Tutorials und Fallstudien
RP Photonics bietet der Öffentlichkeit eine enorme Menge hochwertiger wissenschaftlich/technischer Informationen. Die RP Photonics Encyclopedia ist am bekanntesten, aber wir haben auch sehr nützliche Tutorials und Fallstudien.
Tutorials
Im Folgenden bieten wir mehrere ausführliche und fundierte Physik-basierte Tutorials (in englischer Sprache), von denen Sie eine Menge lernen können. Während jeder Enzyklopädieartikel auf ein spezifisches Schlüsselwort fokussiert ist, führt Sie ein Tutorial umfassend in ein gewisses Gebiet ein, das thematisch eine größere Zahl von Enzyklopädieartikeln abdecken kann. Es erklärt oft auch viele Sachverhalte von praktischer Bedeutung.
Dr. Paschotta hat diese drei populären SPIE Field Guides geschrieben. Klicken Sie auf die Bilder!
Passive Fiber Optics
Dies ist eine umfassende Einführung in die Faseroptik, fokussiert auf passive (nicht verstärkende) Fasern. Es erklärt die Prinzipien wie auch praktische Aspekte.
#fibers #pulses
Fiber Amplifiers
Dieses Tutorial behandelt laseraktive Ionen, wie man optische Leistung und den Anregungsgrad der Ionen berechnet, und viele weitere Themen: ASE, Pumpen in Vorwärts- und Rückwärts-Richtung, Doppelkernfasern, Verstärkung von Lichtpulsen, Verstärkerrauschen und mehrstufige Verstärker.
#fibers #amplifiers #pulses
Modeling of Fiber Amplifiers and Lasers
Die Modellierung von Faserverstärkern und Faserlasern kann ein tiefes und quantitatives Verständnis davon erreichen, wie solche Geräte funktionieren. Auf dieser Basis wird sowohl wissenschaftliche Forschung als auch die industrielle Entwicklung viel effizienter; anstatt im Dunkeln zu fischen, kann man systematischer vorankommen und Resultate erzielen.
#fibers #amplifiers #pulses
Modeling of Pulse Amplification
Wir behandeln im Detail verschiedene Aspekte der Verstärkung von Lichtpulsen. Der Fokus liegt dabei auf Faserverstärkern, obwohl viele Aspekte bei Bulk-Verstärkern ähnlich sind.
#fibers #amplifiers #pulses
Fallstudien
Unsere Fallstudien (auch in deutscher Sprache) ergänzen in hilfreicher Weise die Tutorials und Enzyklopädieartikel. Jede Studie bietet eine quantitative Analyse eines konkreten Falls von praktischer Bedeutung. Sie hilft Ihnen, das Verständnis des physikalisch/technischen Hintergrunds und geeigneter Methoden der Untersuchung zu stärken. Sie mögen auch Anregungen für weitere Arbeiten erhalten.
Sie können manche der folgenden Themen deaktivieren, um leichter eine Studie zu finden, die Sie interessiert:
| Moden | Dispersion | Telekom | Verstärker |
| Laser | ASE | Pulse | Video |
Fallstudie: Modenstruktur von Multimode-Fasern
Wir untersuchen diverse Eigenschaften von Moden mehrmodiger Fasern. Außerdem prüfen wir, wie die Modenstruktur einer solchen Faser auf Änderungen des Indexprofils reagiert, beispielsweise auf eine Glättung der Index-Stufe.
#Moden
Fallstudie: Anzahl Moden einer Faser
Wir suchen nach einer einfachen Formel für die Zahl der Moden einer Faser, die man für Fälle mit beliebiger Form des Brechungsindexprofils anwenden kann. Anstatt komplizierte Mathematik einzusetzen, entwickeln wir eine Hypothese und testen diese numerisch.
#Moden
Fallstudie: Die numerische Apertur einer Faser: eine feste Grenze für den Akzeptanzwinkel?
Die Notwendigkeit der internen Totalreflexion scheint eine feste Grenze für die Winkelverteilung von Fasermoden zu setzen. Jedoch findet man, dass einige Moden diese Grenze deutlich verletzen. Wir untersuchen das im Detail für einmodige, mehrmodige und vielmodige Fasern.
#Moden#Video
Fallstudie: Design von Telekomfasern für spezielle chromatische Dispersion
Wir testen verschiedene Ansätze, das Brechungsindexprofil von Telekomfasern für bestimmte Dispersionsprofile zu optimieren. Dabei setzen wir auch eine automatische Optimierung ein.
#Moden#Dispersion#Telekom#Video
Fallstudie: Telekom-Faser mit parabolischem Indexprofil
Wir untersuchen, wie intermodale Dispersion einer mehrmodigen Faser mit einem parabolischen Dotierungsprofil minimiert werden kann.
#Moden#Telekom
Fallstudie: Erbium-dotierter Faserverstärker für ein langwelliges Signal
ASE ist hier der limitierende Faktor und erfordert ein Verstärkerdesign mit zwei Stufen.
#Verstärker#ASE#Telekom#Video
Fallstudie: Erbium-dotierter Faserverstärker für rechteckförmige Pulse
Hier beschäftigen wir uns besonders mit der Deformation der verstärkten Pulse als Folge der Verstärkungssättigung. Das lässt sich mit einer Vorverzerrung der Eingangspulse kompensieren.
#Verstärker#Pulse#Video
Fallstudie: Erbium-dotierter Faserverstärker für mehrere Signale
Hier optimieren wir einen Faserverstärker für gleiche Ausgangsleistung von 10 Signalen unterschiedlicher Wellenlängen. Hier gibt es einen Zielkonflikt zwischen Effizienz und Verstärkerrauschen.
#Verstärker#Telekom
Fallstudie: ASE in Ytterbium-dotierten Fasern
Wir untersuchen diverse Aspekte von verstärkter Spontanemission (amplified spontaneous emission, ASE) in Ytterbium-dotierten Fasern – beispielsweise, warum ASE in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung so unterschiedlich sein kann, warum die Faserlänge einen entscheidenden Einfluss haben kann und wie sich Änderungen des Kerndurchmessers auswirken.
#Verstärker#ASE
Fallstudie: Design eines Doppelkern-Faserverstärkers
Wir entwickeln einen Doppelkern-Faserverstärker, wobei wir darauf achten müssten, dass ASE nicht zu stark wird.
#Verstärker#ASE
Fallstudie: Ytterbium-dotierter Faserlaser mit Emission bei 975 nm
Wir untersuchen, wie Faserlaser mit Emission bei 975 nm realisiert werden könnten. Das erweist sich als schwierig, wenn man eine Doppelkernfaser verwenden will.
#Laser#ASE#Video
Fallstudie: Nichtlineare Pulskompression mit einer Faser
Wir untersuchen, wie Lichtpulse in einer Faser durch Selbstphasenmodulation spektral verbreitert und danach dispersiv komprimiert werden können. Man erreicht leicht eine Reduktion der Pulsdauer um mehr als eine Größenordnung, aber meist mit nicht idealer Pulsqualität.
#Pulse#Nichtlinearitäten
Fallstudie: Parabolische Pulse in einem Faserverstärker
Wir erkunden das Regime der parabolischen Pulsverstärkung in einer Yb-dotierter einmodigen Faser. Wir finden passende Systemparameter und untersuchen diverse limitierende Effekte.
#Verstärker#Pulse#Nichtlinearitäten
Fallstudie: Numerische Experimente mit Soliton-Pulsen in Fasern
Wir untersuchen diverse Details von Soliton-Pulspropagation in passiven Fasern. Dafür benutzen wir numerische Simulationen.
#Pulse#Nichtlinearitäten
Fallstudie: Kollision von Solitonen in einer Faser
Wir lassen Soliton-Pulse in einer Faser kollidieren. Überraschenderweise erweisen sie sich als sehr robust – sogar wenn wir z. B. Solitonen höherer Ordnung verwenden.
#Pulse#Nichtlinearitäten
Fallstudie: Soliton-Selbstfrequenzverschiebung in Glasfasern
Wir simulieren numerisch die Soliton-Selbstfrequenzverschiebung, die durch stimulierte Ramanstreuung verursacht wird. Einflüsse wie chromatische Dispersion höherer Ordnung erweisen sich als wesentlich.
#Pulse#Nichtlinearitäten
Fallstudie: Soliton-Pulse in einem Faserverstärker
Wir testen, inwieweit man Solitonenpulse in einem Faserverstärker so verstärken könnte, dass die Solitonenform erhalten bleibt und gleichzeitig eine starke Pulskompression erzielt wird.
#Verstärker#Pulse#Nichtlinearitäten
Fallstudie: Stimulierte Raman-Streuung in einem Faserverstärker
Wir untersuchen die Effekte von stimulierte Ramanstreuung in einem Ytterbium-dotierten Faserverstärker für ultrakurze Pulse, wobei wir drei sehr unterschiedliche Pulsdauern betrachten. Überraschenderweise wird der Effekt der Ramanstreuung immer erst auf dem letzten Meter der Faser sehr stark, obwohl sich die anfänglichen Spitzenleistungen um zwei Größenordnungen unterscheiden.
#Verstärker#Pulse#Nichtlinearitäten
Fallstudie: Chirped-Pulse-Ytterbium-Faserverstärkersystem
Wir entwickeln einen Ytterbium-dotierten Chirped-Pulse-Faserverstärker und untersuchen, in wieweit nichtlineare Effekte die mögliche Performance begrenzen.
#Verstärker#Pulse#Video
Fallstudie: Superkontinuum-Gerzeugung in einer einmodigen Telekom-Faser
Wir untersuchen die Erzeugung eines Superkontinuums in einer Telekom-Faser. Dies funktioniert gut für Wellenlängen im Bereich anomaler Dispersion. Für kurzwelligere Pulse würde man andere Arten von Fasern benötigen.
#pulses#Video
Kleinere Fallstudien
Wir haben außerdem viele kleinere Fallstudien, gemacht mit unserer Simulations- und Design-Software:
Weitere Informationen
Für weitere Informationen zur Faseroptik, siehe auch
- den Field Guide on Fiber Optics
- unsere Enzyklopädie
Wenn Sie sich für Laserentwicklung und physikalische Modellierung interessieren, sollten Sie unsere Präsentation über 'transparente Laser' ansehen.
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