光纤模型基本假设

dannie

RP Fiber Power物理模型的基本假设概述如下：

· 掺杂浓度在纵向必须保持恒定，但可以随径向和方位角坐标变化。
· 所有同类掺杂离子的行为基本一致，即增益介质表现出均匀展宽特性。例如，这一假设在多数掺镱和掺铒光纤中得到了很好的验证，但在某些掺钕石英光纤中并不成立。由于多种原因，这种情况难以模拟，且即使软件能够模拟，也难以获取相应的光谱数据。
· 空间烧孔效应作为非均匀展宽的另一种可能来源，在典型情况下因光纤激光器的发射带宽较宽而变得非常微弱，因此可以被安全忽略。
· 假设光通道在光纤传输过程中保持固定的强度分布。当信道对应于特定光纤模式时，这一假设通常成立。然而，若通道由多个模式组成，其强度分布可能会随模式上功率分布的变化而变化，此时该假设可能不再适用。这在包层泵浦光纤中可能成为一个问题，尤其是当假设泵浦通道具有简单的顶帽强度分布且由多个模式组成时。此外，需注意的是，在某些情况下（如光纤强弯曲）可能发生模式耦合效应，这种效应无法通过软件模拟。
· 不同通道对应的强度仅简单相加，隐含假设它们之间不存在相干性。对于宽带信号，这一假设是合理的。但在某些情况下（如单频信号注入多模光纤并激发多个模式时），该假设可能不成立。因为模式间的相互相干会导致干扰效应，建模时需要知道模式的相关相位。
· 光纤中的非线性光学效应（如受激拉曼和布里渊散射）在超短脉冲模拟除外的情况下被忽略。这对于大多数使用连续波输入的光纤激光器和放大器是有效的。对于脉冲器件，可能存在非线性效应从而影响其性能。软件无法在动态计算中考虑这些因素，但可以用于检查是否进入非线性状态，例如通过计算光功率的拉曼增益。
· 在每个斯塔克能级流形中，激光活性离子的粒子数分布始终处于热平衡状态。这一假设在稳态情况下通常成立，但在某些动态情况（如极短和强脉冲的放大）下可能不成立。
· 这些假设基本上适用于所有掺杂玻璃光纤，除了光子晶体光纤。对于增益或吸收很强的光纤，折射率会变得复杂，软件无法处理。然而，在几乎所有实际情况下，光纤的增益或损耗都太弱，以至于与此无关。
· 在超短脉冲仿真中，仅考虑单一光纤模式。涉及高阶模式或反向传播波的非线性耦合效应（如布里渊散射和拉曼散射）无法建模。