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。
=v"{EmT[$ 有两种不同的信道:
TyXOd,%zl - 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。 ~&|i'f[
- 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。 +@v} (
A Mfu|%ZL 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)。
82l";;n4p : |(B[ 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。
EU~'n- WL]'lSHa 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。
h"m7r4f S(xA}0] 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。
N/.9Aj/h~& Qp Vm 特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。
DzOJ{dF 7nIMIkT: 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。
_~<TAFBr ^<b.j.$<z 输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子:
Ctx K{: pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward)
_CT|5wQF< Y^f|}YO%y signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward)
}RK9Onh3G aa!c>"g6 变量 pump 和 signal 存储两个信道对应的参考号。我们得到一个参考号为1的反向传播泵浦信道和一个参考号为2的正向传播信号信道。这些值存储在变量中,以便以后访问信道(例如,用于检索功率或修改输入功率)。
{$.{VE+v5 m8`A~ 0$
EJ4 函数 addinputchannel()的参数为:
94/}@<d-= - 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 GQ8P}McA
=]Bm>67" 模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义:
5Ep - 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?Znil|o
- 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)’ vsR&1hs
Vngi8%YWp 为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下:
>X,6 OMNdvrE*=O w_p := 5 um
8i"fhN3?Y G_RK3E[FK I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2)
dD!SgK [Jv _E7eJSM. 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,
i[lH@fJm_ z""(M4 第二个参数是新的输入功率。例子:
3+'w% I ~yg9ZM calc set_P_in(pump, P_p)
=cY]cPO nwYeOa/t 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。
6<R
U~Gh uWQ.h , ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子:
re2%e-F" Kxn=iv^Ir ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward)
}qg&2M%\ Nq8A vBwo4 ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward)
v%w]Q B _\zfXHp 结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为:
9:>vl0 - 波长(单位:米)
- 带宽(单位:米) 3]Mx,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) w.jATMJ)F
- 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) "k/x+%!Spc
- 背景损耗(单位:dB/m) *@Z'{V\
- 传播方向 > im4'-
>#Yq&@G 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。
yO)Qg*r s Y,3 ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。
H#:Yw|t %]` W sG 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:
g$qh(Z_s 6>Fw,$ l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength }
6Xa2A6 rv[\2@} l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength }
q]aRJ`9f 3`y:W9!u dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m }
&+sN=J.x 9cQSS'`F defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
}\ F>z $}829<gh7 defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
@QofsWC }% =P(%- w_ASE := 5.5 um
J&?kezs iT5%X l_s := 0
pJIH_H oT'XcMn I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2)
r]yq
#T`z !}%giF$- calc
,DjZDw 0WFZx
Ad" for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do
UkC\[$-"\ hH\(>4l begin
A,osrv c_ASE_fw[l] :=
=[$*PTe addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward);
BBDOjhik c_ASE_bw[l] :=
5D#*lMSP"' addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward);
p ,!`8c6 end;
ifkA3] 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。
Mm5l> D'c 0t~--/lA $T6<9cB@