شبیه سازی طیف تابش خودبه خودی- تقویت شده و مقایسه آن در فیبرهای دو غلافی مختلف آلاییده شده به ایتربیم

در این مقاله مدل موج رونده چند طول موجی به همراه معادلات نرخ، برای شبیه سازی طیف گسیل خودبه خودی تقویت شده در محیط بهره ایتربیم مورد استفاده قرار می گیرد. این مدل نشان می دهد که با حل معادلات نرخ در حوزه زمان و گستره طول موجی micro;m 1/1 ndash; 0/9 چگونه پیکربندی تقویت کننده و طول آن می تواند بر روی عملکرد تقویت کننده اثر گذاشته و مکان قله و پهنای باند را در آن تغییر دهد. همچنین اثر پارامترهای مختلف از جمله نسبت مساحت هسته به مساحت غلاف داخلی الیاف، غلظت آلایش، طول موج دمش و پیکربندی آن، بر روی طیف ase مورد بررسی قرار می گیرد. برای مقادیر ثابت از توان، طول موج دمش، مساحت هسته به غلاف داخلی و غلظت، با افزایش طول محیط بهره از 10 تا cm 400 مکان قله غالب در طیف ase از nm 1055/42 به nm 1074 منتقل می شود. ضمن اینکه پهنای مشاهده شده در طیف ase از nm 48 نانومتر به nm 33 کاهش می یابد. در طول ثابتی از الیاف اگر طول موج دمش به اندازه کافی افزایش یابد پهنای باند ase حتی تا nm 15 کاهش می یابد. این نتایج با گزارش های تجربی این گروه، تایید می شود. در مجموع ثابت می شود که از طریق طول الیاف، نحوه دمش و طول موج آن، طیف بهره قابل مهندسی است و می توان یک طیف تقریباً پهن، متقارن و کم تغییر و یا بر عکس یک طیف بهره باریک با بهره بزرگ را شکل داد.

Simulation and Comparison of Amplified Spontaneous Emission Spectrum in Various Ytterbium Doped Double-Clad Fibers

In this article, the multiwavelength traveling wave model with rate equations are utilized to simulate the ASE spectrum in ytterbiumdoped gain media. By solving the rate equations in time domain and in 0.91.1 micro;m region, the model shows how the fiber length and amplifier configuration can affect amplifier operation and change the peak gain or bandwidth. The effect of various parameters including ratio of core area over inner cladding area, doping profile, pump wavelength and pumping scheme on the ASE spectrum are investigated. For a given pump power, wavelength, core over cladding area ratio and fiber concentration, by increasing the YDF length from 10 to 400 cm, the dominant peak in ASE spectrum, shifts from 1055.42 to 1074 nm. Meanwhile the FWHM of the observed spectra decreases from 48 nm to 33 nm. For a given fiber length and by a sufficient increase of the pumping wavelength, we can further decrease the ASE (fluorescence) bandwidth by about 15 nm. These new results are consistent with those obtained from our experiments. In conclusion, by adjusting the fiber length, the pumping scheme and the wavelength, one can either form a nearly broad, symmetric and smooth or a narrow high gain spectrum.