摻釔光纖激光器
關注創建者：墨光科技 創建時間：2020-07-28
摻釔光纖激光器的實例教程
摻釔光纖激光器
文件：Yb fiber laser .fpw 及 Yb fiber laser .cf .fpw
(對應表格操作文件Yb fiber laser . fpi)
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。
Yb fiber laser .cf .fpw 包含用戶自定義項，可靈活編輯輸入參量。
展開 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。
Yb fiber laser ．cf ．fpw 包含用戶自定義項，可靈活編輯輸入參量。
展開 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,975nm處出現激光輻射,發射截面較大。然而,對于長光纖,激光波長突然跳轉至1030nm,發射長波長激光,這主要由于975nm的激光的二次吸收(此處具有較高的吸收截面)。這一特性為三能級激光系統的顯著特征。
展開 文件：Yb fiber laser , automatic lambda .fpw
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，975nm處出現激光輻射，發射截面較大。然而，對于長光纖，激光波長突然跳轉至1030nm，發射長波長激光，這主要由于975nm的激光的二次吸收（此處具有較高的吸收截面）。這一特性為三能級激光系統的顯著特征。
展開 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。
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該模型表明,RP Fiber Power軟件如何對含有復雜能級結構的激光器或放大器進行設計。
設定光纖激光器具有以下特性:
光纖為氟鋯酸鹽玻璃,摻雜銩離子。由于ZBLAN玻璃的低聲子能量,3H4和3F2為亞穩態能級。(未被多聲子躍遷所猝滅)
銩離子在吸收3個1140nm泵浦聲子后被激發至高電子能級。由高能級受激輻射至基態,并產生480nm的藍光。
光纖左端面為全反射鏡,右端面為反射率為
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。
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。
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。
（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。
該程序是用于計算光纖模式特性較為復雜的案例。采用摻鍺的多模光纖,一定鍺濃度下超高斯橫向分布。纖芯折射率位于硅與鍺之間,取決于鍺含量。硅與鍺的折射率可由Sellmeier定理計算,與波長有關,需要進行色散計算。模式求解方法(2．5節)提供了相關函數,可計算所有模式的有效折射率、群折射率、群速度色散等。
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。
