光纤放大器替代了传统的光中继器,可直接放大光信号,无需光-电-光转换。主要类型包括掺铒光纤放大器(EDFA)、拉曼放大器和半导体光纤放大器(SOA)。EDFA适用于1550 nm波段,增益高,但体积大;拉曼放大器波段广,但泵浦功率高;SOA体积小,但性能不如EDFA。
本文介绍了一种双包层光纤放大器范例,通过内置模式求解方法考虑所有包层模式,计算模式特性。设定泵浦模式功率均匀分布,不考虑自发辐射。研究发现,剩余泵浦光呈环形分布,说明大部分泵浦光未被吸收。增加泵浦包层数值孔径会使未吸收泵浦光增加,但转移泵浦功率到低阶模式可改善此问题。文章通过多幅图展示了输入输出泵浦光及输出信号的横向强度分布。
范例1展示未考虑放大自发辐射的简单级联设备,通过函数切换设备并连接功率,绘制了泵浦功率与输出功率关系曲线。范例2考虑放大自发辐射,需要迭代求解。范例3模拟纳秒脉冲放大,使用连续波模拟微弱信号增益,并展示了自发辐射谱和脉冲重复率变化。
文件展示了级联光纤放大器的模拟范例,包括未考虑ASE的简单范例和考虑ASE的复杂范例,以及模拟纳秒脉冲放大的案例。这些范例通过连接功率函数和迭代计算,展示了不同泵浦功率和放大自发辐射对输出功率的影响,并提供了相关图形说明。
该范例展示了单模光纤放大器脚本程序的修改版,通过深掺杂激光活性钇离子在光纤纤芯中设置不同掺杂浓度,修改原有函数对象以适应不同浓度需求。程序修改简单,仅需替换范例中的单对象函数。文中附有相关图像以供参考。
这是另一个双包层光纤放大器的范例。采用内置模式求解方法,计算模式特性。设定所有泵浦模式中功率均匀分布,不考虑自发辐射。图5展示了输入输出泵浦光和输出信号的横向强度分布,表明大部分泵浦光功率未被吸收。若泵浦包层数值孔径增加,未吸收的泵浦光也会增加,高阶泵浦模式更有利。
(备注:若采用无源光纤,则该文件及以下案例文件将无法运行。)该程序学习软件基础操作,设计简单掺钇光纤放大器,泵浦光与信号光在单模光纤内传输,定义高斯分布及模式分布。未考虑自发辐射,降低输入光功率时,单通道增益高,模式失效。脚本程序可绘制光功率与光纤位置、信号输出功率与泵浦功率等关系曲线。横向与径向分布取决于掺杂与强度分布。
该范例展示了单模光纤放大器脚本程序的修改版,考虑了泵浦光、信号光及放大自发辐射。通过定义ASE参数,模拟自发辐射谱,以计算整个波长范围的自发辐射功率。脚本提供了便捷函数,并通过灵活编辑输入参数,方便用户进行模拟。此外,文章提及了光谱分辨率和放大自发辐射通道的相关信息。图片展示了相关实验结果,并鼓励读者通过武汉墨光获取试用信息。
文件:Yb amplifier,dip profile .fpw,为单模光纤放大器脚本程序修改版,针对光纤纤芯内深掺杂情况。程序中修改简单,对三个函数对象设定不同掺杂浓度,取代原范例的单一对象函数。配图展示不同掺杂浓度下的结果。
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