光纖放大器仿真的案例
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—放大器的動態(tài)仿真
該模型采用RP Fiber Power 軟件對一定輸入功率下光纖放大器的動態(tài)仿真。
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(wěn)定狀態(tài)。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。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—摻鉺光纖放大器的放大自發(fā)輻射
該范例與自發(fā)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(shù)據(jù)。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(zhuǎn)移過程。若考慮此效應則會使模型非常復雜。
光纖激光器設計軟件 | RP Fiber Power仿真脈沖放大器模型
光纖激光器軟件設計
RP Fiber Power仿真脈沖放大器模型
講講脈沖放大器在 RP Fiber Power 中的演示結(jié)果。基于初始脈沖的基本性能包括脈寬、重頻等的定義，脈沖傳輸?shù)亩x，加上光纖的結(jié)構(gòu)和模型的搭建就可以簡單的模擬脈沖經(jīng)過光纖放大器傳輸?shù)慕Y(jié)果。復雜模型比如考慮多模，多摻雜系統(tǒng)，動態(tài)仿真等在此基礎上添加相關(guān)參數(shù)代碼即可。下圖顯示了拋物線型脈沖作為輸入信號光經(jīng)過摻Y(jié)b光纖激光器之后的結(jié)果圖。
（1）時間序列圖
（2）頻域圖
（3）強度分布
（4）光纖中不同位置處脈沖的輸出性能參數(shù)變化
點擊查看軟件介紹或掃碼添加工作人員微信
RP 系列 激光分析設計軟件
展開 RP Fiber Power 放大器的動態(tài)仿真
(更多精彩技術(shù)文章，請關(guān)注“武漢墨光”微信公眾號)
文件：Dynamic amplifier simulation .fpw
(對應表格操作文件Dynamic amplifier simulation . fpi)
該模型采用RP Fiber Power 軟件對一定輸入功率下光纖放大器的動態(tài)仿真。
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(wěn)定狀態(tài)。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。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—摻釔光纖放大器
（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(nèi)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(fā)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(guān)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(shù)關(guān)系。
橫向與徑向分布取決于摻雜與強度分布。
?RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—多模光纖放大器
考慮多模光纖，并給定折射率分布及Yb的摻雜分布。腳本程序首先計算了傳導信號模式。其次，定義了抽運信號（設定抽運功率集中于LP01模），信號光的波長及其導波模式（忽略偏振態(tài)的差異）。
圖1為徑向模式函數(shù)曲線，表現(xiàn)了每個模式的增益。
圖2為所有信道功率的變化。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—包層泵浦光纖放大器
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(nèi)包層傳輸,信號光在單模纖芯內(nèi)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(tài)混疊,可將光纖呈徑向?qū)ΨQ設計。
此案例中未考慮放大的自發(fā)輻射。因此,若降低輸入信號功率,單通道增益較高,模式失效。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—摻鉺光纖放大器的淬滅效應
該范例與自發(fā)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(zhuǎn)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(tài),而另外一個離子躍遷至高能態(tài),瞬間返回至初始能級。實際上,破壞一個激發(fā)躍遷,整個光放大也會稍微減少。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—光纖放大器，深摻雜分布
該范例為單模光纖放大器腳本程序的修改版。設定激光活性釔離子的摻雜濃度在光纖纖芯內(nèi)深摻雜。在光纖制造技術(shù)中可出現(xiàn)此類情況。
程序代碼中,修改非常簡單,對三個相似的函數(shù)對象,設定三種不同摻雜濃度,取代范例中的單對象add_ring()函數(shù)。
RP Fiber Power 光纖激光器及激光器設計軟件—多信號摻鉺光纖放大器
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(shù)。對于長波長,重吸收效應較弱,噪聲指數(shù)較低。
RP Fiber Power 光纖放大器的放大自發(fā)輻射
文件：Yb amplifier with ASE .fpw, Yb amplifier with ASE .cf .fpw
(對應表格操作文件Yb amplifier with ASE . fpi)
該范例為單模光纖放大器腳本程序的修改版。除泵浦光與信號光之外，還需考慮放大的自發(fā)輻射。
為了模擬整個自發(fā)輻射譜，以及不同波長，不同的光增益，由前向與后向傳輸自發(fā)輻射信號描述ASE，而非僅兩路信號：
l1_ASE:=950 nm
l2_ASE:=1100 nm
dl_ASE:=2 nm
defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
For convenience, this script also defines the functions
P_ASE_fw(x):=
sum(l:=l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE,
P(c_ASE_fw[l],x))
P_ASE_bw(x):=
sum(l:=l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE,
P(c_ASE_bw[l],x))
以上代碼計算了整個波長范圍的自發(fā)輻射功率（x軸）。
腳本程序中，放大自發(fā)輻射信號具有形同的帶寬，中心波長等間距。除非較為復雜的文件說明，通常，僅要求少量自發(fā)輻射通道，過渡段975nm處具有較高的光譜分辨率。
Yb amplifier with ASE.cf.fpw 包含用戶自定義項，可靈活編輯輸入?yún)⒘俊?/span>
展開 
RP Fiber Power 光纖放大器的放大自發(fā)輻射
光纖放大器的放大自發(fā)輻射
文件：Yb amplifier with ASE .fpw, Yb amplifier with ASE .cf .fpw
(對應表格操作文件Yb amplifier with ASE . fpi)
該范例為單模光纖放大器腳本程序的修改版。除泵浦光與信號光之外，還需考慮放大的自發(fā)輻射。
為了模擬整個自發(fā)輻射譜，以及不同波長，不同的光增益，由前向與后向傳輸自發(fā)輻射信號描述ASE，而非僅兩路信號：
l1_ASE:=950 nm
l2_ASE:=1100 nm
dl_ASE:=2 nm
defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
For convenience, this script also defines the functions
P_ASE_fw(x):=
sum(l:=l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE,
P(c_ASE_fw[l],x))
P_ASE_bw(x):=
sum(l:=l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE,
P(c_ASE_bw[l],x))
以上代碼計算了整個波長范圍的自發(fā)輻射功率（x軸）。
腳本程序中，放大自發(fā)輻射信號具有形同的帶寬，中心波長等間距。除非較為復雜的文件說明，通常，僅要求少量自發(fā)輻射通道，過渡段975nm處具有較高的光譜分辨率。
Yb amplifier with ASE.cf.fpw 包含用戶自定義項，可靈活編輯輸入?yún)⒘俊?/span>
展開 RP Fiber Power 摻鉺光纖放大器的放大自發(fā)輻射
摻鉺光纖放大器的放大自發(fā)輻射
文件：Er amplifier with ASE .fpw
該范例與自發(fā)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(shù)據(jù)。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(zhuǎn)移過程。若考慮此效應則會使模型非常復雜。
RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器與激光器建模
本教程介紹了光纖放大器和光纖激光器的建模。建模的目的應該是對此類設備的工作方式進行深入和定量的理解。在此基礎上，科學研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展都可以變得更有效率；與其“在黑暗中釣魚”，不如更系統(tǒng)地前進并產(chǎn)生成果。
本教程主要解釋概念和原理，而不是詳細的數(shù)學。畢竟，這是進入纖維建模領域最需要的：在你理解概念和原理之前，你很少使用復雜的方程。無論如何，如果您使用一些高級仿真軟件，例如我們的產(chǎn)品RP Fiber Power，您可以避免花費大量時間在復雜的細節(jié)上，例如求解某些微分方程。
在這里，我們專注于有源設備，其中包含一些激光有源光纖。我們主要考慮光在光纖中是如何被吸收或放大的，以及這些過程會導致設備的整體性能如何。我們還在研究超短脈沖放大器和鎖模激光器，其中光纖非線性和色散等附加效應會發(fā)揮作用。
教程分為以下八個部分:
01.簡介
物理建模是什么意思？模型與現(xiàn)實有什么關(guān)系？如何應用模型來促進光纖放大器和激光器的發(fā)展？實驗性的試錯法是一種合理的選擇嗎？
02.光通道
在這里，我們基本上根據(jù)它們的波長和傳播方向?qū)ι婕暗墓獾牟煌糠诌M行分類。由 ASE 產(chǎn)生的寬帶信號和光可以用通道陣列來表示。這部分很簡單，但有些方面需要考慮清楚。
03.功率傳播或場傳播
一些計算機模型通過光纖傳播整個橫向場分布（數(shù)值光束傳播），而其他計算機模型僅傳播光功率。后一種方法通常就足夠了，并且允許更快的計算。
04.激光活性離子
激光活性離子的細節(jié)極其復雜。然而，非常簡化的模型通常足以在仿真模型中正確描述它們的行為。我們討論了這種模型需要什么樣的光譜數(shù)據(jù)。
05.放大器和激光器的連續(xù)波操作
在這里，我們討論如何為光纖放大器或激光模型中的光功率和激發(fā)密度找到自洽的解決方案。
展開 RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器與激光器建模第四部分
往期文章推薦
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器和激光器建模第三部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器和激光器建模第二部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器和激光器建模第一部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器和激光器建模
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第十部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第九部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第八部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第七部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第六部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第五部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第四部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第三部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第二部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計第一部分
●RP系列 激光分析設計軟件 | 光纖放大器設計教程
武漢墨光是光機電領域優(yōu)質(zhì)服務商，提供 SYNOPSYS?鏡頭設計軟件、ASAP高級光學系統(tǒng)分析軟件、APEX光機系統(tǒng)分析與設計軟件、JCMsuite 納米光學仿真分析軟件、PCGrate 光柵設計軟件、RP Fiber Power 光纖激光器及光纖器件設計軟件、Mathematica 科學計算軟件 等產(chǎn)品的推廣
展開 