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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。 0[fBP\H"Wr  
有两种不同的信道: shL_{}  
  • 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。 M:(.aEe  
  • 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。 KPDJ$,:  
ZvQZD=,F  
在任何情况下,每个信道都有一个特定的传播方向,可以是 forward(值为 1 的预定义变量)或 backward(-1)。 olr#3te  
J @~g>   
对于以后引用某个信道(例如检索其输出功率),每个信道在定义时都会获得一个 参考号 。例如,第三个定义的信道获得参考号 3。 L4T\mP7D7*  
= 03G~7B>  
在所有信道定义之后,必须调用函数 finish_fiber()。在此之前,不可能调用函数来计算光功率等。 1u5^a^O(|  
0}`.Z03fy  
通常,所有信道都是在脚本的开头定义的,并且在计算过程中不进行修改,除了可以修改输入功率。但是,稍后可以通过使用函数 clearchannels()删除所有定义的信道,并再次使用函数定义所有信道来重新定义信道。这可能是可取的,例如,在最初使用较少的ASE 信道进行更近似(但更快)的计算后,最终绘图需要增加 ASE 信道的数量。 Mv/ SU">F  
o<p4r}*AVJ  
特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。 1c @S[y  
x4>"m(&%  
通常,光信道中的所有光功率在连续波计算中限制为1 mW,在动态计算中限制为5 mW。在模拟体设备时,这些限制可能是不需要的。在这种情况下,可以将变量 NoPowerLimit设置为非零值以抑制这些限制。 )g?jHm-p\  
zt9A-% \R  
输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子: J =8Y D"1  
pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward) :-U& _%#w  
#@w/S:KbJt  
signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward) qhG2j;  
Z_dL@\#|  
变量 pump 和 signal 存储两个信道对应的参考号。我们得到一个参考号为1的反向传播泵浦信道和一个参考号为2的正向传播信号信道。这些值存储在变量中,以便以后访问信道(例如,用于检索功率或修改输入功率)。 =`>ei  
b@=H$"  
z79oj\&[  
函数 addinputchannel()的参数为: D3,)H%5.y  
  • 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 \p}GW  
8-H:5E 4Y  
模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义: %XBTN  
  • 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)’。 RTbV!I  
  • 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)’ ^~TE$i<   
~iiDy;"  
为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下: /*e<r6  
G\5Bdo1g  
w_p := 5 um gaNe\  
hT_Q_1,  
I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2) S76MY&Vx23  
pRxVsOb  
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, :/6aBM?  
X{i>Q_8>  
第二个参数是新的输入功率。例子: 3G 5xIr6   
^x/D8 M  
calc set_P_in(pump, P_p) fWWB]h  
3LJ\y  
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。 MQcIH2  
z19%!k  
ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子: $%ND5uK  
P_mP ^L  
ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward) XV4aR3n{Q  
"X!1^)W -8  
ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward) a{}#t}  
i4WHjeo\  
结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为: 9vW]HOK  
  • 波长(单位:米)
  • 带宽(单位:米) (E,[Ad,$  
  • 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) xe(7q1   
  • 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) g] ]6)nT  
  • 背景损耗(单位:dB/m) /B 3\e3  
  • 传播方向 FL^t} vA  
Hi$N"16A5z  
模式强度的函数必须有一个参数 r(仅用于径向相关性)或两个参数 r 和 phi。 91yYR*  
~ Al3Dv9x  
ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。 5A 5t  
MT)q?NcG  
通常,为了正确地对整个 ASE 谱进行采样,有一个完整的 ASE 信道阵列。下面给出了所用代码的示例: Hd7Vp:KM  
T%Cj#J&L  
l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength } |%#NA!e4wA  
jLO$[c`;  
l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength } 5{iNR4sq  
#j+cl'  
dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m } ]B~ (yh  
/CKnXU;  
defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] y0?HZ Xq  
Z!fbc#L6  
defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] car|&b  
'L9hM.+  
w_ASE := 5.5 um 0Krh35R_)F  
eLgq )  
l_s := 0 (~5]1S}F  
=WZ9|e  
I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2) nUX3a'R  
ea`6J  
calc 7h41E#  
*> Be w  
for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do XN?my@_HpM  
:9x]5;ma  
begin |f1^&97=+  
c_ASE_fw[l] := c(b`eUOO  
addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward); VQ2'a/s  
c_ASE_bw[l] := dWi.V?K4z  
addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward); ]:T:cO0_n  
end; &m9= q|;m  
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。 ~ oq.yn/1  
>zw@!1{1  
dN:^RCFzS  
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