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。
k8@bQ"#b 有两种不同的信道:
IO]tO[P# - 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。 d|)ARRW
- 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。 ?$uEN_1O\@
IKaW],sr# 在任何情况下,每个信道都有一个特定的传播方向,可以是 forward(值为 1 的预定义变量)或 backward(-1)。
-$_FKny atw*t1)g 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。
Gm \)1b ecO$L<9> 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。
ma!C:C9#J 94|ZY}8|f 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。
,4 q^( ^f-)gZ& 特别是在激光中,前向和后向传播信道相互耦合。
:>Qu;Z1P t
o8J
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。
y7+n*|H l!W!Gz0to 输入信道用函数 addinputchannel()定义。例子:
33wVP}e5 pump := addinputchannel(P_p_in, l_p, 'I_p', loss_p, backward)
RlbJ4`a
;b. m X signal := addinputchannel(P_s_in, l_s, 'I_s', loss_s, forward)
cfRUVe +nim47 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)。
_[i.)8$7 5|>ms)[RQ {'B(S/Z7 函数 addinputchannel()的参数为:
F9d6#~ - 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\|yPBB
a/H5Y,b> 模式分布函数(第三个参数)可以用不同的方式定义:
5wE6 gRJ - 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)’。 *uP;rUY
- 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)’ fe"w--v
Da!vGr 为以第一种方式定义的强度分布函数的示例,泵浦波如下:
3Zs0W{OxU B1s&2{L6K w_p := 5 um
%e)vl[:} >Q ^ mR I_p(r) := exp(-2 * (r / w_p)^2)
Z_<NUPE iTs"RW 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,
L; A#N9 i,%N# 第二个参数是新的输入功率。例子:
9C{Xpu I9rQX9#B
calc set_P_in(pump, P_p)
4:733Q3oK |id7@3leu 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。
xDSiTp=)O $uUyp8F ASE信道用函数 addASEchannel()定义。例子:
E[=&6T4 Xc^(e?L4 ASE_fw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, forward)
U3v~R4 "LW\osjen ASE_bw := addASEchannel(l_s, 10e-9, 1, ’I_s’, 0, backward)
zV;NRf)
9. 6 OvH"/X4 结果值是信道参考号,与函数 addinputchannel()的方法相同。参数为:
'MB+cz+v - 波长(单位:米)
- 带宽(单位:米) <{hB&4oL
- 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) !{ _:k%B
- 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) .x/H2r'1
- 背景损耗(单位:dB/m) <7B;_3/
- 传播方向 +u t%C.1
g2*}XS3 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。
3-n&&< \IzZJGi ASE 信道没有输入,但由自发辐射提供。
Z=%u:K}[ v&%W*M0q@ 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:
CDW|cr{ AXi4{Q, l1_ASE := 960 nm { minimum ASE wavelength }
d{(Rs.GuP 1DL+=- l2_ASE := 1080 nm { maximum ASE wavelength }
d(9Sk Xr v<g#/X8 dl_ASE := 5 nm { ASE bandwidth in m }
6z/&j} ( ^YfAsBs& defarray c_ASE_fw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
vl|3WYA O8rd*+ defarray c_ASE_bw[l1_ASE, l2_ASE, dl_ASE]
{l_D+B; @Eh(GZN w_ASE := 5.5 um
3+:NX6Ewb* ?Iaqbt%2 l_s := 0
`Pwf?_2n- 3O2vY1Y2 I_ASE(r) := exp(-2 * (r / w_ASE)^2)
IBNb!mPu% NcX-*o calc
e(`r"RrQ v]KPA.W for l := l1_ASE to l2_ASE step dl_ASE do
h\Zh^B6J G4#Yz6O begin
@wP.Rd c_ASE_fw[l] :=
2!{_x8,n addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, forward);
R_Bf JD. c_ASE_bw[l] :=
|L-- j addASEchannel(l, dl_ASE, 1, 'I_ASE', l_s, backward);
?o/p}6 end;
gq~`!tW' 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。
,p\*cHB9 9{A*[.XK] *|0W3uy\Y