雙包層光纖的泵浦吸收
關注創建者：墨光科技 創建時間：2020-09-30
雙包層光纖的泵浦吸收的實例教程
研究了雙包層光纖內泵浦光的吸收效應。采用圓包層纖芯摻雜的簡單結構，也可選擇D形包層結構，橫截面存在小部分斷層。圓包層結構簡單，但缺陷在于許多模式的泵浦吸收效率較弱。
圖1為yz平面的場振幅。對于簡單圓包層結構，纖芯區域內光束分布存在明顯的孔洞。
圖2為吸收后的強度分布。
文件：Pump absorption in double-clad fiber .fpw
研究了雙包層光纖內泵浦光的吸收效應。采用圓包層纖芯摻雜的簡單結構，也可選擇D形包層結構，橫截面存在小部分斷層。圓包層結構簡單，但缺陷在于許多模式的泵浦吸收效率較弱。
圖1為yz平面的場振幅。對于簡單圓包層結構，纖芯區域內光束分布存在明顯的孔洞。
圖2為吸收后的強度分布。
來自武漢墨光微信公眾號
我們在外包層中引入人工吸附，模擬外包層的損耗，這種損耗通常會發生在外邊界。
由于泵浦包層的高數值孔徑(0.4)，因此數值分辨率需要相對較高。我們使用0.47um 的橫向分辨率和3.3 um 的縱向分辨率。
結果
最初，我們假設泵浦包層 為圓形， 摻雜 核心為居中 。對于纖芯吸收，我們假設為 100 dB/m，這比 有點超出 實際情況，但這樣我們 就 可以使用更短的光纖長度 (500 mm)，從而節省計算時間。
圖1顯示了幅度分布在光纖中的演變過程。我們可以看到，強度分布在纖芯區域形成了一個“洞”。這是眾所周知的效應，即在一定長度的光纖中，功率主要集中在泵浦吸收很弱的模式中。因此使用更長的光纖沒有多大幫助。
圖1: 圓形泵浦包層沿光纖的振幅分布。
圖1中的紅色實心曲線顯示了泵浦功率的衰減情況。這可以與“原始”分析預計的結果(虛線)相比較，其中假設根據纖芯和包層面積之比的恒定吸收系數。傳播一段時間后，由于上述影響，兩條曲線明顯不同。
圖2顯示了光纖末端的強度分布。纖芯和包層邊界用灰色圓圈表示。
圖2:光纖末端的強度分布。
可以通過使用 D 形泵浦包層來提高泵浦的吸收率：本質上，我們在泵浦包層的頂部切掉一部分。這就降低了光纖的對稱性，從而避免了低纖芯重疊的螺旋模式。圖3和圖4顯示了結果。泵浦強度在橫向上的分布更加均勻，而泵浦吸收率現在甚至比根據“原始”的估計值稍好。
圖3:D 形泵浦包層沿光纖的振幅分布。
圖4:光纖末端的強度分布。
當然，我們現在還可以研究一些改進的情況，例如使用八邊形泵浦包層、偏心纖芯、彎曲光纖等。這樣就可以優化不同設計的雙包層光纖。
展開 該范例為單模光纖放大器腳本程序的修改版。設定泵浦光在多模雙包層光纖內包層傳輸,信號光在單模纖芯內傳輸。泵浦功率增加至10W。若泵浦吸收急劇減弱,可采用長光纖,選擇975nm為泵浦波長,增加摻雜濃度。
該模型已隱含假設,橫向泵浦強度分布在傳播過程中為常量。這需要光纖中極強的模態混疊,可將光纖呈徑向對稱設計。
此案例中未考慮放大的自發輻射。因此,若降低輸入信號功率,單通道增益較高,模式失效。
包層泵浦光纖放大器
文件：Yb amplifier, cladding-pumped .fpw
(對應表格操作文件Yb amplifier, cladding-pumped . fpi)
該范例為單模光纖放大器腳本程序的修改版。設定泵浦光在多模雙包層光纖內包層傳輸，信號光在單模纖芯內傳輸。泵浦功率增加至10W。若泵浦吸收急劇減弱，可采用長光纖，選擇975nm為泵浦波長，增加摻雜濃度。
該模型已隱含假設，橫向泵浦強度分布在傳播過程中為常量。這需要光纖中極強的模態混疊，可將光纖呈徑向對稱設計。
此案例中未考慮放大的自發輻射。因此，若降低輸入信號功率，單通道增益較高，模式失效。
展開 
雙包層光纖的泵浦吸收的相關專題、標簽、搜索
雙包層光纖的泵浦吸收的最新內容
在 這里 ， 我們 將 展示了如何利用 RP Fiber Power 來分析和優化雙包層光纖設計。由于這涉及到一些復雜的細節，因此 RP Fiber Power 的 高度 靈活性對于 完成 這項任務至關重要。
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 吸收率會因為 泵浦包層的 某 些模式與摻雜 光纖 纖芯有 微 弱重疊 而降低
（b）光纖耦合器，雙包層光纖，多芯光纖，平面光波導
可以模擬雙包層光纖中的泵浦吸收，研究光束在光纖耦合器中的傳播，光在錐形光纖中的傳播，分析光纖彎曲的影響，放大器中的交叉飽和效應，泄漏模式等。
因此，最大化雙包層光纖中的泵浦吸收通常是有益的。
一種直接的方法是使泵包層盡可能小。當然，這增加了對泵浦光束質量的限制。數值孔徑（即泵浦包層和外包層之間的折射率對比）越高，該問題就越不嚴重。
另一種方法是使摻雜光纖纖芯盡可能大，從而減小泵浦包層與纖芯的面積比。限制通常是由需要穩健的單模信號傳播來設定的，這對于大纖芯來說更加困難（參見關于大模面積光纖的百科全書文章）。
該范例為單模光纖放大器腳本程序的修改版。設定泵浦光在多模雙包層光纖內包層傳輸,信號光在單模纖芯內傳輸。泵浦功率增加至10W。若泵浦吸收急劇減弱,可采用長光纖,選擇975nm為泵浦波長,增加摻雜濃度。
該模型已隱含假設,橫向泵浦強度分布在傳播過程中為常量。這需要光纖中極強的模態混疊,可將光纖呈徑向對稱設計。
此案例中未考慮放大的自發輻射。因此,若降低輸入信號功率,單通道增益較高,模式失效。
研究了雙包層光纖內泵浦光的吸收效應。采用圓包層纖芯摻雜的簡單結構，也可選擇D形包層結構，橫截面存在小部分斷層。圓包層結構簡單，但缺陷在于許多模式的泵浦吸收效率較弱。
圖1為yz平面的場振幅。對于簡單圓包層結構，纖芯區域內光束分布存在明顯的孔洞。
圖2為吸收后的強度分布。
光纖耦合器、雙包層光纖、多芯光纖、平面波導
模擬雙包層光纖的泵浦吸收,光纖耦合器的光束傳輸, 光在錐形光纖的傳輸, 分析彎曲的影響, 放大器中的交叉飽和影響, 泄漏模式等。
文件：Pump absorption in double-clad fiber .fpw
研究了雙包層光纖內泵浦光的吸收效應。采用圓包層纖芯摻雜的簡單結構，也可選擇D形包層結構，橫截面存在小部分斷層。圓包層結構簡單，但缺陷在于許多模式的泵浦吸收效率較弱。
圖1為yz平面的場振幅。對于簡單圓包層結構，纖芯區域內光束分布存在明顯的孔洞。
圖2為吸收后的強度分布。
包層泵浦光纖放大器
文件：Yb amplifier, cladding-pumped .fpw
(對應表格操作文件Yb amplifier, cladding-pumped . fpi)
該范例為單模光纖放大器腳本程序的修改版。設定泵浦光在多模雙包層光纖內包層傳輸，信號光在單模纖芯內傳輸。泵浦功率增加至10W。若泵浦吸收急劇減弱，可采用長光纖，選擇975nm為泵浦波長，增加摻雜濃度。
案例研究
單獨頁面上描述的示例案例
第一組示例說明了模式求解器的功率和數值光束傳播：
o 計算光纖模式
o 鍺硅酸鹽光纖的模式，計算色散
o 將光線發射到多模光纖中
o 在大模場區域光纖中彎曲效應
o 非線性自聚焦
o 未對準輸入光束的光演變
o 在雙包層光纖中的泵浦吸收
o 錐形光纖中的光
o 光纖耦合器
o 光纖布拉格光柵中的模式耦合
o 主動Q開關Nd：YAG激光器（固體激光系統
示例案例展示了關于未對準輸入光束的光演變，雙包層光纖中的泵浦吸收以及光纖錐形區域中光的行為的研究。
請參閱我們的演示視頻了解數值光束傳播。
方便的交互式光束分布查看器使您可以輕松檢查任何計算出的光束分布。
激光活性離子
通常，人們使用相對簡單的標準增益模型。 然而，對于更復雜的激光離子，用戶可以自由地定義激光活性離子的能級方案和引起這些能級之間躍遷的各種過程。
