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    [原创]RP Fiber Power——输入信道和ASE信道 [复制链接]

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    离线小火龙果
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2020-04-29
    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 x{_3/4  
    有两种不同的信道: wZnv*t_  
    • 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。 aj`_* T"A  
    • 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。 4\Q pS  
    X,mqQ7+  
    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)。 ]EWEW*'j  
    qP5'&!s&!  
    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。 al1Nmc #  
    A(@VjXl  
    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。 "6t#   
    ;RzbPlkl  
    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。 Q<O(Ix  
    b haYbiX?  
    特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。 TbQ5  
    *l.tsICmbP  
    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。 Sg+0w7:2  
    5fvY#6;  
    输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子: 1m4Xl%KS>  
    pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward) 2tqj]i  
    p:Hg>Z  
    signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward) YIn H8Ex  
    7 (kC|q\4M  
    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)。 o>jM4sk$  
    6 k+4R<  
    ^~DDl$NH  
    函数 addinputchannel()的参数为: b-OniMq~  
    • 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 u` L9Pj&v  
    n\w2e_g;N  
    模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义: ;6655C  
    • 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)’。 :cA%lKg  
    • 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)’ xe@11/F  
    $d\>^Q  
    为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下: O.z\ VI2f  
    ,LodP%%UV  
    w_p := 5 um 4apaUP=Jp  
    U+ANSW/  
    I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2) vAcxca">S  
    <,+nS%a  
    信道的输入功率稍后可以通过函数 set_P_in(ch, P)进行修改,其中第一个参数是信道号, TjY-C m  
    ?F" mZu  
    第二个参数是新的输入功率。例子: x2h5,.K  
    f >$V:e([  
    calc set_P_in(pump, P_p) C3:CuoE X  
    6DT ^:LHS  
    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。 @;t6Slc"~  
    9D[Jn}E:  
    ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子: jxqKPMf>@%  
    B>UF dj]-  
    ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward) .I%`yhCW  
    4GqwY"ja  
    ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward) >m+Fm=  
    *bSxobn  
    结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为: gZ@z}CIw'  
    • 波长(单位:米)
    • 带宽(单位:米) ?rxq//S2  
    • 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) +)ba9bJ|  
    • 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) k9m9IE"9=$  
    • 背景损耗(单位:dB/m) m <'&`B;  
    • 传播方向 FH)_L1n  
    *W-:]t3CR  
    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。 \e9rXh%  
    !hjA   
    ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。 Sp/<%+2(  
    YR-Ge  
    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: *!MMl]gU?  
    F3e1&aK6{  
    l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength } mX5%6{],  
    9>k_z&<  
    l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength } <7 xX/Z}M  
    sR;u#".  
    dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m } } /*U~!t  
    ''Hx&  
    defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] VT [TE  
    b?K`DUju{0  
    defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] ; <l#k7/  
    IXv9mr?H}  
    w_ASE := 5.5 um Q.,2G7[ <  
    `8/D$  
    l_s := 0 T#.pi@PF>  
    =K <`nF0 w  
    I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2) \:4SN&I~  
    u{&#Gci  
    calc L*FQ`:lZ  
    kRqe&N e  
    for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do '81c>qA  
    eX'U d%  
    begin [H@71+_Q  
    c_ASE_fw[l] := fS$;~@p  
    addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward); [`kk<$=,&  
    c_ASE_bw[l] := ] @:x<>  
    addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward); s#H_ QOE  
    end; l[<U UEjZJ  
    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。 89x;~D1  
    5?q 6g  
    DY\~O  
     
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