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    [分享]RP系列 激光分析设计软件 | 光纤放大器设计教程 [复制链接]

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    离线小火龙果
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2022-05-13
    光纤放大器  X\ \\RCp  
    教程既可以作为光纤放大器的介绍,也可以用于了解有关它们的更多详细信息。我们相信,即使是已经对光纤放大器有丰富经验的人,也会发现它有助于加深理解。重点是基础物理和由此产生的技术后果;我们不会简单地将光纤放大器视为“黑匣子”,而是深入了解内部。 BaiC;&(   
    $1\<>sJH  
    v>)[NAY9  
    图:简单的掺铒光纤放大器的示意图。
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    我们不会深入到数学细节,而是尝试创建对操作原理的直观理解——通常通过用数值模拟的示例案例展示某些效果。RP Photonics的仿真和设计软件RP Fiber Power是用于此类目的的出色工具,并已广泛用于本教程。 9T|7edl  
    在这里,我们专注于包含一些激光活性掺杂剂的活性光纤。有关光纤的基础知识,我们将在后续的教程中讲解。 g=b[V   
    光纤放大器最重要的应用可能是光纤通信,即通过光纤传输数据。在长距离传输系统中,需要周期性地恢复信号的光功率,例如每 50 公里的光纤。此外,还有一些放大器用于提高产生信号的低功率激光二极管的输出,尤其是在将信号分成许多光纤之前(例如,在有线电视 = CATV 中)。有时,在接收器之前使用放大器以获得更好的光电检测信噪比。完全不同的应用是在高功率激光系统中,其中光纤放大器将激光辐射提升到巨大的功率水平——通常用于连续波源,但也用于短波和超短脉冲源。本教程涵盖了所有此类应用程序的基础。 @w6^*Z_hQ  
    Ps<)?q6(  
    01.第一部分:纤维中的稀土离子 Y: KB"H  
    光纤中的铒或镱离子如何放大光?我们如何描述具有复杂 Stark 能级流形和有效跃迁截面的此类离子的行为?为什么有效过渡截面与温度有关?带内抽水如何工作?为什么纤维中的饱和效应通常非常强? p4Vw`i+DnH  
    I LF"m;  
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    02.第二部分:如何描述光 WqY:XE+?\  
    如何从激发密度计算增益和泵吸收?为什么增益或损耗光谱的形状通常取决于激发程度,例如在掺铒和掺镱光纤放大器中? J%f5NSSU{6  
    1(hgSf1WH  
    i3;Z:,A4NN  
    03.第三部分:稳定状态的自洽解决方案 LD_aJ^(d  
    如何计算沿光纤的光功率和激发密度的自洽稳态解?什么情况下这么难?拍摄方法和放松方法有什么限制? { j&|Em]  
    >V87#E  
    04.第四部分:放大的自发辐射 j=dHgnVvj  
    什么是放大自发发射 (ASE)?哪些因素会影响其强度?为什么 ASE 的功率和光谱形状强烈依赖于传播方向?为什么 ASE 经常限制可实现的放大器增益? %~^R Iwm  
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    05.第五部分:向前和向后泵送 0NpxqeIDY  
    正向和反向抽吸的优点和问题是什么?在哪些情况下会影响功率转换效率或放大器噪声水平? f>ED  
    gA2\c5F<  
    06.第六部分:用于大功率运行的双包层光纤 A+Y>1-=JO  
    包层泵送是如何工作的?为什么它会导致泵吸收不完全的问题,以及如何缓解这些问题?为什么双包层光纤很难进行短波长操作? bU2)pD!N  
    '$1-A%e$1  
    07.第七部分:纳秒脉冲光纤放大器 &E {/s  
    光纤放大器系统作为强光脉冲源的优点和局限性是什么?它们与 Q 开关体激光器相比如何?哪些非线性会对短脉冲的放大造成麻烦?增益饱和何时会导致脉冲失真? 1xM&"p:  
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    08.第八部分:用于超短脉冲的光纤放大器 u33+ikYv  
    超短(皮秒或飞秒)脉冲的放大会出现哪些额外问题?非线性和色散效应如何一起发挥作用?抛物线脉冲放大或啁啾脉冲放大 (CPA) 能在多大程度上缓解这些问题? 7F\U|kx_  
    N<Y-]xS  
    ]wa?~;1^&  
    09.第九部分:光纤放大器的噪声 }6C&N8 f  
    光纤放大器噪声的来源是什么?噪声系数是如何定义的?为什么准三电平放大器的噪声系数更高?在这方面,光纤放大器的前向泵浦如何更好?泵噪音的影响是否严重? jW2z3.w  
    Xd|@w{.m*  
    OYG8%L  
    10.第十部分:多级光纤放大器 {x2N~1!E  
    出于什么原因,使用多个放大器级是有利的?有哪些方法可用于 ASE 抑制?如何最小化放大器噪声? 7ou2SL}k  
    RFg$N@g,  
    接下来我们将会对以上的十个部分进行详细介绍,请持续关注
     
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