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。
2A'!kd$2 有两种不同的信道:
Rl@k~;VV - 输入信道允许注入光功率,例如泵浦功率或信号输入功率。它们有一定的波长,而且(名义上)没有带宽。 Vw0cf;
- ASE 信道不能有输入。相反,它们由激发的增益介质提供荧光,当然,这也会受到激光增益和任何损耗的影响。 L8sHG$[
(lBgWz 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)。
Exd$v"s
Y 1D159 NLB 对于以后引用某个信道(例如检索其输出功率),每个信道在定义时都会获得一个 参考号 。例如,第三个定义的信道获得参考号 3。
Ad !=
*n MW*@fl<@?M 在所有信道定义之后,必须调用函数 finish_fiber()。在此之前,不可能调用函数来计算光功率等。
OCIWQ/
P Gu?OyL 通常,所有信道都是在脚本的开头定义的,并且在计算过程中不进行修改,除了可以修改输入功率。但是,稍后可以通过使用函数 clearchannels()删除所有定义的信道,并再次使用函数定义所有信道来重新定义信道。这可能是可取的,例如,在最初使用较少的ASE 信道进行更近似(但更快)的计算后,最终绘图需要增加 ASE 信道的数量。
XG2&_u& f6@fi`U, 特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。
GZXBzZ} szW_cjS 通常,光信道中的所有光功率在连续波计算中限制为1 mW,在动态计算中限制为5 mW。在
模拟体
设备时,这些限制可能是不需要的。在这种情况下,可以将变量 NoPowerLimit设置为非零值以抑制这些限制。
/cM< %6r MS} 输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子:
FrXFm+8
F pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward)
U"\$k& {nTQc2T?; signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward)
L7oLV?k baJ(Iy$XT 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)。
{hYH4a&Hb 1UG5Q- g%z'#E97 函数 addinputchannel()的参数为:
ti6\~SY - 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 W+N9~.q\^
K6"#&0 模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义:
wX dtY - 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)’。 rw>X JE
- 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)’ &+F|v(|r
f`Km ctI 为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下:
&%3$zgvR / O@'XWW w_p := 5 um
M->/vi pZ4]KxX@ I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2)
`@. 7)iB6RBK 信道的输入功率稍后可以通过函数 set_P_in(ch, P)进行修改,其中第一个参数是信道号,
qbu>YTj Z#H] yG 第二个参数是新的输入功率。例子:
?1%/G< _m3}0q calc set_P_in(pump, P_p)
/B>p.%M[& NR3]MGBKv 修改其他参数也有类似的函数:set_lambda(ch, l)修改波长,set_dlambda(ch, l)修改 ASE信道带宽,set_loss(ch, lo)修改寄生损耗。
S<),
,( F<SCW+>z2a ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子:
qm30,$\c`~ X;$g7A ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward)
!YUMAp/ b'i-/l$ ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward)
YbS$D (S~|hk^ 结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为:
y k=o - 波长(单位:米)
- 带宽(单位:米) GJlkEWs
- 空间模式的数量(例如,对于具有两个偏振方向的单模光纤,为 2 个) }~gBnq_DDU
- 指定模式强度径向依赖性的函数(有关详细信息,请参阅函数 addinputchannel()的说明) Z:F5cXt<
- 背景损耗(单位:dB/m) N6CWEIJ
- 传播方向 G55-{y9Q
;O8Uc&:P 模式强度的函数必须有一个参数 r(仅用于径向相关性)或两个参数 r 和 phi。
c*0pF=3 SCbN(OBN! ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。
8NY$Iw ;Y:_}kN8_ 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:
j9)WInYc: Be?b|
G!M l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength }
&S\q*H=}i b-sbR R l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength }
v9Kx`{1L ^A9D;e6!- dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m }
z}XmRc_Ko X6_m&~}15 defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
Q_p!;3 DK2m(9/`3 defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
Z<7FF}i ^Y mq<*X w_ASE := 5.5 um
*eE&ptx1 AGwFD l_s := 0
1.+w&Y5
wSrq?U5q I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2)
a3o4> 9 {+Rf?'JZH calc
M>Yge~3 :mwNkT2et for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do
T<!&6,N A [3Qu @;"& begin
+q z"+g c_ASE_fw[l] :=
F"7dN *7 addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward);
3Q-i%7l c_ASE_bw[l] :=
aBV{Xr~#( addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward);
,^dyS]!d$ end;
YuO-a$BP 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。
7_ $Xt)Y{ _O!)aD ZzDE