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RP Fiber Power: Simulations- und Design-Software
für Faseroptik, Faserverstärker und Faserlaser

Beispiel: Erbium-dotierter Faserverstärker

Beschreibung des Modells

Wir simulieren einen Faserverstärker mit den folgenden Eigenschaften:

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.

Leistungsverteilung in einem Erbium-dotierten Faserverstärker
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.

ASE-Spektrum eines Erbium-dotierten Faserverstärkers
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.

Sättigungseigenschaften eines EDFAs
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.

Variation der Faserlänge eines EDFAs
Abbildung 4: Variation der Faserlänge.

Das letzte Bild zeigt die Verstärkung und die Rauschzahl (noise figure) bei der Signalwellenlänge in Abhängigkeit der gesamten Pumpleistung.

Verstärkung und Rauschzahl
Abbildung 5: Verstärkung und Rauschzahl in Abhängigkeit von der Pumpleistung für eine Signal-Eingangsleistung von 1 mW.

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