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小火龙果 2020-04-29 19:38

RP Fiber Power——输入信道和ASE信道

在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。 !X8R  
有两种不同的信道: %#a%Luq  
  • 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。 QO/7p]$_  
  • 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。 E;H(jVZ  
~7a BeD  
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)。 Q%2Lyt"(  
,?6m"ov4(  
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。 9m4rNvb  
Dt.Wb&V_w  
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。 ;hJ*u  
pNFIO t:(  
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。 hp4(f W  
h';v'"DoW`  
特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。 `h!&->  
3+5\xRq  
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。在模拟体设备时,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。 :q<%wLs  
`kSCH; mwP  
输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子: KBe {  
pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward) J)|K/W9  
_ n4ma  
signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward) ;_5 =g  
ss8v4@C  
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)。 _PXo'*j  
7=A9E]:  
 7`@?3?  
函数 addinputchannel()的参数为: "]Dzc[Vp  
  • 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 {WOfT6y+  
 89=JC[c  
模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义: $ow`)?sh  
  • 可以指定用户定义函数的名称(例如’I_s’),在大多数情况下,该函数只有一个参数 r,即径向坐标,但如果存在方位角依赖关系,它也可能依赖于 r 和 phi。如果使用函数 set_xy_steps()定义了矩形网格,则强度函数的参数必须是 x 和 y。
  • 如果折射率分布已用 set_n_profile()定义,则还可以引用计算模式函数。例如,对于LP 01 模式,第三个参数可以是’I_lm(0,1)’,对于 cos(phi)依赖的 LP 11 模式,可以是’I_lm(1,1,cos)’。 M~F2cX W  
  • 另一种可能是在圆括号中指定参数,后面跟着一个任意的数学表达式。示例:’(r)exp(-2 * (r / w)^2)’ &"%|`gE  
<# r.}T.l  
为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下: <" l;l~Y1  
an[~%vxw}  
w_p := 5 um D@W3;T^  
!BuJC$  
I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2) ,nRwwFd.  
XPo'iI-  
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, L)Ar{*xC  
v^_]W3K  
第二个参数是新的输入功率。例子: bk9~63tN+>  
-f|^}j?  
calc set_P_in(pump, P_p) "sX?wTag  
P\6T4s  
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。 qgsE7 ]  
Yf)|ws?!  
ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子: NZW)X[nXM  
qq3Qd,$Z  
ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward) 2X c  
`oRs-,d|<  
ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward) 4?M3#],'h  
:fKz^@mY4  
结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为: Zi@+T  
  • 波长(单位:米)
  • 带宽(单位:米) xj q7%R_,  
  • 空间模式的数量(例如,对于具有两个偏振方向的单模光纤,为 2 个) ~2DV{dyj  
  • 指定模式强度径向依赖性的函数(有关详细信息,请参阅函数 addinputchannel()的说明) FDs^S)B  
  • 背景损耗(单位:dB/m) #33RhJu5,  
  • 传播方向 yxWMatZ2  
UMi`u6#  
模式强度的函数必须有一个参数 r(仅用于径向相关性)或两个参数 r 和 phi。 iA{jKk=  
@&xaaqQ-  
ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。 G$|;~'E  
v:Z4z6M-  
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: =/QU$[7X(  
:`^3MMLO  
l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength } ^pV>b(?qw  
RHl=$Hm.%  
l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength } 4'hcHdL9   
?&<o_/`-H5  
dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m } )Z]y.W)  
{AL9o2  
defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] XL/o y'_  
^8l3j4  
defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] P(gVF |J?  
ytV)!xe  
w_ASE := 5.5 um QUZQY`' @  
S O:V|Tfj  
l_s := 0 eGSp(o56  
/< 7C[^h{-  
I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2) ssyd8LC#  
SM#S/|.]  
calc ^0tf1pV2  
u6Qf*_-K  
for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do Li-(p"  
G!VF*yW8  
begin 2 ssj(Qo  
c_ASE_fw[l] := 5+/b$mHZX  
addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward); d:<H?~  
c_ASE_bw[l] := H~dHVQtJZ  
addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward); hKZ`DB4  
end; Cq*}b4^;  
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。 vG<pc_ak  
%V(N U_o  
oS#'u 1k  
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