定义
有关活性纤维中吸收和扩增的光谱数据。
为了模拟由稀土掺杂光纤制成的光纤放大器的性能,通常使用所谓的Giles参数。 它们包括两个与波长相关的量:所有激光活性离子处于基态的光纤的吸收系数α(λ)和增益系数g(λ*)对于上部激光水平中所有激光活性离子的光纤。 (星星可以被解释为表示完全激发的纤维。
Giles 参数与激光跃迁的跃迁横截面以及与掺杂芯光纤模式的重叠系数Γ(λ) 直接相关:
这些方程基于以下假设:光纤芯内的掺杂浓度恒定,光纤芯外为零。 但是,重叠系数可以推广为平滑的掺杂曲线。
当然,这些方程是基于这样的假设,即只有激光跃迁对所考虑波长范围内的增益或损耗有贡献。 由于光纤中的吸收和散射引起的寄生背景损失可以单独处理。 应牢记激发态吸收可能产生的其他影响。
图1:掺铒纤维的贾尔斯参数。
在实践中,通常很难精确确定掺杂剂浓度n多普、纤维的重叠系数Γ(λ) 和过渡截面。 但是,Giles参数可以直接通过测量吸收和增益获得。 然后,简单的放大器模型可以直接基于Giles参数,而不是基于不精确的已知值n多普,Γ(λ),σ腹肌(λ)和σem(λ).
增益测量的困难(g*)是通常不会实现激光活性离子的完全激发。 即使知道激发离子的实际实现分数,通常也不能简单地放大增益以进行完全激发,因为对于常用的准三级跃迁,净增益的光谱形状受重吸收效应的影响,因此随激发程度而变化。
参考文献
[1] C. R. Giles and E. Desurvire, “Modeling erbium-doped fiber amplifiers”, IEEE J. Lightwave Technol. 9 (2), 271 (1991), doi:10.1109/50.65886
[2] H. Feng et al., “Characterization of Giles parameters for extended L-band erbium-doped fibers”, J. Opt. Soc. Am. B 39 (7), 1783 (2022), doi:10.1364/JOSAB.459508