ErYb集成波导放大器的仿真与可视化研究_图文

1、长江大学学报（自科版）理工卷年月第卷第期（）集成波导放大器的仿真与可视化研究代红权，陈海燕（长江大学物理科学与技术学院，湖北荆州）摘要设计了一种基于语言的集成波导放大器（。）仿真系统，并对编程序代码的用途进行了说明。该系统可仿真共掺磷酸盐玻璃波导放大器的特性。所具有的图形用户界面（，）使用户能够很快地改变参数能立即看出新参数所产生的仿真结果。关键词集成波导放大器；仿真；可视化中图分类号文献标识码文章编号（）共掺磷酸盐玻璃波导放大器是系统中器件研究的热点，光波导放大器的数值建模包括描述光子原子互作用结果的速率方程、信号和泵浦沿波导的传播。一般的算法有有限元数值模拟法、光束传播法、直线法、有限差分

2、光束传输法、重叠积分方法和基于重叠积分方法。有很多因素影响集成波导放大器的性能，对于设计者而言，能够直观地看到这些因素产生的影响显然是非常重要的。笔者设计了一个基于的仿真系统，用它来设计和仿真共掺磷酸盐玻璃波导放大器，并举例说明了已编程序代码的用途。基本理论模型光波导放大器仿真研究的目的是为了预测当信号和泵浦沿波导传播时光强的变化情况。为此，要求求出由于光子原子相互作用而沿波导管发出且吸收的泵浦和信号光子的数量。使用能级模型嘲和相结合的重叠积分法，定义放大器的增益（）为，（）。（一）（）式中，为放大器的长度；和，分别为距离一和时的光强。定义放大器的噪声指数（）为：一匹甄（）其中，“为正向放大自

3、发辐射功率；是普朗克常量；让、，分别为是信号光的频率及宽度。量子转换效率（）的定义如下：一丛竺生）二旦坠型孕×（）式中，加和，分别为抽运光功率和频率。系统界面与功能程序代码基于重叠积分法。波导放大器系统界面如图所示。图显示初始界面，有个部分：小信号、大信号、设定数据、信息、关闭和图。用户按小信号和设定数据按钮可以获得放大器的小信号的特性，按大信号和设定数据按钮可以获得放大器的大信号的特性，按信息按钮获得一些有关模拟的详细帮助信息，按结束按钮退出。程序在下开发测试。程序包括个文件：和，能模拟小信号，大信号，饱和增益，噪声的特性。通过选择参数，用户能获得和浓度、放大器长度、泵浦功率和输人

4、信号光功率对放大器的性能影响，例如噪声指数，小信号增益，大信号增益，饱和增益以及在大信号工作模式下的量子转换效率。收稿日期一基金项目湖北省自然科学基金资助项目（）；长江大学博士启动基金资助项目。第卷第期代红权等：集成波导放大器的仿真与可视化研究图演示了小信号模拟结果（使用参数：和浓度分别是离子。和×离子，器件长度，输入信号光功率是）。通过改变使用参数，能得到放大器的小信号性能。图演示了大信号模拟结果，输入信号光功率是，使用的其他参数与小信号情况相同，的性能在大信号工作模式下用图显示。通过改变使用参数，能得到放大器的大信号性能。 图波导放大器系统界面图波导放大器系统小信号模拟结果 图波导放大器系统大信号模拟结果图波导放大器系统大信号工作模式下的匝该系统必须在环境下运行中，应该输入命令“”。系统有设定并且能得到新参数产生的效果。仿真程序。为了启动该程序，在的命令窗口模拟参数的