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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 ZG@q`<:j  
    有两种不同的信道: /Q )\+  
    • 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。 Np)lIGE  
    • 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。 \di=  
    )_NO4`ejs/  
    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)。 DeYV$W B  
    ,=N.FS  
    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。 -%dCw6aX+  
    u-C)v*#L  
    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。 xwty<?dRW1  
    4`R(?  
    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。 TB^$1C  
    { BHO/q3  
    特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。 |WUG}G")*x  
    =rK+eG#,  
    通常,光信道中的所有光功率在连续波计算中限制为1 mW,在动态计算中限制为5 mW。在模拟设备时,这些限制可能是不需要的。在这种情况下,可以将变量 NoPowerLimit设置为非零值以抑制这些限制。 v.ui!|c  
    IIqUZJ  
    输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子: abEmRJTmW  
    pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward) 1i ] ^{;]  
    M#[{>6>iE  
    signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward) l lsfTrp  
    wvPk:1wD5  
    变量 pump 和 signal 存储两个信道对应的参考号。我们得到一个参考号为1的反向传播泵浦信道和一个参考号为2的正向传播信号信道。这些值存储在变量中,以便以后访问信道(例如,用于检索功率或修改输入功率)。 c0fo7|  
    (4EI-e*6  
    9)=ctoZ'  
    函数 addinputchannel()的参数为: <Ok3FE.K  
    • 输入功率,如正向传播信号的左光纤端面功率和反向传播泵的右光纤端面功率。
    • 波长(单位:米)
    • 指定模式强度横向依赖性的函数
    • 背景损耗(单位:dB/m)(不包括掺杂剂吸收)
    • 传播方向,可以是 forward 或 backward s|ITsz0,td  
    cs'{5!i]  
    模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义: v9->nVc-  
    • 可以指定用户定义函数的名称(例如’I_s’),在大多数情况下,该函数只有一个参数 r,即径向坐标,但如果存在方位角依赖关系,它也可能依赖于 r 和 phi。如果使用函数 set_xy_steps()定义了矩形网格,则强度函数的参数必须是 x 和 y。
    • 如果折射率分布已用 set_n_profile()定义,则还可以引用计算模式函数。例如,对于LP 01 模式,第三个参数可以是’I_lm(0,1)’,对于 cos(phi)依赖的 LP 11 模式,可以是’I_lm(1,1,cos)’。 V470C@  
    • 另一种可能是在圆括号中指定参数,后面跟着一个任意的数学表达式。示例:’(r)exp(-2 * (r / w)^2)’ DFTyMB1H  
    as_PoCoss  
    为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下: D#)b+7N-  
    :a)u&g@G  
    w_p := 5 um Z(!\% mn  
    1!gbTeVlY  
    I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2) <"|,"hA  
    IaXeRq?<  
    信道的输入功率稍后可以通过函数 set_P_in(ch, P)进行修改,其中第一个参数是信道号, N.{D$"  
    k@:%:Sj 2  
    第二个参数是新的输入功率。例子: #C3.Jef  
    }>X~  
    calc set_P_in(pump, P_p) ?I@W:#>o  
    r0gJpttDl  
    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。 ?3xzd P  
    RdML3E  
    ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子: }Z,x~G  
    !GGkdg*-*9  
    ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward) &JI8]JmU)  
    .VzT:4-<Q"  
    ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward) ?1eK#Z.  
    Ez=Olbk  
    结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为: LE>]8[ f6S  
    • 波长(单位:米)
    • 带宽(单位:米) ^ovR7+V  
    • 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) aAA U{EWW  
    • 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) ( ICd}  
    • 背景损耗(单位:dB/m) 'X2POay1  
    • 传播方向 ox (%5c)b|  
    %1$,Vs<RH  
    模式强度的函数必须有一个参数 r(仅用于径向相关性)或两个参数 r 和 phi。 xlg9TvvI  
    igR";OQk  
    ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。 FG*r'tC~r  
    A$:U'ZG_  
    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: >&5DsV.B  
    0=E]cQwh  
    l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength } R!N%o~C2-  
    Tyf`j,=  
    l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength } fsWTF<Y  
    hFl^\$Re  
    dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m } w=J3=T@TD  
    OH(waKq2I  
    defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] )/?$3h;  
    pD#rnp>WWt  
    defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] d4c8~L H-  
    ;x@~A^<el  
    w_ASE := 5.5 um m-"w0Rl1T  
    ~1vDV>dpE  
    l_s := 0 UQ@L V~6{R  
    _t #k,;  
    I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2) c|@bwat4  
    d,n 'n  
    calc wT8DSq  
    g~A`N=r;h  
    for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do K}MK<2vU  
    ByNn  
    begin 1F&Trqq  
    c_ASE_fw[l] := o="M  
    addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward); hp-<2i^"!  
    c_ASE_bw[l] := =mp;.k95  
    addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward); wyO4Y  
    end; |Uh  
    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。 aH/ k Ua  
    X=fYWj[H,  
    Ks`J([(W&  
     
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