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。
qv3% v3\4 有两种不同的信道:
m-lTXA( - 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。 > *soc!# Y
- 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。 _*CbtQb5
l`."rei%) 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)。
M=Y['wx 6rMNp"! 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。
lsKQZ@LN` ,M=s3D8C 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。
@bZ,)R 6Cgc-KNbk 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。
C sCH :> uLSuY}K0 特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。
ftD(ed 5=/j 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。
6@FGt3y 1t} 输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子:
*vOk21z77d pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward)
~ nb1c:F gl 27&'?E* signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward)
^xQPj6P} kY{;(b3Q 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)。
GezMqt;2 AA0\C_W0p #~[{*[B+ 函数 addinputchannel()的参数为:
yaPx=^& - 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 r0q?e`nsA
#@J{ ) 模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义:
a?@lX>Z - 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)’。 t]E@AJOK
- 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)’ :ZadPn56
rUZ09>nDy 为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下:
P DwBSj CIj7'V w_p := 5 um
'cA(-ghY/E Hz j%G> I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2)
395`Wkv pj Md 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,
{xf00/ \|CuTb;0 第二个参数是新的输入功率。例子:
ef2)k4)" (Ta (Y=!uq calc set_P_in(pump, P_p)
@a,}k<@E 3
J5lz~6 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。
+0)H~
qB\ $E}N`B7 ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子:
v^B2etiX_ p#
|}
o9 ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward)
f dJ<(i]7W YT6dI"48 ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward)
B`:l;<&jX EAlLxXDDh 结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为:
I8Y
#l'z - 波长(单位:米)
- 带宽(单位:米) \-8aTF
- 空间模式的数量(例如,对于具有两个偏振方向的单模光纤,为 2 个) WZ=$c]gG
- 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) 3~?m?vj|Y
- 背景损耗(单位:dB/m) *!ecb1U5
- 传播方向 ZE9.r`
tac\Ki? 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。
xqfIm%9i} C8D`:k
ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。
!C ZFbz~: gt\kTn." 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:
xNjWo*y v Re*_Dt=r l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength }
'V\V=yc1 &0]5zQ l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength }
+
]iK^y-.r bnJ4Edy dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m }
tVh"C%Vkr &Bqu2^^ defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
$laUkD#vz J?Oeuk~[D defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
XSGBC:U)l i8S=uJ]n w_ASE := 5.5 um
{W HK|l }G<~Cx5[ l_s := 0
D@kf^1G {C0Y8:"` I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2)
u:^sEk"Lk' *K BaKS calc
OY2u,LF9H *%*Bo9a/ for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do
|
^G38 k5Su&e4]] begin
MBAj.J c_ASE_fw[l] :=
?!O4ia3nFk addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward);
LqNyi c_ASE_bw[l] :=
3R-5&!i addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward);
Wg2 0H23XW end;
PkLNIp1 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。
wD4[UU? h1l%\ 3ZH z#1"0Ks&P