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    [原创]RP Fiber Power——输入信道和ASE信道 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-04-29
    光纤中传播的每一个光波都由一个所谓的 信道来描述,该信道可以是一个 输入信道或ASE 信道,其特征在于波长、耦合强度、传播方向等参数 | L fH,6  
    有两种不同的信道: jOEb1  
    • 输入信道允许注入光功率,例如泵浦功率或信号输入功率。它们有一定的波长,而且(名义上)没有带宽。 KY4|C05 ,  
    • ASE 信道不能有输入。相反,它们由激发的增益介质提供荧光,当然,这也会受到激光增益和任何损耗的影响。 vco:6Ab$  
    pw&l.t6.  
    在任何情况下,每个信道都有一个特定的传播方向,可以是 forward(值为 1 的预定义变量)或 backward(-1)。 Hyq| %\A  
    M^+~r,D1u  
    对于以后引用某个信道(例如检索其输出功率),每个信道在定义时都会获得一个 参考号 。例如,第三个定义的信道获得参考号 3。 n*bbmG1  
    >Qt#6X|  
    在所有信道定义之后,必须调用函数 finish_fiber()。在此之前,不可能调用函数来计算光功率等。 Ybd){Je"z  
    xPsuDi8u  
    通常,所有信道都是在脚本的开头定义的,并且在计算过程中不进行修改,除了可以修改输入功率。但是,稍后可以通过使用函数 clearchannels()删除所有定义的信道,并再次使用函数定义所有信道来重新定义信道。这可能是可取的,例如,在最初使用较少的ASE 信道进行更近似(但更快)的计算后,最终绘图需要增加 ASE 信道的数量。 bk#u0N  
    dos$d3B4  
    特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。 W%~ S~wx  
    rq2XFSXn  
    通常,光信道中的所有光功率在连续波计算中限制为1 mW,在动态计算中限制为5 mW。在模拟设备时,这些限制可能是不需要的。在这种情况下,可以将变量 NoPowerLimit设置为非零值以抑制这些限制。 "t4~xs`~X  
    l+YpRx/T\  
    输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子: ~u}[VP  
    pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward) t{84ioJ"$  
    `2S%l, >)#  
    signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward) 4[bw/[  
    f9OVylm  
    变量 pump 和 signal 存储两个信道对应的参考号。我们得到一个参考号为1的反向传播泵浦信道和一个参考号为2的正向传播信号信道。这些值存储在变量中,以便以后访问信道(例如,用于检索功率或修改输入功率)。 m}F1sRkdQ  
    $@Hw DRP  
    f N t  
    函数 addinputchannel()的参数为: vbFY}  
    • 输入功率,如正向传播信号的左光纤端面功率和反向传播泵的右光纤端面功率。
    • 波长(单位:米)
    • 指定模式强度横向依赖性的函数
    • 背景损耗(单位:dB/m)(不包括掺杂剂吸收)
    • 传播方向,可以是 forward 或 backward i3#]_ p{  
    4S03W  
    模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义: #4d 0/28b  
    • 可以指定用户定义函数的名称(例如’I_s’),在大多数情况下,该函数只有一个参数 r,即径向坐标,但如果存在方位角依赖关系,它也可能依赖于 r 和 phi。如果使用函数 set_xy_steps()定义了矩形网格,则强度函数的参数必须是 x 和 y。
    • 如果折射率分布已用 set_n_profile()定义,则还可以引用计算模式函数。例如,对于LP 01 模式,第三个参数可以是’I_lm(0,1)’,对于 cos(phi)依赖的 LP 11 模式,可以是’I_lm(1,1,cos)’。 B.{0,b W?  
    • 另一种可能是在圆括号中指定参数,后面跟着一个任意的数学表达式。示例:’(r)exp(-2 * (r / w)^2)’ )"j_ NlO  
    hQHV]xW  
    为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下: <}i\fJX6  
    gEPCXf  
    w_p := 5 um 8!:4m"Y  
    YZ/mTQn_D  
    I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2) e|Lh~sVq  
    ~_^nWT*BV  
    信道的输入功率稍后可以通过函数 set_P_in(ch, P)进行修改,其中第一个参数是信道号, 5_=&U-? H  
    _Se>X=  
    第二个参数是新的输入功率。例子: -,zNFC:6g  
    e2/[`k=7-  
    calc set_P_in(pump, P_p) ]RGun GJ  
    c3K(mM:  
    修改其他参数也有类似的函数:set_lambda(ch, l)修改波长,set_dlambda(ch, l)修改 ASE信道带宽,set_loss(ch, lo)修改寄生损耗。 '4N[bRCn  
    ?WUu@Z  
    ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子: G0a UZCw  
    ]+fL6"OD/2  
    ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward) zb:p,T@5  
    ~EX/IIa{  
    ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward) Vf O0 z5&  
    aD%")eP%&  
    结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为: ! =|{  
    • 波长(单位:米)
    • 带宽(单位:米) .,tf[w 71  
    • 空间模式的数量(例如,对于具有两个偏振方向的单模光纤,为 2 个) shP,-Vs #  
    • 指定模式强度径向依赖性的函数(有关详细信息,请参阅函数 addinputchannel()的说明) [&)9|EV  
    • 背景损耗(单位:dB/m) ZTHr jW1  
    • 传播方向 'nW:2(J  
    K<\TF+  
    模式强度的函数必须有一个参数 r(仅用于径向相关性)或两个参数 r 和 phi。 l|5ss{llR  
    W)j/[  
    ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。 !U=;e?o  
    &({X9  
    通常,为了正确地对整个 ASE 谱进行采样,有一个完整的 ASE 信道阵列。下面给出了所用代码的示例: qRB&R$  
    )UN@|IX  
    l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength } o5AyJuS-u$  
    IsnC_"f  
    l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength } >&Bg F*mm  
    O+z-6:`  
    dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m } B#sc!eLmU&  
    [R& P.E7w'  
    defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] [.|tD  
    +| Cvv]Tx1  
    defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] /5zzzaj {  
    rK)%n!Z  
    w_ASE := 5.5 um &bA;>Lu#|o  
    YwHnDVV+  
    l_s := 0 MqXA8D  
    "f5u2=7 }  
    I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2) hb^e2@i;Oq  
    >Li ~Og@  
    calc ,!u^E|24  
    rP#@*{";  
    for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do D:%$a]_f  
    H6e ^" E  
    begin 85Ms*[g  
    c_ASE_fw[l] := Z1OX9]##r  
    addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward); G}] ZZ  
    c_ASE_bw[l] := ilpg()  
    addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward); v)rN] b]  
    end; 7r*>?]y+  
    这里,首先定义了 ASE 波长范围和各个 ASE 信道的宽度。然后定义两个数组来存储所有ASE 信道的参考号。最后,定义了信道。 sm\/wlbE  
    + ZGOv,l  
    OJ] {FI  
     
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