RP Fiber Power – Simulations- und Design-Software
für Fasern, Faserverstärker und Faserlaser
| Start | Anwendung | Modell | Faser-Daten | Benutzung | Beispiele | Lizenzen |
Beispiel: Erbium-dotierter Faserverstärker
Beschreibung des Modells
Wir behandeln einen Faserverstärker mit den folgenden Eigenschaften:
- Die Faser weist single-mode-Verhalten bei der Signal- und Pumpwellenlänge auf. Die Moden haben etwa Gauß-förmige Intensitätsverteilungen mit leicht unterschiedlichen Modenradien.
- Die Erbium-Dotierungskonzentration hat einen Einbruch auf der Faserachse, wie es für solche Fasern typisch ist.
- Der Verstärker wird bidirektional gepumpt, mit 400 mW Pumpleistung bei 980 nm von jeder Seite. Das Eingangssignal hat eine Leistung von 1 mW.
- Da die Verstärkung relativ hoch ist, wird verstärkte Spontanemission (ASE) berücksichtigt.
- Ein gewisses Maß von Upconversion-Verlusten ist ebenfalls eingebaut.
Ergebnisse
Abbildung 1 zeigt die optischen Leistungen entlang der Verstärkerfaser und ebenfalls die relative Anregung der Erbium-Ionen. Letztere ist höher auf der linken Seite, weil dort die Signalleistung geringer ist.
Abbildung 1: Verteilung der optischen Leistungen in der Faser.
Abbildung 2 zeigt das optische Spektrum der verstärkten Spontanemission für beide Ausbreitungsrichtungen. ASE in Rückwärtsrichtung ist bei kurzen Wellenlängen deutlich stärker. Dies ist typisch für Quasi-Dreiniveau-Systeme.
Abbildung 2: Spektrum der verstärkten Spontanemission in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung.
Als Nächstes untersuchen wir die Sättigungseigenschaften: Die Verstärkung wird reduziert (gesättigt) für hohe Signal-Eingangsleistungen. Kurven für Pumpleistungen zwischen 100 mW und 500 mW (je Seite) werden gezeigt.
Abbildung 3: Die Sättigungseigenschaften.
Nun testen wir die Abhängigkeit der Ausgangsleistung von der Faserlänge. Dies zeigt, dass die Faserlänge hier kein besonders kritischer Parameter für die Effizienz ist.
Abbildung 4: Variation der Faserlänge.
Das letzte Bild zeigt die Verstärkung und die Rauschzahl (noise figure) bei der Signalwellenlänge in Abhängigkeit der gesamten Pumpleistung.
Abbildung 5: Verstärkung und Rauschzahl in Abhängigkeit von der Pumpleistung für eine Signal-Eingangsleistung von 1 mW.
(zurück zu der Liste der Beispiele)
