基于SeeFiberLaser的光纖激光建模與仿真

目錄
第1章 光纖激光器基本知識 1
1.1 光纖激光器概述 1
1.1.1 光纖激光器簡介 1
1.1.2 光纖激光器發(fā)展歷程與現(xiàn)狀 2
1.2 光纖光學(xué)基本知識 7
1.2.1 光纖基本參數(shù) 7
1.2.2 光纖中的損耗 9
1.2.3 光纖中的色散 10
1.2.4 光纖模式與光束質(zhì)量特性 11
1.3 光纖激光原理與基本知識 15
1.3.1 能級輻射與能級吸收 15
1.3.2 能級結(jié)構(gòu)與吸收發(fā)射截面 17
1.3.3 光纖激光器基本的速率方程 19
1.3.4 光纖激光中的主要物理效應(yīng) 24
1.4 光纖激光仿真的現(xiàn)狀 37
1.4.1 基于通用編程軟件的仿真 37
1.4.2 基于仿真軟件的仿真 37
第2章 連續(xù)光纖激光器理論模型與仿真算法 39
2.1 連續(xù)光纖激光器的速率方程 39
2.1.1 增益光纖中的速率方程 39
2.1.2 傳能光纖中的功率傳輸方程 41
2.2 光纖激光器的邊界條件 42
2.2.1 線性腔光纖振蕩器邊界條件 42
2.2.2 線性腔光纖放大器邊界條件 51
2.2.3 環(huán)形腔光纖激光器邊界條件 56
2.3 光纖激光器增益光纖溫度與熱源模型 59
2.3.1 光纖激光器雙包層增益光纖溫度模型 59
2.3.2 光纖激光器雙包層增益光纖熱源模型 61
2.3.3 增益光纖熱量來源分析 61
2.4 連續(xù)光纖激光穩(wěn)態(tài)速率方程求解算法 63
2.4.1 差分迭代法求解偏微分方程的基本步驟 63
2.4.2 速率方程差分迭代法求解偏微分方程的基本步驟 64
第3章 脈沖光纖激光器理論模型與仿真算法 67
3.1 調(diào)Q脈沖光纖激光器理論模型與仿真算法 67
3.1.1 脈沖光纖激光器速率方程 67
3.1.2 主動調(diào)Q脈沖光纖激光器邊界條件 69
3.1.3 被動調(diào)Q脈沖光纖激光器速率方程與邊界條件 71
3.1.4 脈沖光纖激光速率方程求解算法 73
3.2 鎖模脈沖光纖激光器理論模型與仿真算法 75
3.2.1 鎖模脈沖光纖激光器簡介 75
3.2.2 被動鎖模環(huán)形光纖激光器理論模型 76
3.2.3 鎖模脈沖光纖激光器仿真算法 81
第4章 單頻/窄線寬光纖激光器理論模型 82
4.1 單頻光纖放大器的理論模型 82
4.1.1 信號光與布里淵斯托克斯光的耦合方程 82
4.1.2 考慮泵浦和增益后的單頻光纖放大器耦合方程 83
4.2 窄線寬光纖放大器的理論模型 85
4.2.1 信號光與拉曼斯托克斯光的耦合方程 86
4.2.2 窄線寬光纖放大器的速率方程 87
4.2.3 窄線寬光纖放大器的邊界條件 89
4.2.4 窄線寬光纖放大器理論模型中的參數(shù) 90
第5章 特殊光纖激光器理論模型與仿真算法 95
5.1 超熒光光源理論模型 95
5.2 拉曼光纖激光器理論模型 96
5.2.1 拉曼光纖激光器原理 96
5.2.2 拉曼光纖振蕩器邊界條件 98
5.3 分布式隨機反饋光纖激光器理論模型 99
5.3.1 分布式隨機反饋光纖激光器簡介 99
5.3.2 分布式隨機反饋光纖激光器的速率方程理論 100
5.4 混合增益光纖激光器理論模型 101
5.4.1 混合增益光纖激光器原理 101
5.4.2 混合增益光纖激光器的速率方程理論 102
5.5 光纖激光器橫向模式耦合的理論模型 104
5.5.1 僅考慮橫向模式功率耦合的理論模型 104
5.5.2 考慮模式分布與模式耦合的理論模型 105
5.6 超連續(xù)譜光源理論模型與仿真算法 106
5.6.1 超連續(xù)譜光源基本原理與理論模型 106
5.6.2 譜方法求解非線性薛定諤方程 109
第6章 SeeFiberLaser主要功能與使用技能 112
6.1 SeeFiberLaser主要功能簡介 112
6.2 SeeFiberLaser主要元器件 113
6.2.1 連續(xù)泵浦源 114
6.2.2 連續(xù)種子源 125
6.2.3 雙包層摻鐿光纖 125
6.2.4 雙包層傳能光纖 134
6.2.5 雙包層光纖光柵 136
6.2.6 前向泵浦信號合束器 139
6.2.7 后向泵浦信號合束器 143
6.2.8 光纖端帽 144
6.2.9 調(diào)Q開關(guān) 147
6.2.10 方波信號發(fā)生器 149
6.3 仿真實例建模原則 150
6.3.1 元器件連接規(guī)則 150
6.3.2 系統(tǒng)參數(shù)選擇的若干原則 151
6.4 仿真結(jié)果存儲與查看 151
6.4.1 仿真結(jié)果存儲 151
6.4.2 仿真結(jié)果查看 153
6.5 仿真數(shù)據(jù)說明 157
6.5.1 功率數(shù)據(jù)及物理意義 157
6.5.2 部分變量含義補充說明 161
6.6 仿真實例搭建 167
6.6.1 放大器基本結(jié)構(gòu) 167
6.6.2 仿真系統(tǒng)搭建 168
6.6.3 數(shù)據(jù)顯示與存儲 170
第7章 基于SeeFiberLaser的光纖激光器仿真與優(yōu)化 173
7.1 摻鐿光纖激光振蕩器仿真與優(yōu)化 173
7.1.1 摻鐿光纖長度對輸出特性影響的仿真與優(yōu)化 174
7.1.2 中心波長對輸出特性影響的仿真與優(yōu)化 175
7.1.3 低反射光纖光柵反射率對輸出特性影響的仿真與優(yōu)化 176
7.1.4 泵浦波長對輸出特性影響的仿真與優(yōu)化 178
7.2 1020nm短波和1150nm長波摻鐿光纖激光振蕩器仿真與優(yōu)化 180
7.2.1 1020nm短波光纖激光振蕩器仿真與優(yōu)化 180
7.2.2 1150nm長波光纖激光振蕩器仿真與優(yōu)化 183
7.3 ASE光源仿真與中心波長優(yōu)化設(shè)計 185
7.4 級聯(lián)泵浦光纖放大器仿真與優(yōu)化 186
7.4.1 摻鐿光纖長度對輸出功率和SRS影響的仿真 187
7.4.2 種子功率對SRS影響的仿真 189
7.4.3 泵浦方式對SRS影響的仿真 190
7.4.4 5kW級聯(lián)泵浦光纖放大器的優(yōu)化結(jié)構(gòu) 192
7.5 拉曼光纖激光器和隨機光纖激光器仿真與優(yōu)化 193
7.5.1 拉曼光纖激光器的仿真與優(yōu)化 193
7.5.2 隨機光纖激光器的仿真與優(yōu)化 196
7.6 鎖模脈沖光纖激光器仿真與不同脈沖優(yōu)化 197
7.6.1 孤子脈沖 198
7.6.2 耗散孤子共振 200
7.6.3 耗散孤子脈沖分裂 202
7.6.4 飛秒脈沖激光產(chǎn)生 204
7.7 單頻光纖放大器仿真與優(yōu)化 206
7.7.1 摻鐿光纖長度對SBS影響的仿真與優(yōu)化 207
7.7.2 摻鐿光纖泵浦吸收系數(shù)對SBS影響的仿真與優(yōu)化 208
7.8 本章小結(jié) 209
參考文獻 211