RP Fiber Power logo

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

Überblick	Benutzung	Physik	Geschwindigkeit
Demos	Power Forms	Faser-Daten	Versionen

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.

Beachten Sie, dass man für diese Anwendung auch eine schöne Power Form einsetzen könnte — nur ein Formular ausfüllen, keine Notwendigkeit für eigenes Scripting!

Beschreibung des Modells

Wir simulieren numerisch einen Faserlaser mit folgenden Eigenschaften:

Die Faser besteht aus ZBLAN-Glas (→ fluoride fibers) und ist mit Thulium-Ionen (Tm³⁺) dotiert. Wegen der niedrigen Phononen-Energie des ZBLAN-Glases sind die Zustände ³H₄ und ³F₄ metastabil.
Die Thulium-Ionen können durch Absorption von drei Pumpphotonen bei 1140 nm in einen hoch liegenden Zustand (¹G₄) angeregt werden. Von dort aus liefert stimulierte Emission zum Grundzustand blaues Laserlicht bei 480 nm.
Das linke Faserende ist mit einem 100-%-Reflektor versehen, während am anderen Ende ein Auskoppelspiegel mit 60% Reflektivität bei 480 nm angebracht ist.

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 die Populationen der verschiedenen Zustände der Thulium-Ionen.

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

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

Ausgangsleistung und Populationen als Funktion der Pumpleistung — Abbildung 3: Ausgangsleistung und Zustands-Populationen als Funktion der Pumpleistung.

(zurück zur Liste der Beispiele)

Questions and Comments from Users

Here you can submit questions and comments. As far as they get accepted by the author, they will appear above this paragraph together with the author’s answer. The author will decide on acceptance based on certain criteria. Essentially, the issue must be of sufficiently broad interest.

Please do not enter personal data here. (See also our privacy declaration.) If you wish to receive personal feedback or consultancy from the author, please contact him, e.g. via e-mail.

By submitting the information, you give your consent to the potential publication of your inputs on our website according to our rules. (If you later retract your consent, we will delete those inputs.) As your inputs are first reviewed by the author, they may be published with some delay.