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für Faseroptik, Faserverstärker und Faserlaser

Beispiel: Raman-Frequenzverschiebung von Solitonpulsen

Beschreibung des Modells

Wie simulieren numerisch die Ausbreitung von Solitonen höherer Ordnung in einer passiven Glasfaser. Wegen der verzögerten nichtlinearen Antwort der Faser gibt es den Effekt der stimulierten Raman-Streuung. Der niederfrequentere Teil des Pulsspektrums wird hier auf Kosten des höherfrequenten Teils verstärkt. Hierdurch wird das Pulsspektrum zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben.

Ergebnisse

Abbildung 1 zeigt die Größe der nichtlinearen Frequenzverschiebung in einer festen Faser­länge (500 m) als Funktion der Pulsdauer. Die Zahlenwerte werden verglichen mit denen einer analytischen Berechnung (siehe J. P. Gordon, “Theory of the soliton self-frequency shift”, Opt. Lett. 11 (10), 662 (1986)) und stimmen mit diesen gut überein.

higher-order soliton pulse
Abbildung 1: Größe der nichtlinearen Frequenzverschiebung als Funktion der Puls­dauer. Die Rechtecke zeigen die numerisch berechneten Werte, und zum Vergleich zeigt die Gerade ein analytisch berechnetes Resultat.

Natürlich könnte das numerische Modell leicht so ergänzt werden, dass es Energieverluste und Verstärkung berücksichtigt, ebenfalls Dispersion höherer Ordnung usw. Außerdem kann jede beliebige funktionale Form der verzögerten nichtlinearen Antwort (die das Raman-Verstärkungsspektrum bestimmt) vorgegeben werden.

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