RP Fiber Power 双包层光纤的泵浦吸收
RP Fiber Power 掺铒光纤放大器的双诱导淬灭建模
RP Fiber Power 掺铒光纤放大器的双诱导淬灭建模当建模光纤放大器和激光器时，人们通常可以使用一个简单的增益模型，只有一个亚稳态能级。
但是，在某些情况下，我们需要一个更复杂的模型，包括不同激发态和激发态之间的跃迁。
我们RP Fiber Power软件提供了一个非常灵活的扩展增益模型，在这个模型中，您可以定义自己的能级方案以及它们之间的所有转换，甚至包括像不同离子之间的能量转移过程这样的事情。
但是，我们发现仍然有一个局限性：就是不能完全模拟涉及离子对或更大的离子团簇的淬火过程。
例如，考虑一个掺铒光纤，其中一些铒离子成对分布，而不是更好地分布在玻璃基质中。
(掺铒光纤比掺镱光纤有更高的聚类倾向，即使是在中等掺杂浓度下。
)由于它们的距离很近，这对离子之间的相互作用非常强：·如果在这样的一对离子中只有一个离子被激发，那激发可以在两个离子之间移动，这到目前为止不是很相关，因为激发能量不会以这种方式丢失。
·但是，如果另一个泵浦光子被吸收，我们就会得到一个重要的新现象。
只有很短的时间，我们得到两个激发态离子。
然后它们迅速相互作用，其中一个离子回到基态，把它的能量转移给另一个离子，从而进入一个更高的能级，但它很快从那里衰变回到最初的激发态。
最后，尽管吸收了一个泵浦光子，我们仍然有相同的初始激发态。
这种能量的浪费会影响放大器的性能。
最初，我认为我们已经可以用我们的RP Fiber Power 软件建模这样的过程，因为n您可以定义不同种类的离子(例如簇状和非簇状的铒离子)以及能量交换过程。
但结果是，它在描述的例子中还没有起作用——本质上，因为一个离子的行为不仅取决于其他离子的平均激发态，还取决于它直接相邻离子的激发态。
幸运的是，这个问题可以通过一个相对简单的软件扩展来解决。
这是受到一些科学论文的启发(例如:P. Myslinski等人，“浓度对掺铒光纤放大器性能的影响”，IEEE J.光波技术15 (1)，112 (1997)，doi:10.1109/50.552118)。
模型分析了双包层光纤激光器输出激...
南开大学硕士学位论文掺镱光纤激光器的研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：光学指导教师：***摘要厂f光纤激光器、光纤放大器在光纤通信、传感和测量上有着巨大的应用前景。
但f 统的泵浦技术很难将高功率的多模泵浦光藕合到单模的纤芯中去，因此很难做出高功率的光纤激光器和高放大倍数的光纤放大器。
而包层泵浦技术解决了单模光纤泵浦效率低的问题。
因而双包层光纤激光器、放大器引起人们越来越多的重视y本文介绍了包层泵浦技术在光纤通信中的最新应用，并且展望了包层泵浦技术中要解决的关键性技术问题。
重点进行了掺镱双包层光纤激光器的实验和理论研究；掺镱单包层光纤激光器的实验研究，具体内容如下：1．双包层光纤激光器的理论分析．1 掺镱双包层光纤激光器的激光输出特性的数值模拟j阐用泵浦光和激光在双包层光纤中的前后向传输方程，我们用数值法分析了掺键双包层光纤激光器输出激光的特性，其中包括前后向传输的泵浦光能量沿着光纤方向的变化与光纤损耗的关系、激光腔内前后向泵浦光沿着光纤长度方向上的变化与谐振腔结构的关系、沿着光纤长度方向变化的激光增益与光纤损耗的关系、激光输出特性与不同损耗的光纤的关系、在不同的注入泵浦功率条件下激光输出功率和光纤损耗的关系、在不同的注入泵浦功率条件下激光输出功率与光纤长度的关系、以及在不同注入泵浦功率和光纤损耗条件下输出激光功率和输出、输入腔镜反射率的关系。
广7一2 对双包层光纤激光器吸收特性的讨论，采用新的模型导出了双包层光纤的有效吸收系数的表达式；3 利用二维射线光学分析方法分析了内包层形状对吸收效率的影响．2．掺镱单模光纤激光器的实验研究．1 采用布拉格光纤光栅，研制出了全光纤线形腔掺镱光纤激光器，并得到了窄线宽、高斜率效率和稳定的激光输出；阪现掺镱光纤长度对激光输出特性有很大的影响。
在泵浦激光功率为80mW的条件下，当掺镱光纤长度为9m 时，可以得到具有最窄的激光线宽、最高的激光斜率效率和输出激光功率J一'一2 研制出光纤光栅选频，全光纤化的环形腔掺镱光纤激光器j佐泵浦激光功率为80mW的条件下，最大激光输出功率7．jmw，激光斜率效率为61．7％，输出激光中心波长为1064nm。
RP Fiber Power 无源光纤之多模光纤
RP Fiber Power 无源光纤之多模光纤多模光纤是指在工作波长上具有多个导模的光纤——有时只有几个(即少模光纤)，但通常很多。
光纤芯通常很大，并不比整个光纤小多少(见图1)。
同时，数值孔径通常比较大，例如0.3。
这种组合导致一个很大的V数，而V数又导致大量的模态。
对于V较大的步进折射率光纤，计算两个偏振方向时，可以用下式估计：图1: 单模光纤(左)与包层相比有一个很小的纤芯，而多模光纤(右)有一个很大的纤芯。
导模数较少的光纤，例如V数在3到10之间，有时称为少模光纤。
如果需要传输空间相干性差的光，则需要多模光纤。
例如，这是典型的高功率激光二极管的输出情况，如二极管棒。
虽然只有很小一部分输出功率可以发射到单模光纤中，但是对于具有足够大的纤芯和/或高NA的多模光纤来说，非常有效的发射是可能的。
另一个例子是在光纤链路中使用发光二极管(led)代替激光二极管作为廉价信号源。
其他应用程序存在成像，例如：图像信息的传输需要具有多种空间模式的设备。
多模光纤规格多模光纤的基本规格包括多模光纤的芯径和外径。
普通电信光纤(用于中等距离光纤通信的光纤)为50/125μm和62.5/125μm光纤，芯径分别为50μm和62.5μm，包层直径为125μm。
这种光纤支持数百种引导模式。
大芯纤维甚至更大的芯直径数百微米也可用。
将光发射到多模光纤中与单模光纤相比，多模光纤更容易发射光，特别是当它支持多种导模时。
为了有效的发射，必须满足两个条件：•输入的光应只击中核，而不是包层。
•输入光不应包含以大于arcsin NA的角度传播的明显大量功率。
如果输入光的M2 因子足够小，就有可能同时满足这两个条件。
超高斯光束有效发射的最大M2因子可由以下公式估计：这实际上是来自光纤的近似光束质量因子，如果光功率很好地分布在所有模式上。
(只有当光纤有许多导模时，这个估计才是准确的。
)当然，有效的发射不仅需要足够低的M2因子，而且需要在真实空间和傅里叶空间中具有合适的强度剖面形状。
双包层掺铥光纤内包层直径、包层泵浦吸收系数试验方法
附录 A（规范性附录）内包层直径试验方法A.1 概述本方法适用于双包层掺铥光纤内包层直径的测试。
双包层掺铥光纤内包层形状涉及多种多边形，应根据被测光纤内包层实际情况对其内包层直径进行测试。
当双包层掺铥光纤内包层为N（N＞3）边形时，取任意连续不同的三条边进行切线圆拟合，共取3次，取3次拟合圆直径平均值作为内包层直径。
并取中间值拟合圆圆心作为内包层中心与纤芯计算纤芯/内包层同心度误差。
例如，六边形内包层光纤6条边依次为L1、L2、L3、L4、L5、L6,则可取L1、L2、L3三边，取L2、L3、L4三边，取L3、L4、L5三边分别作切线圆，如图A.1所示。
图A.1 六边形内包层切线圆示意图图A.2是典型的八边形内包层双包层掺铥光纤结构示意图。
纤芯内包层外包层涂覆层图A.2 典型的八边形内包层双包层掺铥光纤结构示意图A.2 测量设备A.3.1 光学显微镜采用具备配套几何尺寸拟合软件的光学显微镜。
A.3 试样制备A.3.1 端面处理剥去光纤一端的涂覆层，清洗干净，用专用光纤切割刀处理端面。
A.3.2 光纤放置将光纤放置在光学显微镜下通过程序拟合多边形切线圆。
A.4 测试条件在测量期间，温度15℃～35℃，湿度45%～60%。
A.5 测试步骤A.5.1 接通测量系统相关仪器的电源，按规定进行预热。
A.5.2 把制备好端面的被测光纤放置在光学显微镜中。
A.5.3 调整焦距及位置，保证被测光纤端面处于显微镜正中。
A.5.4 用拟合软件连续3次对不同三边进行切线圆拟合，并计算对应切线圆直径分别为D1、D2、D3。
A.5.5 取三个切线圆直径均值作为内包层直径D。
A.6 计算内包层直径计算见公式（A.1）:（）………………………………………………(A.1)式中：D—内包层直径，单位为微米（μm）；D1—（L1、L2、L3）三边切线圆直径，单位为微米（μm）；D2—（L2、L3、L4）三边切线圆直径，单位为微米（μm）；D3—（L3、L4、L5）三边切线圆直径，单位为微米（μm）。
一种测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法
一种测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法一种测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法摘要：双包层增益光纤是一种广泛应用于光通信和光纤传感领域的重要器件。
为了准确测量其泵浦吸收系数，本文提出了一种测试方法。
该方法通过设计一套实验装置，利用激光器和功率计实现对双包层增益光纤泵浦吸收系数的测量。
实验结果表明，该方法具有较高的准确性和可行性，能够为双包层增益光纤的研究和应用提供参考。
1. 引言双包层增益光纤是一种具有较高增益和较低噪声的光纤器件，广泛应用于光通信和光纤传感领域。
其性能的优劣直接影响光纤系统的传输质量和信号传输距离。
而泵浦吸收系数是评价双包层增益光纤性能的重要指标之一。
2. 方法为了测试双包层增益光纤泵浦吸收系数，我们设计了一套实验装置。
该装置由激光器、功率计、光纤样品和光路控制部分组成。
我们选择合适的激光器作为泵浦光源，其波长和功率需与双包层增益光纤的工作要求相匹配。
然后，将激光器输出光纤与待测光纤样品相连，通过调节光路控制部分，使得激光器的输出光纤泵浦样品，实现能量的传输。
接下来，我们使用功率计测量泵浦光纤在样品中的吸收功率。
通过多次测量，取平均值，得到泵浦吸收系数。
同时，需要将功率计的响应特性考虑在内，进行修正。
3. 结果与讨论我们使用上述方法测试了几个不同样品的双包层增益光纤泵浦吸收系数，并进行了数据分析和讨论。
实验结果表明，该方法能够准确测量双包层增益光纤的泵浦吸收系数。
通过对不同样品进行测试，我们发现不同材料和结构的双包层增益光纤具有不同的泵浦吸收性能。
这对于研究和优化双包层增益光纤的性能具有重要意义。
我们还发现波长和功率对双包层增益光纤的泵浦吸收系数有一定的影响。
在实际应用中，需要根据具体的工作要求选择合适的波长和功率，以获得最佳的泵浦吸收效果。
4. 结论本文提出了一种测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法，并通过实验验证了该方法的可行性和准确性。
该方法能够为双包层增益光纤的研究和应用提供参考，对于光通信和光纤传感等领域具有重要意义。
RP Fiber Power 无源光纤之光纤模式
RP Fiber Power 无源光纤之光纤模式一般来说，在光纤中传输的光束，其光强会在传输过程中发生变化。
演变过程甚至会相当复杂。
例如，假设我们将一束相对于光轴倾斜20°的高斯光束，注入到纤芯半径为20μm和NA=0.3的光纤中，会发生什么呢？图1:RP Fiber Power软件模拟的多模光纤的强度演变过程。
将一束相对于光轴倾斜20°的高斯光束注入到光纤中。
(请注意，这里我们只显示了强度的轮廓)当光束到达纤芯/包层界面并在那里反射时，可以清楚地看到发生的干涉效应。
最后，横截面如图2所示图2: 超过10μm的光束强度分布。
我们已经看到强度分布通常以复杂的方式演变。
但是，在传输过程中，存在一定的振幅分布(即电场振幅的分布)，强度分布保持不变(假设是无损耗光纤)。
这样的场分布称为光纤的模式。
其中最简单的基模，也称为LP01模，看起来如下图所示:图3:多模光纤中基模的强度分布图。
灰色的圆圈表示纤芯/包层边界。
这是一个高阶模式，LP37模式，如下图:图4:多模光纤中LP37模式的强度分布图。
对于基模，非均匀折射率分布恰好抵消了自然发散。
特别要注意的是，高阶模的轮廓可以显著地延伸到包层中。
下图是光纤各导模的振幅分布图，按模式指标排序:图5:多模光纤中所有导模的振幅分布图。
通过RP Fiber Power软件，可以在一秒之内计算出模式。
在我们的案例中，纤芯半径为20μm,NA = 0.3，在1.5μm波长处，光纤有84种不同的导模(见图5)——如果计算不同方向的导模，甚至有160种。
(例如LP11模式也存在于旋转90°的情况;这两种模式是相互正交的。
所有的导模本质上都被限制在纤芯区域，即使它们在某种程度上可以延伸到包层中(但是随着离纤芯距离的增加，强度会降低)。
图6显示了光纤模式的远场分布，因为它们可以在距离光纤末端较远的地方观察到。
它们看起来类似于近场分布,但不是完全一致。
双包层光纤芯径与位置影响吸收效率的研究
双包层光纤芯径与位置影响吸收效率的研究裘一;董兴法;刘翠霞【摘要】为了提高双包层光纤结构中泵浦光耦合进纤芯的效率,文章首先探索了常折射率内包层光纤中芯径与内包层尺寸比对吸收效率的影响.然后对端泵入射光进行建模,研究了纤芯偏心距的优化.数值模拟结果表明,当偏心距为R-r时,即纤芯位于内包层边缘时,吸收效率最高.文章还阐述了渐变折射率内包层对耦合效率的影响.【期刊名称】《光通信研究》【年(卷),期】2008(000)001【总页数】3页(P33-35)【关键词】双包层光纤;吸收效率;偏心距【作者】裘一;董兴法;刘翠霞【作者单位】苏州科技学院,电子与信息工程系,江苏,苏州,215011;苏州科技学院,电子与信息工程系,江苏,苏州,215011;苏州科技学院,电子与信息工程系,江苏,苏州,215011【正文语种】中文【中图分类】TN248.1随着信息社会的发展，通信容量的需求不断增大。
波分复用（WDM）技术中使用的信道数目在增加，系统的单通道传输速率也提高到40Gbit／s，甚至更高，从而对高功率的光信号放大器和激光器提出了更高的要求［1］。
多模包层泵浦技术是实现光纤放大器超大功率输出的最佳选择。
与单模纤芯泵浦技术相比，这种泵浦技术是将泵浦光输入至横截面数百倍至数千倍于单模光纤的多模双包层光纤中。
泵浦的多模激光在内包层中多次反射、多次穿过掺有稀土元素的纤芯，有多少模式能够穿过纤芯，直接影响着光／光转换的效率。
传统的圆形内包层光纤的制作工艺相对简单，但圆对称性会产生大量不穿过纤芯的螺旋光，导致吸收效率降低。
为有效提高纤芯吸收效率，人们探索了多种克服螺旋光的方法，例如矩形内包层法［2］、纤芯偏心法和渐变折射率法等。
在双包层单模光纤中，最大输出功率受泵浦功率和耦合进纤芯的效率的限制［3］。
本文将针对近似常折射率内包层，以双包层光纤芯径与内包层尺寸比为基本参数，探索纤芯位置对吸收效率的影响。
对端面泵浦入射光进行模型设计，经数值模拟得到结果。
RP系列 激光分析设计软件简介
RP Fiber Power 光纤激光器及光纤器件设计软件RP Resonator 激光谐振腔设计软件RP Coating 设计光学多层结构软件RP ProPulse 脉冲传输模拟RP Q-switch 调Q激光器RP Fiber Calculator RP光纤计算器RP系列软件是功能强大的激光仿真软件，用于激光发展和激光科学的计算机建模。
RP Fiber Calculator 用于对具有径向对称折射率分布的光纤进行各种计算。
RP Fiber Power用于设计和优化光纤器件，特别是光纤放大器和激光器以及其他类型的波导激光器，还有光纤耦合器，多芯光纤，螺旋芯光纤和锥形光纤等。
RP Resonator 用于光学谐振腔计算。
RP ProPulse 用于模拟脉冲传播。
RP Coating 用于设计光学多层结构，开发激光反射镜，色散反射镜，滤光片和偏振器等。
RP Q-switch 用于主动或被动Q开关固态激光器的计算，以及连续波激光器中的尖峰现象。
RP Fiber Power光纤激光器及光纤器件设计软件可以设计并优化光纤激光器和放大器、光波导激光器、光纤耦合器、多芯光纤、螺旋芯光纤、锥形光纤；也可以模拟超短脉冲在不同光纤设备中的传输，例如在光纤放大器系统、锁模光纤激光器和通讯系统中的传输。
能够跟踪和优化光纤放大器和光纤激光器，让它们适合各种应用。
帮助评估和排除光纤激光器和放大器中各种不利的影响；能够对有源光纤器件性能进行预测；能寻找最佳光纤长度、掺杂浓度、折射率分布等；能够计算掺杂浓度与光线的关系，准确模拟双包层光纤，还可以模拟时域动态变化，可以理解和优化的细节如功率效率和噪声系数。
RP Fiber Power可用于分析和优化各种器件：单模和多模光纤计算模式特性；计算光纤耦合系数；模拟光纤弯曲、非线性自聚焦效应对光束传输和高阶光孤子传输的影响。
光纤耦合器、双包层光纤、多芯光纤、平面波导模拟双包层光纤的泵浦吸收光纤耦合器的光束传输光在锥形光纤的传输分析弯曲的影响放大器中的交叉饱和影响泄漏模式等。
RP Fiber Power 被动调Q光纤激光器
RP Fiber Power 被动调Q光纤激光器
文件：Passively Q-switched fiber laser .fpw
该模型为光纤激光器被动调Q的模拟范例。
该范例相对棘手。
为了获得合理的增益，需要使泵浦相位具有较长的时间范围，而对于脉冲的建立，选择合适的时间范围，也需要考虑传播时间。
因此，步骤如下：
首先需要在简化模型中模拟脉冲相位，忽略光反馈效应，抑制激光的产生。
我们仅用此分析何时往返增益为正。
然后在此刻再次模拟，光纤初始状态为正增益。
接下来，需要模拟整个模型中脉冲产生，并考虑光反馈效应。
被动调Q中，采用函数模拟饱和吸收，并返回当前存储受激能量的反射比。
采用先前时间段内的激光功率，存储能量不断变化。
该模型可用于很多方面的研究，例如吸收参量的影响（不饱和吸收，饱和能，重复时间）。