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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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    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 sN6N >{  
    有两种不同的信道: j+-P :xvP  
    • 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。 5jxQW ;  
    • 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。 ?OlV"zK  
    >>{FzR  
    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)。 m3<+yz$!r  
    [*:6oo98'  
    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。 pmWr]G3,*  
    OTDg5:>  
    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。 ^Yj xeNY  
    \QE)m<GUe  
    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。 \>QF(J [8  
    Xx:F)A8O  
    特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。 .iX# A<E}  
    }a AH  
    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。 L|@y&di  
    *3/T;x.  
    输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子: e [_m< e  
    pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward) MY#   
    $-}e; VZb  
    signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward) 9o*,P,j'}  
    >K9#3 4hP  
    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)。 b` Hz$8  
    l 'DsZ9y@2  
    a ] =  
    函数 addinputchannel()的参数为: U-/{0zB  
    • 输入功率,如正向传播信号的左光纤端面功率和反向传播泵的右光纤端面功率。
    • 波长(单位:米)
    • 指定模式强度横向依赖性的函数
    • 背景损耗(单位:dB/m)(不包括掺杂剂吸收)
    • 传播方向,可以是 forward 或 backward 0sca4G0{  
    :0 & X^]\  
    模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义: OCZaQ33  
    • 可以指定用户定义函数的名称(例如’I_s’),在大多数情况下,该函数只有一个参数 r,即径向坐标,但如果存在方位角依赖关系,它也可能依赖于 r 和 phi。如果使用函数 set_xy_steps()定义了矩形网格,则强度函数的参数必须是 x 和 y。
    • 如果折射率分布已用 set_n_profile()定义,则还可以引用计算模式函数。例如,对于LP 01 模式,第三个参数可以是’I_lm(0,1)’,对于 cos(phi)依赖的 LP 11 模式,可以是’I_lm(1,1,cos)’。 ^sN (  
    • 另一种可能是在圆括号中指定参数,后面跟着一个任意的数学表达式。示例:’(r)exp(-2 * (r / w)^2)’ ABE@n%|`  
    ;2'q_Btk4  
    为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下: . 8N.l^0,  
    om?-WJI  
    w_p := 5 um s*U1  
    >{\7&}gz  
    I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2) %NL^WG:  
    J Ro?s~Ih  
    信道的输入功率稍后可以通过函数 set_P_in(ch, P)进行修改,其中第一个参数是信道号, ^WBuMCe  
    >h0-;  
    第二个参数是新的输入功率。例子: {pM?5"M MJ  
    mU}F!J#6  
    calc set_P_in(pump, P_p) 5waKI?4F  
    <! )**  
    修改其他参数也有类似的函数:set_lambda(ch, l)修改波长,set_dlambda(ch, l)修改 ASE信道带宽,set_loss(ch, lo)修改寄生损耗。 A\8}|r(>9E  
    F 8B#}%JE  
    ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子: orOt>5}b<  
    #9K-7je;j  
    ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward) Jgnhn>dHe  
    #>Zzf  
    ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward) -B86U6^s  
    5^^XQ?"  
    结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为: )iFJz/n>  
    • 波长(单位:米)
    • 带宽(单位:米) B&D}F=U  
    • 空间模式的数量(例如,对于具有两个偏振方向的单模光纤,为 2 个) kbM3  
    • 指定模式强度径向依赖性的函数(有关详细信息,请参阅函数 addinputchannel()的说明) HRB<Y mP@  
    • 背景损耗(单位:dB/m) L:@7tc.  
    • 传播方向 pAT7)Ch  
    \7CGUB>L  
    模式强度的函数必须有一个参数 r(仅用于径向相关性)或两个参数 r 和 phi。 Q-1vw6d  
    V+O"j^Z_J  
    ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。 lRXK\xIP ,  
    itC-4^  
    通常,为了正确地对整个 ASE 谱进行采样,有一个完整的 ASE 信道阵列。下面给出了所用代码的示例: rtc9wu  
    =UV`.d2[  
    l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength } `r?7oxN  
    ,G)r=$XU  
    l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength } KZ/=IP=  
    AM!G1^c  
    dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m } %n*-VAfE\  
    8YbE`32  
    defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] EY tQw(!Q  
    M3q|l7|9  
    defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE] z*-2.}&U<  
    b9!FC$^J  
    w_ASE := 5.5 um L*:jXmUM_~  
    rW=Z>1  
    l_s := 0 0=?<y'=  
    ?nL.w  
    I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2) A,a.8!*}vd  
    :8OZ#D_Hl  
    calc ;n 7/O5M|  
    :5{wf Am  
    for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do %\:[ o  
    62zYRs\Y)X  
    begin *6 >.!&  
    c_ASE_fw[l] := mGK|ihYu  
    addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward); o7$'cn  
    c_ASE_bw[l] := .nVa[B |.  
    addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward); `7r@a  
    end; R#I0|;q4|p  
    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。 -[wGX}}  
    va0{>Dc+  
    I"A_b}~*}  
     
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