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für Faseroptik, Faserverstärker und Faserlaser

Beispiel: Thulium-dotierter blauer Upconversion-Faserlaser

Upconversion-Anregung von Thulium-Ionen in einer ZBLAN-Faser
Abbildung 1: Energiezustände und Übergänge von Thulium-Ionen (Tm3+) in einer ZBLAN-Faser. Die kurzen grauen Pfeile zeigen Mehrphononen-Übergänge.

Beschreibung des Modells

Wir simulieren numerisch einen Faserlaser mit folgenden Eigenschaften:

Das Modell nutzt spektroskopische Daten, wie Sie in folgendem Artikel publiziert wurden: R. Paschotta et al., “Characterization and modeling of thulium:ZBLAN blue upconversion fiber lasers”, J. Opt. Soc. Am. B 14 (5), 1213 (1997).

Ergebnisse

Abbildung 2 zeigt die Verteilung der optischen Leistungen in der Faser und ebenfalls den Anregungsgrad der verschiedenen Zustände der Thulium-Ionen.

Verteilung von optischen Leistungen und Thulium-Anregungsgrad
Abbildung 2: Verteilung von optischen Leistungen und Thulium-Anregungsgrad.

Abbildung 3 zeigt die Ausgangsleistung in Abhängigkeit von der Pumpleistung sowie den Anregungsgrad der drei metastabilen Zustände, jeweils über die Faserlänge gemittelt. Oberhalb der Laserschwelle ist die Anregung des höchsten Zustands (des oberen Laserniveaus) konstant.

Ausgangsleistung und Anregungsgrade als Funktion der Pumpleistung
Abbildung 3: Ausgangsleistung und Anregungsgrade als Funktion der Pump­leistung.

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