。
腳本程序可繪制以下圖形：
光功率與光纖位置的關系曲線。
信號輸出功率與泵浦功率，或信號輸入功率，或光纖長度的函數關系。
橫向與徑向分布取決于摻雜與強度分布。
文件：Yb amplifier, simple model .fpw
(對應表格操作文件Yb amplifier, simple model .fpi)
(備注：若采用無源光纖，則該文件及以下案例文件將無法運行。)
該程序有助于學習軟件基礎操作。設計了一種簡單的摻釔光纖放大器。
泵浦光與信號光均在單模光纖內傳輸。每列波象征一個光通道。腳本程序定義了高斯分布及給定半徑下的模式分布。
在此模型中，未考慮放大的自發輻射。因此，若降低輸入光功率，單通道增益較高，模式失效。
腳本程序可繪制以下圖形：
光功率與光纖位置的關系曲線。
信號輸出功率與泵浦功率，或信號輸入功率，或光纖長度的函數關系。
橫向與徑向分布取決于摻雜與強度分布。
微信公眾號：武漢墨光
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文件：Parabolic pulses in Yb amplifier .fpw
Parabolic pulses in Yb amplifier .cf .fpw
(對應表格操作文件Parabolic pulses in Yb amplifier .fpi)
該范例為摻釔光纖放大器中超短脈沖的放大。光纖為正常色散模式。
選擇非啁啾高斯脈沖為初始脈沖。在光纖內傳播中，脈沖呈現上轉換，帶寬增加，脈沖寬度增加。脈沖大致呈拋物線型。這是parabolic pulses的由來。脈沖近似相同（帶寬增加較小時，脈沖形狀不變），但由于增益帶寬有限，非穩定放大增益，脈沖存在偏差（主要由于增益飽和）。
需要考慮非線性效應產生的受激拉曼散射，不深究各參量的影響。
圖形如下所示：
圖1為時域脈沖圖形。
圖2為頻域脈沖圖形。
圖3為脈沖能量、增益帶寬、脈寬與傳輸位置關系。
圖4為峰值功率、脈沖寬度受色散補償的影響，取決于二階色散。這也表明，采用色散補償器，可將色散補償至四階。
Parabolic pulses in Yb amplifier .cf .fpw包含用戶自定義項，可靈活編輯輸入參量。
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展開 因為光纖僅存在單模，故本范例僅有此模式。
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文件：Stimulated Raman scattering in Yb amplifier .fpw
該范例為摻釔放大器中超短脈沖的放大。由于光纖中非線性效應較強，受激拉曼散射明顯：光纖端面處，大部分光能量因拉曼效應移至低頻（長波）。
圖形如下所示：
圖1為泵浦功率的變化。
圖2為時域脈沖圖形。
圖3為頻域脈沖圖形。
圖4為脈沖的光譜圖。
圖5為光纖內光譜的變化圖形。
圖6為各脈沖參量與傳輸位置關系。
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摻釔光纖放大器的最新內容
RP Fiber Power 是一款用于設計和優化光纖設備的功能強大的建模軟件，用于設計和優化光纖器件 - 特別是光纖放大器和激光器以及其他類型的波導激光器，還有光纖耦合器，多芯光纖，螺旋芯光纖和錐形光纖等。
摻鉺光纖放大器以其獨有的優勢確立了其在光通信領域的地位，對于全光通信技術的發展有著重要的意義。摻鉺光纖中的自發輻射噪聲是影響摻鉺光纖放大器工作性能的重要因素；同時作為摻鉺光纖激光器的起振源
采用摻釔光纖放大器的簡單模型。對于光纖的起始點,設定具有一定泵浦與信號功率的穩定狀態。然后設定超高斯型的信號脈沖,占有絕大部分能量。由于在放大期間,增益突然急劇下降,輸出脈沖的形狀本身存在畸變。
該模型為短腔鉺釔共摻光纖激光器,975nm泵浦光束激發鉺離子與釔離子。鉺離子的激活能量轉移至鉺離子。
此類激光器也可在無釔離子情況下運行,可通過設置釔離子的濃度為0即可。然而,此時泵浦吸收非常有限,導致輸出功率較低。(由于光纖長度短,摻雜濃度有限所致)隨著鉺離子的摻雜,能量吸收更充分,激光轉換效率極大增加。然而,在高泵浦功率下,能量轉移效率達到極限,限制了輸出功率。
多個等間隔信號入射至摻鉺光纖放大器。各信號具有不同的增益值及輸出功率。同時,圖2為噪聲指數。對于長波長,重吸收效應較弱,噪聲指數較低。
該范例與自發輻射放大的摻鉺放大器的腳本程序相似,對于鉺離子采用了更復雜的模型,并包括上轉換效應。激光上能級離子躍變相互作用,其中一個離子躍遷至基態,而另外一個離子躍遷至高能態,瞬間返回至初始能級。實際上,破壞一個激發躍遷,整個光放大也會稍微減少。
該范例與自發輻射放大摻釔放大器的腳本程序相似,僅采用鉺離子取代釔元素。采用鋁硅酸鹽光纖的數據。因為在980nm處不存在泵浦吸收,故采用泵浦光1470nm的模型。
在此腳本程序中,設定鉺離子具有理想的特性。這意味著不存在猝滅及能量轉移過程。若考慮此效應則會使模型非常復雜。
該范例為摻釔光纖激光器模型,可自動計算激光器輸出波長。因此,需定義多個信道,波長間隔為5nm,軟件將分析給定條件下哪個信道輻射激光。(兩個信道具有相似增益的情況下將出現問題)
腳本程序設定了laser_wavelength()用戶自定義函數,分析輻射信道,通常此信道具有較高的輸出功率。
圖3中可新奇的觀察到光纖長度的變化。對每一點需重新計算激光器波長,確實發生了變化。對于短光纖
該范例為摻釔光纖激光器的簡單模型。泵浦與信號光均在單模光纖內傳輸。
腳本程序中，通過插入對象函數set＿R（），將放大器模型轉換為激光器模型。設定光纖左端面對信號光（激光）全反射（光纖布拉格光柵效應），輸出光纖端面具有4％的反射率（裸纖端面的菲涅爾反射效應）。
在模型中需簡單定義激光波長。若無定義波長的光學組件，激光器通常輸出增益更大的工作波長。這是一個非常復雜的范例，可自動計算激光輸出波長。
設計了一種簡單的摻釔光纖放大器。
泵浦光與信號光均在單模光纖內傳輸。每列波象征一個光通道。腳本程序定義了高斯分布及給定半徑下的模式分布。
在此模型中，未考慮放大的自發輻射。因此，若降低輸入光功率，單通道增益較高，模式失效。
腳本程序可繪制以下圖形：
光功率與光纖位置的關系曲線。
設計了一種簡單的摻釔光纖放大器。
泵浦光與信號光均在單模光纖內傳輸。每列波象征一個光通道。腳本程序定義了高斯分布及給定半徑下的模式分布。
在此模型中，未考慮放大的自發輻射。因此，若降低輸入光功率，單通道增益較高，模式失效。
腳本程序可繪制以下圖形：
光功率與光纖位置的關系曲線。
信號輸出功率與泵浦功率，或信號輸入功率，或光纖長度的函數關系。
