光纖放大器的教程包含以下十個(gè)部分： /2?GRwU~P  
1、光纖中的稀土離子 UwdcU^xt9  
2、增益和泵浦吸收 ybf`7KEP2A  
3、穩(wěn)態(tài)的自洽解 +69sG9BA  
4、放大的自發(fā)發(fā)射 %t%+;(M9  
5、正向和反向泵浦 G*Z4~-E4*  
6、用于大功率操作的雙包層光纖 {?BxVDD07  
7、納秒脈沖光纖放大器 Q} f=Ye(&}  
8、超短脈沖光纖放大器 jr@<-.  
9、光纖放大器噪聲 )BS./zD*[<  
10、多級(jí)光纖放大器 D,1S-<  
接下來(lái)是Paschotta 博士關(guān)于光纖放大器教程的第3部分： &Cdk%@Tj]B  
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局部增益的總增益 S4`uNB#Ht  
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： LfrS:g  
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)。 vVZ@/D6w  
自洽穩(wěn)態(tài)解決方案 x8gUP  
​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。 c<-_Vh.:5  
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。 1c+[S]7rY  
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。 UG48g}  
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。 A'6>"=ziP  
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)依賴性并沒(méi)有讓這變得更容易...... +&-/$\"  
松弛方法的挑戰(zhàn)是獲得快速可靠的收斂。 S1;#58  
還有其他算法，例如松弛方法，其中一種使用激勵(lì)密度的估計(jì)分布傳播功率，然后更改這些以減少誤差。挑戰(zhàn)在于如何使這些程序很好地收斂，即既快速又可靠。在這里，可靠性相當(dāng)難以獲得，因?yàn)榇祟?lèi)算法的行為可能會(huì)受到放大器的各種參數(shù)的強(qiáng)烈影響。 {o5E#<)  
由于這部分真的很難，您可能會(huì)非常喜歡擁有一個(gè)為您完成這項(xiàng)工作的軟件。例如，我們的RP Fiber Power軟件使用了一種非常精細(xì)的算法，可以快速可靠地完成工作。作為用戶，您只需提供所有輸入并毫不費(fèi)力地獲得解決方案。 i v&:X3iB  
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示例案例：摻鐿光纖放大器 -5d8j<,  
例如，考慮一個(gè)摻鐿光纖放大器，在 940 nm 處泵浦功率為 1 W，在 1030 nm 處輸入信號(hào)為 1 mW： vQ26U(7\>  
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纖維的行為異常復(fù)雜： x@Z?DS$)  
• 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)。 j$A~3O<e"  
• 前向 ASE 也有影響，但僅限于光纖內(nèi)的某些區(qū)域。（在實(shí)驗(yàn)中幾乎不會(huì)注意到它！） AXz'=T}{  
• 在右側(cè)，泵完全耗盡，信號(hào)經(jīng)歷了一些重吸收。然而，這不是很強(qiáng)，因?yàn)橹匚�收已飽和：功率約為 600 mW 的信號(hào)（不是耗盡的泵！）將鐿激發(fā)保持在 7%，大大降低了吸收。（對(duì)于微弱的信號(hào)，這種效果會(huì)更強(qiáng)。） oC.:mI  
• 泵浦功率首先迅速下降，然后在 Yb 激勵(lì)最高的地方下降得較慢，然后再次下降得更快。 SG;]Vr  
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示例情況下的光纖長(zhǎng)度比理想情況稍長(zhǎng)。但是請(qǐng)注意，改變光纖長(zhǎng)度會(huì)以意想不到的方式改變 ASE 功率水平。因此，人們寧愿計(jì)算這些事情，而不僅僅是猜測(cè)。 ,S}[48$  
因此我們清楚地看到，光纖中功率的演變很大程度上取決于 Yb 激發(fā)，而這些當(dāng)然是由功率水平?jīng)Q定的。由此產(chǎn)生的行為可能相當(dāng)復(fù)雜，以至于即使是有經(jīng)驗(yàn)的人也常常對(duì)模擬結(jié)果感到驚訝，并對(duì)意外的實(shí)驗(yàn)結(jié)果感到困惑。