| 小火龍果 |
2022-05-27 10:47 |
RP系列 激光分析設(shè)計(jì)軟件 | 光纖放大器設(shè)計(jì)第八部分
光纖放大器的教程包含以下十個(gè)部分： O=o}uB-*6
1、光纖中的稀土離子 gnp.!-
2、增益和泵浦吸收 =!\Nh,\eQ
3、穩(wěn)態(tài)的自洽解 \}b2 oiY
4、放大的自發(fā)發(fā)射 Nh!`"B2B
5、正向和反向泵浦 JG!B3^qB
6、用于大功率操作的雙包層光纖 .P m 5nS
7、納秒脈沖光纖放大器 ZG=]b%
8、超短脈沖光纖放大器 Ux_ tzd0!
9、光纖放大器噪聲 oZ%uq78#[%
10、多級(jí)光纖放大器 :4{
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接下來(lái)是Paschotta 博士關(guān)于光纖放大器教程的第8部分： HJl?@& l/
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第八部分：超短脈沖光纖放大器 kORWj<
我們現(xiàn)在考慮放大超短脈沖，即具有皮秒或飛秒持續(xù)時(shí)間的光脈沖。光纖放大器通常用于此目的。它們有時(shí)被稱為超快光纖放大器，盡管這個(gè)術(shù)語(yǔ)有些模糊：嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，快速的只是超短脈沖光功率的上升和下降，而不是放大器。 e)e(f"t6Q
用于超短脈沖放大的光纖的吸引力 ~-'2 jb*8
在某些方面，光纖放大器看起來(lái)像是放大超短脈沖的理想設(shè)備。它們提供高增益和高增益效率，這是該領(lǐng)域經(jīng)常需要的，例如當(dāng)將來(lái)自一些低能量種子激光器的脈沖放大到相當(dāng)大的能量以達(dá)到巨大的峰值功率時(shí)。此外，它們相當(dāng)大的增益帶寬允許人們即使在相當(dāng)短的脈沖（例如脈沖持續(xù)時(shí)間為 100 fs 甚至更短）的情況下也能做到這一點(diǎn)。再加上光纖的各種一般優(yōu)勢(shì)，例如通常較高的功率轉(zhuǎn)換效率和生成輸出的通常相當(dāng)高的光束質(zhì)量，我們擁有一系列令人印象深刻的優(yōu)勢(shì)。 8 4(Jo_9
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基本問(wèn)題：光纖非線性 1`8s
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在上一部分教程中，我們討論了納秒脈沖放大的含義。對(duì)于超短脈沖，情況類似，但有一些顯著差異： Wg}KQ6
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• 對(duì)于相同的脈沖能量，峰值功率要高得多。這意味著對(duì)于較低的脈沖能量，通常非線性效應(yīng)已經(jīng)變得很嚴(yán)重。 p cLKE
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• 作為一個(gè)例外，受激布里淵散射由于超短脈沖的大固有帶寬而在該方案中不是問(wèn)題。 l+Wux$6U
• 不同頻率分量之間的群速度失配也減輕了一些非線性效應(yīng)。 Gld~GyB\k
以群速度失配為例，如果光纖的群速度色散為 15,000 fs2 /m，則 SRS 產(chǎn)生的偏移 13 THz 的光將具有與原始波相差 15,000 fs2的反群速度/m · 2 π · 13 THz = 1.23 ps/m。這意味著 1 ps 脈沖在 10 m 長(zhǎng)的光纖放大器中經(jīng)歷的 SRS 比僅考慮其峰值功率時(shí)預(yù)期的要小得多。（對(duì)于自相位調(diào)制，色散的幫助要小得多，因?yàn)槲覀冊(cè)谳^小的頻率范圍內(nèi)有相互作用。） Q ,NnB{R
通常，放大器光纖的色散受非線性效應(yīng)的影響很大。它不僅是提到的完全不同波長(zhǎng)分量之間的群速度失配，而且是較小波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)的色散。例如，在反常色散狀態(tài)（即負(fù)群速度色散）中，我們可以產(chǎn)生孤子效應(yīng)，這有時(shí)會(huì)導(dǎo)致脈沖壓縮因此甚至增加了峰值功率（特別是對(duì)于遠(yuǎn)高于基本孤子能量的注入脈沖能量）。然而，在正常色散狀態(tài)下，我們得到了增加的時(shí)間脈沖展寬，從而降低了峰值功率，因此更高的脈沖能量成為可能而無(wú)需完全脈沖分解�？傮w而言，發(fā)生的事情通常相當(dāng)復(fù)雜，一些簡(jiǎn)單的經(jīng)驗(yàn)法則不足以理解將發(fā)生的事情以及非線性效應(yīng)的嚴(yán)重程度。然后需要進(jìn)行數(shù)值模擬。下面，我們介紹兩個(gè)示例案例。 tiZ H;t';<
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示例 1：拋物線脈沖放大器 Z|qI[ui
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