شبيه سازي طيف تابش خودبه خودي- تقويت شده و مقايسه آن در الياف هاي دو غلافي مختلف آلاييده شده به ايتربيم

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

در اين مقاله مدل موج رونده چند طول موجي به همراه معادلات نرخ، براي شبيه سازي طيف گسيل خودبه خودي تقويت شده در محيط بهره ايتربيم مورد استفاده قرار مي گيرد. اين مدل نشان مي دهد كه با حل معادلات نرخ در حوزه زمان و گستره طول موجي µm 1/1 – 0/9 چگونه پيكربندي تقويت كننده و طول آن مي تواند بر روي عملكرد تقويت كننده اثر گذاشته و مكان قله و پهناي باند را در آن تغيير دهد. همچنين اثر پارامترهاي مختلف از جمله نسبت مساحت هسته به مساحت غلاف داخلي الياف، غلظت آلايش، طول موج دمش و پيكربندي آن، بر روي طيف ASE مورد بررسي قرار مي گيرد. براي مقادير ثابت از توان، طول موج دمش، مساحت هسته به غلاف داخلي و غلظت، با افزايش طول محيط بهره از 10 تا cm 400 مكان قله غالب در طيف ASE از nm 1055/42 به nm 1074 منتقل مي شود. ضمن اينكه پهناي مشاهده شده در طيف ASE از nm 48 نانومتر به nm 33 كاهش مي يابد. در طول ثابتي از الياف اگر طول موج دمش به اندازه كافي افزايش يابد پهناي باند ASE حتي تا nm 15 كاهش مي يابد. اين نتايج با گزارش هاي تجربي اين گروه، تاييد مي شود. در مجموع ثابت مي شود كه از طريق طول الياف، نحوه دمش و طول موج آن، طيف بهره قابل مهندسي است و مي توان يك طيف تقريباً پهن، متقارن و كم تغيير و يا بر عكس يك طيف بهره باريك با بهره بزرگ را شكل داد.

In this article, the multi - wavelength traveling wave model with rate equations are utilized to simulate the ASE spectrum in ytterbium - doped gain media. By solving the rate equations in time domain and in 0.9 - 1.1 μm 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 p umping 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 cons istent 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.