RP Fiber Power: Simulations- und Design-Software für Faseroptik, Faserverstärker und Faserlaser
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Beispiel: Thulium-dotierter blauer Upconversion-Faserlaser
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 3F2 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 den Anregungsgrad der verschiedenen Zustände der Thulium-Ionen.
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.
