切换到宽版
  • 广告投放
  • 稿件投递
  • 繁體中文
    • 1723阅读
    • 0回复

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

    上一主题 下一主题
    离线小火龙果
     
    发帖
    932
    光币
    2171
    光券
    0
    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 .I#ss66h  
    有两种不同的信道: !*1Kjg3  
    • 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。 &&s3>D^Ta  
    • 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。 E8LZ% N#  
    L8WYxJ k  
    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)。 |~d8j'rt  
    F39H@%R  
    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。 lB< kf1[  
    [~v1  
    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。 5 >c,#*  
    8TH fFL  
    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。 6M^NZ0~J  
    wnr<# =,I'  
    特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。 0Uf.aP  
    hziPHuK9,  
    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。 (l_/ HQ32  
    vP. ^j7wB  
    输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子: A(84cmq!q  
    pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward) Py^fWQ5I~%  
    Ss$/Bh>hN  
    signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward) ON-zhT?v  
    sn.0`Stt  
    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)。 /y-eVu6  
    ;Im%L=q9GL  
    d #vo)>  
    函数 addinputchannel()的参数为: AQU^7O  
    • 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 !V O^oD7  
    ~bnyk%S o  
    模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义: Gzw9E.Hk  
    • 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)’。 G4jyi&]  
    • 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)’ y{k65dk-  
    6cVJu%<V  
    为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下: G 5!J9@Yi  
    'Z}3XVZEN  
    w_p := 5 um \NF5)]:  
    Ej#pM.  
    I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2) 'jA>P\@8  
     c_ Dg0  
    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, < pWk   
    D3(rD]c0{  
    第二个参数是新的输入功率。例子: DOB#PI [/  
    s%/x3anz=  
    calc set_P_in(pump, P_p) S-2@:E  
    ;^f ;<  
    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。 t#N@0kIX.  
    A3s-C+@X  
    ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子: =~P)7D6  
    $VNj0i. Pr  
    ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward)  sg9  
    VBq|j"o0"  
    ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward) Em]2K:  
    iyJx~:  
    结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为: aESlb H  
    • 波长(单位:米)
    • 带宽(单位:米) ,k |QuOrCh  
    • 空间模式的数量(例如,对于具有两个偏振方向的单模光纤,为 2 个) K'f`}y9  
    • 指定模式强度径向依赖性的函数(有关详细信息,请参阅函数 addinputchannel()的说明) ]rS:# LK  
    • 背景损耗(单位:dB/m) y"T(Unvc  
    • 传播方向 pZ)N,O3  
    ]WvV*FL9D3  
    模式强度的函数必须有一个参数 r(仅用于径向相关性)或两个参数 r 和 phi。 +aZcA#%  
    K:L_y 1!T  
    ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。 H~<w*[uT  
    w<SFs#Z  
    通常,为了正确地对整个 ASE 谱进行采样,有一个完整的 ASE 信道阵列。下面给出了所用代码的示例: E2i'lO\P  
    ! z6T_;s  
    l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength } F&u)wI'  
    k{C03=xk  
    l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength } n%K^G4k^  
    L]Dq1q8`  
    dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m } e5$S2o~JF  
    ]Ei*I}  
    defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] 36MNaQt'e  
    ,(;]8G-Yj  
    defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] .r~M7 I  
    Px?zih!6  
    w_ASE := 5.5 um $nqVE{ksV  
    :x3"Cj  
    l_s := 0 ,lDOo+eE%:  
    gaWJzK Yc_  
    I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2) _V,bvHWlM  
    _^@>I8ix  
    calc 3W3)%[ 5  
    @ MKf$O4K  
    for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do CLgfNrW~  
    U(:Di]>{  
    begin ZtGtJV"H  
    c_ASE_fw[l] := 2*5pjd{Kt  
    addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward); h'.B-y~c  
    c_ASE_bw[l] := iI Dun Ih  
    addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward); ")Qhg-l  
    end; G]zyx"0Sqb  
    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。 oH;9s-Be  
    u$<>8aMei  
    Eg(.L,dj  
     
    分享到