光纖放大器和激光器中的泵浦和信號(hào)波會(huì)表現(xiàn)出明顯的橫向強(qiáng)度變化。然而，只要所涉及的波的強(qiáng)度分布至少相對(duì)相似，僅使用一些重疊因子而忽略橫向尺寸的計(jì)算機(jī)模型就可以產(chǎn)生非常合理的結(jié)果。有了合適的仿真軟件，人們就可以輕松地測(cè)試這些東西。在對(duì)光纖放大器或光纖激光器建模時(shí)，會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題，即是否要考慮光纖纖芯內(nèi)部和周?chē)墓鈴?qiáng)度的橫向變化。乍一看，人們可能認(rèn)為這是必不可少的，因?yàn)樵谶@樣的光纖纖芯中，光強(qiáng)度的確可以有很大的變化。例如，讓我們考慮一個(gè)工作在1060 nm的摻ped單模光纖放大器，其芯半徑為3．8μm，數(shù)值孔徑為0．1。這導(dǎo)致了990 nm的合理單模截止，即1060 nm附近的單模工作。圖1以深圳市華聯(lián)歐國(guó)際貿(mào)易有限公司是歐美工業(yè)備品備件一站式服務(wù)商，貨源充足，型號(hào)齊全，質(zhì)量可靠，售后服務(wù)佳。專(zhuān)業(yè)原裝行貨，正品保證，歡迎來(lái)電咨詢(xún)!所有產(chǎn)品售后有質(zhì)保，并且有終身免費(fèi)技術(shù)指導(dǎo)。我們有專(zhuān)業(yè)的客服團(tuán)隊(duì)，24小時(shí)進(jìn)行服務(wù)。下面是深圳華聯(lián)歐小編精心為大家推薦的產(chǎn)品科普一下光纖放大器和激光建模中的橫向相關(guān)性，如果您喜歡可以繼續(xù)閱讀詳細(xì)瀏覽一下去看看了解一下吧，關(guān)注收藏我們網(wǎng)址，每天為大家推送更多的干貨!
光纖放大器和激光器中的泵浦和信號(hào)波會(huì)表現(xiàn)出明顯的橫向強(qiáng)度變化。然而，只要所涉及的波的強(qiáng)度分布至少相對(duì)相似，僅使用一些重疊因子而忽略橫向尺寸的計(jì)算機(jī)模型就可以產(chǎn)生非常合理的結(jié)果。有了合適的仿真軟件，人們就可以輕松地測(cè)試這些東西。
在對(duì)光纖放大器或光纖激光器建模時(shí)，會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題，即是否要考慮光纖纖芯內(nèi)部和周?chē)墓鈴?qiáng)度的橫向變化。乍一看，人們可能認(rèn)為這是必不可少的，因?yàn)樵谶@樣的光纖纖芯中，光強(qiáng)度的確可以有很大的變化。例如，讓我們考慮一個(gè)工作在1060 nm的摻ped單模光纖放大器，其芯半徑為3．8μm，數(shù)值孔徑為0．1。這導(dǎo)致了990 nm的合理單模截止，即1060 nm附近的單模工作。圖1以紅色和藍(lán)色顯示了模式分布圖，還顯示了在940 nm處（注入基本模式）的800 mW泵浦功率和10 mW信號(hào)輸入功率時(shí)，光纖輸入和輸出處的 Yb 激勵(lì)分布圖。在1060 nm處：
圖1：摻 pump 玻璃纖維中的橫向泵浦和信號(hào)模式曲線以及Yb激發(fā)密度。
可以清楚地看到，光纖纖芯內(nèi)的泵浦和信號(hào)模式強(qiáng)度變化很大。假設(shè)摻雜劑均勻地分布在纖芯上，則對(duì)于任何給定的光功率，the 離子將“看到”相應(yīng)不同的光強(qiáng)度。然而，也顯示出的 excitation 激發(fā)密度（橙色曲線）變化不大。（對(duì)于975 nm的泵浦波長(zhǎng)，相關(guān)性甚至?xí)?。）事?shí)證明，輸入處的激勵(lì)主要由泵浦強(qiáng)度決定，但與強(qiáng)飽和度（具有激勵(lì)密度）不成正比。80％以上！）。類(lèi)似地，主要由那里的信號(hào)功率確定的輸出端的激勵(lì)曲線相對(duì)平坦。
使用我們的軟件 RP Fiber Power 建立了一個(gè)準(zhǔn)確的放大器模型，在該模型中，我們將光纖纖芯分為30個(gè)徑向段。然后，該軟件分別為每個(gè)徑向線段計(jì)算任何 z 位置在任何 z 位置的光強(qiáng)度，并從中獲得與徑向相關(guān)的 Yb 激發(fā)。然后，它可以計(jì)算出本地信號(hào)增益和泵浦吸收。圖2顯示了泵浦和信號(hào)功率的變化，以及沿光纖的（橫向平均）Yb 激勵(lì)：
圖2：放大器中泵浦和信號(hào)功率的演變以及 Yb 激勵(lì)。
可以看到，大部分泵浦功率被吸收，并且許多輸入泵浦功率被轉(zhuǎn)換為信號(hào)輸出功率。然后，我對(duì)原始模型進(jìn)行了相同的模擬，完全忽略了橫向依賴(lài)性。有效地，它通過(guò)禮帽功能代替了信號(hào)和泵浦分布，在整個(gè)光纖纖芯中具有均勻的強(qiáng)度，而在外部則沒(méi)有強(qiáng)度。這樣就不必區(qū)分纖維芯的不同徑向段。為了考慮模場(chǎng)與摻雜光纖纖芯的有限重疊，該軟件還計(jì)算了每種模的重疊因子，從而略微減少了與 Yb 摻雜劑的耦合。您可能會(huì)感到驚訝，但結(jié)果幾乎與以前一樣！信號(hào)輸出功率僅下降≈0.37％。
如果考慮某種程度上是人為的情況，則這種差異會(huì)變得更大，在這種情況下，我們現(xiàn)在將泵浦光注入 LP 11 模式，從而獲得一個(gè)環(huán)形的泵浦輪廓。然后，橫向依存關(guān)系就很明顯了：
圖3：與圖1相同的橫向輪廓，但泵浦為 LP 11 模式。
（這些步驟與模型的有限空間分辨率有關(guān)。）
功率轉(zhuǎn)換現(xiàn)在比以前明顯差了，主要是因?yàn)楝F(xiàn)在可以不太有效地吸收泵浦功率，并且 Yb 激勵(lì)是較大的徑向位置，因此信號(hào)不能很好地利用它：
圖4：放大器中泵浦和信號(hào)功率的演變以及Yb激勵(lì)。
如果現(xiàn)在忽略橫向依存關(guān)系（僅對(duì)兩個(gè)場(chǎng)使用重疊因子），結(jié)果將發(fā)生很大變化；例如，信號(hào)輸出功率從 417 mW 上升到 467 mW。本質(zhì)上，這種簡(jiǎn)化消除了有害的（但現(xiàn)實(shí)的）方面，即泵浦優(yōu)先在信號(hào)波沒(méi)有那么大強(qiáng)度的徑向位置激發(fā) Yb 離子，因此在增益方面獲利較少。
一些結(jié)論和評(píng)論
顯示的結(jié)果表明、在其他情況下的經(jīng)驗(yàn)一致，只要泵浦和信號(hào)波具有相似的橫向強(qiáng)度分布，就可以相當(dāng)安全地忽略放大器或激光模型中的橫向相關(guān)性（僅使用重疊因子）。對(duì)于基本上不同的橫向輪廓，情況可能并非如此。為了獲得準(zhǔn)確的結(jié)果，需要一個(gè)更復(fù)雜的模型，該模型可以正確處理橫向相關(guān)性。
當(dāng)然，所提到的重疊因素不應(yīng)該被刪除；即使它們通常不遠(yuǎn)低于1，它們通常也會(huì)顯著影響結(jié)果。
使用適當(dāng)?shù)能浖ɡ缥覀兊漠a(chǎn)品 RP Fibre Power），可以正確地處理橫向相關(guān)性，這不僅是光強(qiáng)度方面的問(wèn)題，而且還涉及摻雜分布方面的問(wèn)題。只是用戶(hù)隨后必須提供更多詳細(xì)信息，并且計(jì)算時(shí)間變長(zhǎng)了。后者通常可以忽略不計(jì)，因?yàn)樵谄胀?PC 上許多計(jì)算反而是如此之快。順便說(shuō)一句，在上面的演示中有30個(gè)徑向線段實(shí)在是太過(guò)分了，但是我選擇這樣做是為了獲得橫向依存關(guān)系的圖。在許多情況下，為了查看真正需要多少橫向分辨率，可能只看幾個(gè)橫向分辨率較高的測(cè)試用例。
還要提及的是，活性纖維的光譜數(shù)據(jù)通常是基于忽略橫向依賴(lài)性的計(jì)算來(lái)計(jì)算的。例如，即使該假設(shè)不是真的有效，也假設(shè)整個(gè)芯上的激光活性摻雜劑濃度均勻。當(dāng)將此類(lèi)數(shù)據(jù)與更復(fù)雜的模型一起使用時(shí)，可能無(wú)法獲得更高的結(jié)果準(zhǔn)確性。
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