光纖放大器的
教程包含以下十個(gè)部分：
w W\[#Ku 1、光纖中的稀土離子
6C
VH)=% 2、增益和泵浦吸收
Dnd; N/9 3、穩(wěn)態(tài)的自洽解
{_N9<i{T 4、放大的自發(fā)發(fā)射
9:p-F+ 5、正向和反向泵浦
P7F"#R 0QB 6、用于大
功率操作的雙包層光纖
5TJd9:\Af 7、納秒
脈沖光纖放大器
estiS 8、超短脈沖光纖放大器
)'~Jsg- 9、光纖放大器噪聲
|OJWQU![by 10、多級(jí)光纖放大器
v82wn P-~7 接下來(lái)是Paschotta 博士關(guān)于光纖放大器教程的第3部分：
X8ulaa ZGZNZ}~# 局部增益的總增益
8</wQ6&| 一旦我們知道沿光纖的局部增益系數(shù)，光纖放大器的無(wú)量綱總增益可以通過(guò)對(duì)整個(gè)光纖長(zhǎng)度的積分來(lái)計(jì)算：
%_W4\ 您可以將其乘以 4.343 以獲得以分貝為單位的值，或取其指數(shù)以獲得功率放大系數(shù)。
o*)Sg6Yk 自洽穩(wěn)態(tài)解決方案
o#p%IGG` 一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)擺在面前：如何計(jì)算穩(wěn)態(tài)下的整體增益？上面的等式似乎很容易，但是如何知道光纖中所有位置所需的增益系數(shù)呢？畢竟，這些取決于當(dāng)?shù)氐谋煤托盘?hào)功率，而我們還不知道這些！它們又取決于未知的激發(fā)密度。顯然，我們需要為光纖中所有位置的光功率和激發(fā)密度找到一個(gè)自洽的解決方案。
o,WjM[e 在某些情況下，這相對(duì)容易獲得。例如，如果您只有一個(gè)共同傳播的泵浦和信號(hào)，您可以計(jì)算輸入端的激發(fā)密度，從中獲得局部泵浦吸收和信號(hào)增益，并用它來(lái)將功率小步傳播到光纖中。在那里，再次計(jì)算激發(fā)密度、增益和吸收等；只需重復(fù)此過(guò)程，直到到達(dá)光纖末端。
bVzi^R" 具有反向傳播信號(hào)和泵浦的情況并不一定很困難，除非有多個(gè)波。
I4"p ]>Y" 對(duì)于反向傳播的信號(hào)和泵，有點(diǎn)困難，但可以使用拍攝算法。從信號(hào)輸入的一端開(kāi)始，并對(duì)剩余的泵浦功率進(jìn)行粗略估計(jì)。（這取決于光纖的激發(fā)，目前尚不清楚。）然后將泵浦功率與信號(hào)一起傳播到另一端。（泵浦功率會(huì)朝那個(gè)方向增長(zhǎng)；你向后傳播�。┰谛盘�(hào)輸出端，您通常會(huì)發(fā)現(xiàn)泵浦功率與實(shí)際注入的泵浦功率不匹配。但是，您可以改進(jìn)您的猜測(cè)并重復(fù)該過(guò)程，直到您獲得自洽的解決方案。
Ysu\CZGX 當(dāng)你有多個(gè)反向傳播波時(shí)，真正的麻煩就來(lái)了。例如，即使您只注入一個(gè)泵浦波并且沒(méi)有信號(hào)，您也可能通過(guò)放大的自發(fā)發(fā)射（參見(jiàn)第 4 部分）獲得強(qiáng)光，并在兩個(gè)方向上傳播。原則上，可以推廣上述射擊算法，但這涉及多維尋根。所涉及的指數(shù)依賴(lài)性并沒(méi)有讓這變得更容易......
R` < ^ /h 松弛方法的挑戰(zhàn)是獲得快速可靠的收斂。
[X Y%< P3D 還有其他算法，例如松弛方法，其中一種使用激勵(lì)密度的估計(jì)分布傳播功率，然后更改這些以減少誤差。挑戰(zhàn)在于如何使這些
程序很好地收斂，即既快速又可靠。在這里，可靠性相當(dāng)難以獲得，因?yàn)榇祟?lèi)算法的行為可能會(huì)受到放大器的各種
參數(shù)的強(qiáng)烈影響。
;(?tlFc 由于這部分真的很難，您可能會(huì)非常喜歡擁有一個(gè)為您完成這項(xiàng)工作的
軟件。例如，我們的RP Fiber Power軟件使用了一種非常精細(xì)的算法，可以快速可靠地完成工作。作為用戶(hù)，您只需提供所有輸入并毫不費(fèi)力地獲得解決方案。
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a,eB RKP, w % 示例案例：摻鐿光纖放大器
kY$EK]s 例如，考慮一個(gè)摻鐿光纖放大器，在 940 nm 處泵浦功率為 1 W，在 1030 nm 處輸入信號(hào)為 1 mW：
5csh8i'V 圖 1： 沿?fù)借O光纖放大器長(zhǎng)度的光功率。
14 & KE3` 纖維的行為異常復(fù)雜：
f7a4E +} • 得到的 Yb 激發(fā)程度不是在輸入端最高，在輸入端，泵浦功率最高，但在光纖內(nèi)部有點(diǎn)。這是因?yàn)槟嫦虻姆糯笞园l(fā)輻射（ASE，見(jiàn)第 4 部分）在左端變強(qiáng)。
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