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登錄光纖耦合器的案例
光纖環形鏡FBG傳感器
應用
l遙感
lFBG傳感器合成
l溫度,應力和應變傳感
l土木工程,如橋梁,管道,結構
l多方向數據傳感
綜述
光纖環形鏡配置已應用到各個方面中,其中一個重要的應用是傳感。在光纖環形鏡中插入光纖布拉格光柵(FBG)后,可利用環形鏡的切換功能來增強傳感和訪問能力。寬帶LED或白光源照進FBG環形鏡,可以在FBG中心波長處產生連續波(CW)光信號,這種光信號可以通過控制環路內的移相器從環路的兩側進行訪問。CW光波長隨FBG的環境條件(包括溫度,應力和應變)而變化。
FBG環形鏡傳感器布局
優點
lFBG光纖環形鏡傳感器可用于任何遠程位置不同參數的檢測,并可通過單模光纖傳輸感應數據。
l通過控制移相器的相位,可以從傳輸系統的兩側訪問所檢測的數據。
l OptiSystem軟件允許用戶研究FBG光纖環形鏡傳感器中不同參數對整體性能的影響。
l使用OptiSystem軟件可以進行FBG參數合成。
仿真說明
圖1顯示了用于在OptiSystem中進行FBG光纖環形鏡傳感器數值仿真的布局。低成本寬帶LED可用于探測傳感器。LED燈光通過一個循環器和一個3-dB光纖耦合器在兩個方向上發射到環路中。FBG在其定義的帶寬和中心頻率內,反射環路每個方向上的光信號。FBG還允許傳輸其帶寬之外的光信號,且不改變它們的傳播方向。一旦反射和傳輸的場返回到3-dB光纖耦合器的輸出端口,它們就會加強,消減或部分地干擾,這取決于3-dB光纖耦合器的每個輸出端口處的兩個場之間的相位差。如果兩個場之間的相位差為0°,則光信號將通過環路傳輸并出現在3-dB光纖耦合器的另一個輸入端口(標記為2)。但是,如果兩個場之間的相位差為180°,則光信號被反射回3dB光纖耦合器的輸入端口(標記為1)。任何其他相位差都會導致光信號出現在兩個端口上。
展開 光纖環形鏡FBG傳感器
應用
l遙感
lFBG傳感器合成
l溫度,應力和應變傳感
l土木工程,如橋梁,管道,結構
l多方向數據傳感
綜述
光纖環形鏡配置已應用到各個方面中,其中一個重要的應用是傳感。在光纖環形鏡中插入光纖布拉格光柵(FBG)后,可利用環形鏡的切換功能來增強傳感和訪問能力。寬帶LED或白光源照進FBG環形鏡,可以在FBG中心波長處產生連續波(CW)光信號,這種光信號可以通過控制環路內的移相器從環路的兩側進行訪問。CW光波長隨FBG的環境條件(包括溫度,應力和應變)而變化。
FBG環形鏡傳感器布局
優點
lFBG光纖環形鏡傳感器可用于任何遠程位置不同參數的檢測,并可通過單模光纖傳輸感應數據。
l通過控制移相器的相位,可以從傳輸系統的兩側訪問所檢測的數據。
l OptiSystem軟件允許用戶研究FBG光纖環形鏡傳感器中不同參數對整體性能的影響。
l使用OptiSystem軟件可以進行FBG參數合成。
仿真說明
圖1顯示了用于在OptiSystem中進行FBG光纖環形鏡傳感器數值仿真的布局。低成本寬帶LED可用于探測傳感器。LED燈光通過一個循環器和一個3-dB光纖耦合器在兩個方向上發射到環路中。FBG在其定義的帶寬和中心頻率內,反射環路每個方向上的光信號。FBG還允許傳輸其帶寬之外的光信號,且不改變它們的傳播方向。一旦反射和傳輸的場返回到3-dB光纖耦合器的輸出端口,它們就會加強,消減或部分地干擾,這取決于3-dB光纖耦合器的每個輸出端口處的兩個場之間的相位差。如果兩個場之間的相位差為0°,則光信號將通過環路傳輸并出現在3-dB光纖耦合器的另一個輸入端口(標記為2)。但是,如果兩個場之間的相位差為180°,則光信號被反射回3dB光纖耦合器的輸入端口(標記為1)。任何其他相位差都會導致光信號出現在兩個端口上。
展開 光纖環形鏡FBG傳感器
應用
? 遙感
? FBG傳感器合成
? 溫度,應力和應變傳感
? 土木工程,如橋梁,管道,結構
? 多方向數據傳感
綜述
光纖環形鏡配置已應用到各個方面中,其中一個重要的應用是傳感。在光纖環形鏡中插入光纖布拉格光柵(FBG)后,可利用環形鏡的切換功能來增強傳感和訪問能力。寬帶LED或白光源照進FBG環形鏡,可以在FBG中心波長處產生連續波(CW)光信號,這種光信號可以通過控制環路內的移相器從環路的兩側進行訪問。CW光波長隨FBG的環境條件(包括溫度,應力和應變)而變化。
FBG環形鏡傳感器布局
優點
? FBG光纖環形鏡傳感器可用于任何遠程位置不同參數的檢測,并可通過單模光纖傳輸感應數據。
? 通過控制移相器的相位,可以從傳輸系統的兩側訪問所檢測的數據。
? OptiSystem軟件允許用戶研究FBG光纖環形鏡傳感器中不同參數對整體性能的影響。
? 使用OptiSystem軟件可以進行FBG參數合成。
仿真說明
圖1顯示了用于在OptiSystem中進行FBG光纖環形鏡傳感器數值仿真的布局。低成本寬帶LED可用于探測傳感器。LED燈光通過一個循環器和一個3-dB光纖耦合器在兩個方向上發射到環路中。FBG在其定義的帶寬和中心頻率內,反射環路每個方向上的光信號。FBG還允許傳輸其帶寬之外的光信號,且不改變它們的傳播方向。一旦反射和傳輸的場返回到3-dB光纖耦合器的輸出端口,它們就會加強,消減或部分地干擾,這取決于3-dB光纖耦合器的每個輸出端口處的兩個場之間的相位差。如果兩個場之間的相位差為0°,則光信號將通過環路傳輸并出現在3-dB光纖耦合器的另一個輸入端口(標記為2)。
展開 光纖環形鏡FBG傳感器
一旦反射和傳輸的場返回到3-dB光纖耦合器的輸出端口,它們就會加強,消減或部分地干擾,這取決于3-dB光纖耦合器的每個輸出端口處的兩個場之間的相位差。如果兩個場之間的相位差為0°,則光信號將通過環路傳輸并出現在3-dB光纖耦合器的另一個輸入端口(標記為2)。但是,如果兩個場之間的相位差為180°,則光信號被反射回3dB光纖耦合器的輸入端口(標記為1)。任何其他相位差都會導致光信號出現在兩個端口上。當相移等于180°或0°時,反射或透射的產生的光信號是以FBG中心頻率(1550nm)為中心的連續波(CW),其20dB線寬為90GHz(0.72nm),如圖2所示。
圖1.仿真的FBG光纖環形鏡布局
當感測位置處的環境條件改變或應力和應變施加到光纖布拉格光柵時,FBG物理條件改變并影響其中心布拉格波長。 結果是產生的CW光信號中心波長變化。 可以從傳感器位置遠程監測中心波長的漂移。
圖2.相移設備設置為0°時發送的CW信號
圖3顯示了當相移器設置為0°時,由于感測位置處的溫度變化導致光柵布拉格波長的變化而在反射端口處測量的CW光信號。 在仿真時,FBG的溫度范圍從0℃變為100℃。
圖3.薄矩形單元對方向角的響應
仿真工具可用于合成現實生活中部署的FBG光柵的實際參數。 這可以在傳感系統的安裝和測試階段完成。 然后,通過比較測量的CW光信號的中心波長和合成的FBG參數的仿真結果,可以將合成的FBG用于實際傳感系統的分析階段。
應用
展開 
RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設計軟件---簡介
另請參閱我們關于計算機模擬如何使您的激光開發更高效的詳細介紹:
快速瀏覽視頻
視頻讓您快速瀏覽整個RP Fiber Power V6軟件:如何計算光纖模式,數值模擬光束傳播,光纖放大器或激光器建模,模擬超短脈沖的傳播,以及如何利用其巨大的靈活性 內置腳本語言。 您還可以在方便的用戶界面上留下印象。 只需點擊下面的圖片,等待幾秒鐘。
不幸的是,我們還沒有時間為V7更新這個視頻,它有很多不錯的新功能:大大改進的腳本編輯器,代碼調試器,語法檢查器,腳本重新格式化等。
請注意,我們的演示頁面提供了各種其他演示視頻,可以解決軟件的更多特定方面。
應用
RP Fiber Power可用于分析和優化各種器件:
器件
應用示例
單模和多模光纖
計算模式屬性,如振幅分布,有效模式區域,有效指數,色散; 計算光纖耦合效率; 模擬彎曲,非線性自聚焦或增益引導對光束傳播的影響,高階孤子傳播
光纖耦合器,雙包層光纖,多芯光纖,平面光波電路
模擬雙包層光纖中的泵浦吸收,研究光纖耦合器中的光束傳播,錐形光纖中的光傳播,分析彎曲的影響,放大器中的交叉飽和效應,泄漏模式等。
展開 光纖激光器設計軟件 | RP Fiber Power 的應用場景
光纖激光器設計軟件——
RP Fiber Power 的應用場景
RP Fiber Power——一款用于設計和優化光纖設備的功能強大的建模軟件,針對光纖放大器和激光器以及其他類型的波導激光器進行仿真,還包括光纖耦合器、多芯光纖、螺旋芯光纖以及錐形光纖。該軟件不僅可以提供有效的功率傳播和全數值光束傳播模擬,還可以研究超短脈沖的傳播行為,例如在光纖放大器、鎖模光纖激光器、電信電纜和自動優化脈沖壓縮器中的脈沖仿真。
對于任何想要仿真光纖設備的人來說,無論是在工業發展、科學研究還是教育中,RP Fiber Power 都能滿足您的需求??紤]到了用戶的體驗感和操作性,該軟件的交互界面結合了最大的靈活性和簡便性,因此,它同樣適用于高效的例行檢查和最復雜的模擬工作。
下面將介紹 RP Fiber Power 可用于分析和優化的設備:
(a)單?;蚨嗄?em>光纖
基于該軟件自帶的模式求解器,根據給定的折射率分布可以計算所有模態的特性,如振幅分布、有效模場面積、有效折射率以及色散等;還可以計算光纖耦合效率;模擬彎曲、非線性自聚焦或增益導引對光束傳播、高階孤子傳播的影響。
(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。
(c)光放大器
研究單級或多級放大系統中光纖的增益飽和特性(連續波或脈沖放大)、能量傳輸、猝滅效應、放大自發輻射等,比如:鉺鐿共摻光纖放大器。
展開 Rsoft光波導軟件基于七芯光纖波導耦合器模擬
嗨親愛的小伙伴們再次碰面啦,鑒于近期大家主要對于耦合機理及耦合光源的要求比較高,在本期我所講述的model是基于七芯波導構建成波導耦合器的案例,從本案例的講述可以幫助大家對于模式耦合基本理念有一個較為基礎性的學習。那么下面跟隨我的腳步一起去探究一下吧~
全局變量設定(圖1)
在本模塊中,我們基于光波導傳輸的機理,選取的模塊為beamprop模塊,在設定的過程中由于當各個纖芯波導的間距減小的作用則會有光波導耦合的作用,在這里我們等價為雙層波導介質,即設定背景折射率為包層折射率。通過改變纖芯之間的尺寸大小以及纖芯的幾何尺寸大小進而產生模式耦合的作用。基本的設定如上圖1所示,在這里就不進行過多贅述了。詳情可翻看以往案例介紹。
圖2(七芯光纖波導耦合器幾何形狀)
由于光纖耦合器中在光纖直徑相對小,間距相對小的情況下,光能量的耦合作用最佳,所以我們針對于某個較為理想尺寸下的橫截面波導進行延展得以分析,三維結構幾何建模如上圖所示。再設定的過程中我們設定光纖纖芯直徑為4.4微米,纖芯與纖芯之間的橫向距離為d/2,縱向距離為d/2*1.732。
亦或者可以采用陣列的方式來進行操作,進而得到六邊形分布的七芯光波導陣列形式。
圖3 監測模擬配置
由于在監測過程中我們需要對每個纖芯波導進行實時監控,因此在檢測路徑中選取四種不同的檢測路徑,在包層環境背景折射率下以纖芯基本模式LP01模式作為監測光源進行配置,且其尺寸大小與纖芯波導尺寸大小相等。
圖4 激發光源配置
分析結構的激發光場及細節配置如上圖所示,同樣的道理我們設定以中間芯作為激光模式廣場的入射中心,并且以纖芯基模模式光作為入射光源得以進行分析。
展開 RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—光纖耦合器
原則上,可研究任意折射率分布光纖內多光束的傳輸特性。研究基于倏逝波的光纖定向耦合器。傳輸一段距離后,兩光纖纖芯相對較近,光線可由一根光纖遂穿到另外一根光纖纖芯內。光線由其中一個端口入射,可分析不同波導距離,耦合長度,波長下的傳輸特性。
圖1為折射率分布,用于說明是否為所設定的耦合結構。
圖2為yz平面內的場分布,可分析光功率如何耦合至相鄰波導的過程。
圖3為其中一個輸出端口下光束的分布。
圖4為耦合強度與耦合區兩纖芯距離的關系;
圖5為耦合強度與波長的關系。短波長表現弱耦合,隱逝場較弱。由于光耦合返回至初始波導中,彎曲損耗逐漸增加,在再次減弱前,長波長表現強耦合特性。
需指出,該程序分別定義了不同的波長通道,用戶可在后期詳細研究各通道光束的分布,以及耦合區光束的分布特性。
展開 VirtualLab:將光耦合進入單模光纖的最佳工作距離
摘要
光纖是現代光學系統中最通用的部件之一。它們最重要的特點之一是它們能夠在遠距離(甚至幾公里)內以極低的損耗傳輸光能。另一方面,以一種能夠達到盡可能高的效率的方式將光耦合到光纖中通常是一項非常精細的需求:例如,良好的匹配是至關重要的。在這個例子中,我們選擇了一個商用的鏡頭,并展示了如何找到最佳的工作距離,以實現最大的耦合效率。我們尤其證明了通過場追蹤發現的最佳工作距離不同于由幾何光學預測的透鏡的焦距。
建模任務
·將光纖端放在透鏡后面的幾何光學焦平面上是最佳的解決方案嗎?
·如何找到最佳的工作距離,以達到最大的耦合效率?
系統構建模塊-導入的鏡頭文件
鏡頭系統,例如本應用中的耦合鏡頭,可以由用戶從頭開始設計,也可以從制造商提供的參數中導入。
系統構建模塊-光纖效率探測器
單模光纖耦合效率檢測器將效率計算為輸入場和光纖的(單)特征模的歸一化重疊積分。請注意,顧名思義,這種檢測器只適用于單模光纖。
總結——元器件
幾何光學焦距下的場追跡分析
首先利用VirtualLabFusion中的場追跡找到球形透鏡的焦距。
VirtualLabFusion中的場追跡提供了對系統中任何期望平面上的完整場信息的訪問。
在最佳工作距離下的分析
耦合效率最高的焦點的形狀與光纖模式相似。
VirtualLab Fusion技術
文檔信息
拓展閱讀
- 光纖耦合器中不同鏡頭的比較
- 光纖耦合透鏡的參數化優化
展開 將光耦合進入單模光纖的最佳工作距離
摘要
光纖是現代光學系統中最通用的部件之一。它們最重要的特點之一是它們能夠在遠距離(甚至幾公里)內以極低的損耗傳輸光能。另一方面,以一種能夠達到盡可能高的效率的方式將光耦合到光纖中通常是一項非常精細的需求:例如,良好的匹配是至關重要的。在這個例子中,我們選擇了一個商用的鏡頭,并展示了如何找到最佳的工作距離,以實現最大的耦合效率。我們尤其證明了通過場追蹤發現的最佳工作距離不同于由幾何光學預測的透鏡的焦距。
建模任務
·將光纖端放在透鏡后面的幾何光學焦平面上是最佳的解決方案嗎?·如何找到最佳的工作距離,以達到最大的耦合效率? 系統構建模塊-導入的鏡頭文件
鏡頭系統,例如本應用中的耦合鏡頭,可以由用戶從頭開始設計,也可以從制造商提供的參數中導入。
系統構建模塊-光纖效率探測器
單模光纖耦合效率檢測器將效率計算為輸入場和光纖的(單)特征模的歸一化重疊積分。請注意,顧名思義,這種檢測器只適用于單模光纖。
總結——元器件
幾何光學焦距下的場追跡分析
首先利用VirtualLabFusion中的場追跡找到球形透鏡的焦距。VirtualLabFusion中的場追跡提供了對系統中任何期望平面上的完整場信息的訪問。
在最佳工作距離下的分析
耦合效率最高的焦點的形狀與光纖模式相似。
VirtualLab Fusion技術
文檔信息
拓展閱讀
- 光纖耦合器中不同鏡頭的比較- 光纖耦合透鏡的參數化優化
展開 RP 系列 激光分析設計軟件 | 無源光纖( 第八部分)
本教程包含以下部分:
① 玻璃光纖中的導光
② 光纖模式
③ 單模光纖
④ 多模光纖
⑤ 光纖末端
⑥ 光纖接頭
⑦ 傳播損耗
⑧ 光纖耦合器和分路器
⑨ 偏振問題
⑩ 光纖的色散
? 光纖的非線性
? 光纖中的超短脈沖和信號
? 附件和工具
這是 Paschotta 博士的無源光纖教程的第 8 部分
第八部分:光纖耦合器和分路器
使用光纖時,經常需要使用光纖耦合器來實現各種目的。一些例子:
圖 1: 2×2 光纖耦合器。
額外的孤立吸收峰可能來自某些雜質。例如,如果芯材不是無水的,二氧化硅纖維在 1.39 μm 和 1.24 μm 附近表現出增加的吸收損失。定向 2 × 2 耦合器(見圖 1)通常用于此類目的。
相同類型的設備可用于光纖干涉儀,也可用于組合兩個輸入。(請注意,可能會出現極化問題。)
二向色耦合器可用于組合光纖放大器的泵浦和信號輸入,或去除放大器后殘留的泵浦光。
對于高功率光纖激光器和放大器,通常需要具有多個輸入的泵浦耦合器,將多個高功率二極管棒的輸出組合在一起。
增加的散射損失可能是由于纖芯/包層界面的不規則性造成的。對于具有大折射率對比度(高數值孔徑)的光纖,這個問題更為嚴重。此外,較大的折射率對比度通常意味著纖芯的鍺摻雜程度較高,這使得它暫時不太均勻。因此,用于通過電信光纜進行長距離數據傳輸的低損耗單模光纖具有相對較小的 NA,即使較高的 NA 會提供更穩健的引導。
定向光纖耦合器可能最常用的工作原理是在兩個光纖纖芯彼此靠近的配置中的倏逝波耦合。可以通過加熱兩個裸露的纖維來制造這種設備,使玻璃開始融化并融合在一起。在此過程中,人們也可能會稍微拉動纖維。
展開 
光纖耦合器 RP Fiber Power
文件:Fiber coupler .fpw
原則上,可研究任意折射率分布光纖內多光束的傳輸特性。研究基于倏逝波的光纖定向耦合器。傳輸一段距離后,兩光纖纖芯相對較近,光線可由一根光纖遂穿到另外一根光纖纖芯內。光線由其中一個端口入射,可分析不同波導距離,耦合長度,波長下的傳輸特性。
圖1為折射率分布,用于說明是否為所設定的耦合結構。
圖2為yz平面內的場分布,可分析光功率如何耦合至相鄰波導的過程。
圖3為其中一個輸出端口下光束的分布。
圖4為耦合強度與耦合區兩纖芯距離的關系;
圖5為耦合強度與波長的關系。短波長表現弱耦合,隱逝場較弱。由于光耦合返回至初始波導中,彎曲損耗逐漸增加,在再次減弱前,長波長表現強耦合特性。
需指出,該程序分別定義了不同的波長通道,用戶可在后期詳細研究各通道光束的分布,以及耦合區光束的分布特性。
來自武漢墨光微信公眾號
展開 ZEMAX 線下培訓 |《激光光纖耦合培訓課程》開課啦!
ZEMAX 線下培訓 |《激光光纖耦合培訓課程》開課啦!
課程安排
第一天
· POP 物理光學傳播工具介紹,
· 光束質量分析,
· POPD 操作數的使用,
· 光纖耦合介紹,
· POP 單模光纖耦合實例等
第二天
· 多模光纖耦合,
· 單模光纖耦合工具箱的使用,
· 非序列激光、光纖建模,
· 光纖耦合器的公差分析等
課程收獲
POP 高斯光束建模
POP 單模及多模光纖耦合實例
光束質量分析
非序列激光、光纖建模等
課程信息
主辦單位:武漢宇熠科技有限公司
培訓地點:深圳
培訓講師:武漢宇熠科技有限公司光學高級工程師
培訓費用:費用均為 ¥ 4000 元/人 (包含午餐費用)
活動優惠:三人及以上組團報名可享受八折優惠!
課程日期:2020 年 11 月 13 日 - 14 日 ( 9 :00 - 17 : 00 ,為期兩天)
報名方式
聯系方式
電話:027-87878386
郵箱:sales@ueotek.com
請掃碼報名或者直接聯系我們報名參加培訓
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展開 Ansys Zemax | OpticStudio中的單模光纖耦合
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準確分析耦合效率在光纖耦合系統的設計中至關重要。本文演示了如何在OpticStudio中使用多種光纖耦合效率分析。
介紹
OpticStudio序列模式可以很好地模擬單模光纖耦合效率。本文演示了如何設置耦合系統,并研究了序列模式下可用于光束和光纖耦合分析的多種工具,包括近軸高斯光束傳播、單模光纖耦合和物理光學傳播。還討論了部分反射和材料吸收造成的損耗。
設置初始設計
本文介紹了一種商用光纖耦合器,它使用 SUSS MicroOptics FC-Q-250 微透鏡陣列耦合兩根康寧 SMF-28e 光纖。
制造商的數據如下。
·文章附件中的“單模耦合器.zmx”文件顯示了如何實現此系統。請注意以下事項:
·物體/鏡頭和鏡頭/圖像距離已手動設置為 0.1 mm,因為這大約是正確的值。此數字稍后將由優化程序計算
·拾取求解用于使最終的鏡頭圖像厚度與初始物鏡圖像相同。由于透鏡和光纖是相同的(在制造公差范圍內),光學系統應該以任何一種方式工作,因此應該是對稱的
·兩個透鏡的間隔設置為 2 mm,因為這是使用的實驗距離。同樣,這個距離將在后面通過嚴格的優化來計算
·系統光圈是使用第一個鏡頭背面的“按光圈大小浮動”設置的。這意味著系統光圈是由鏡頭的物理光圈設置的。我們通過該系統傳播的光纖模式可以被這個物理孔徑削波。在這種情況下,光纖模式明顯小于物理孔徑
·警惕術語“數值孔徑”的多種定義。它可以使用邊緣光線角的正弦,即強度下降到 1/e 的角度的正弦2(正如我們將看到的,這兩個定義在OpticStudio中的不同計算中使用)或強度下降到峰值1%的角度的正弦,如康寧所使用的那樣。定義很重要!
展開 RP Fiber Power 非線性光纖環形鏡
文件:Nonlinear fiber loop mirror .fpw
該范例研究非線性環形鏡函數,并由一段有源短光纖,一段無源長光纖,及光纖耦合器構成。將脈沖入射至光纖耦合器的輸入端口,在環形腔中獲得兩個反向脈沖。當其中一個脈沖在進入無源光纖之前被放大,而另一路在其后被放大,兩路存在非線性相移。因此,當脈沖再次在光纖耦合器內相遇,由于干涉效應的影響,輸入端口無輸出功率,其它端口存在功率分布。
在克爾非線性效應、色散及放大效應下,研究超短脈沖傳輸。
圖形如下所示:
圖1為有源光纖內的平均功率。可見,泵浦功率主要部分仍未被吸收。
圖2為時域內的輸出脈沖。用戶可設置不同的輸入脈沖能量,研究耦合過程。
圖3為耦合比與輸入脈沖能量的關系。準確講應為,進入輸出端口的功率部分與輸入脈沖能量的函數曲線。對于每一個脈沖能量,需要計算放大器的穩定狀態。
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