تحليل عددي ليزر تار نوري DFB آلاييده به يون اربيوم با انتقال فاز توزيع شده و بازتاب نوري غير صفر و بهينه سازي توان خروجي

Numerical Analysis of Erbium Doped DFB Fiber Laser with Distributed Phase shift and non-zero Reflectance and output Power Optimization

چكيده- در اين مقاله تاثير ساختار توري با انتقال فاز توزيع شده روي توان خروجي و يكنواختي ميدان نوري در طول ليزرهاي تار نوري DFB آلاييده به يون اربيوم به طور نظري بررسي شده است. نتايج محاسبات عددي نشان مي-دهد كه ايجاد انتقال فاز توزيع شده در طول توري به طور قابل توجهي غير يكنواختي ميدان نوري و احتمال رخ دادن پديده چاله سوزي فضايي را كاهش و از طرفي سبب افزايش توان دمش آستانه و كاهش توان خروجي ليزر مي شود. همچنين مشاهده شد كه افزايش بازتاب نوري در انتهاي تار مي تواند توان خروجي ليزر را افزايش و توان دمش آستانه را كاهش دهد در حالي كه تاثير چنداني روي پارامتر يكنواختي ميدان نوري ندارد. لذا با غير صفر قرار دادن ضرايب بازتاب آينه ها، بهينه سازي روي توان خروجي و پارامتر يكنواختي ليزر تار نوري آلاييده به يون اربيوم انجام گرفت. محاسبات با استفاده از حل همزمان معادلات نرخ ليزر تار نوري و معادلات موج جفت شده و به كمك روش ماتريس انتقال انجام شده است.

Abstaract: In this paper the effect of the distributed phase-shifted grating on the output power and longitudinal internal optical field of erbium doped DFB (Distributed Feedback) fiber lasers has been analyzed theoretically. It is found that the distributed phase shift along the grating significantly reduces the nonuniformity of longitudinal internal optical field and improves the probability of spatial hole burning (SHB) in DFB fiber lasers. DFB fiber lasers with distributed phase shift grating have higher threshold pumping and lower output power in comparison with a single ?-phase shift structure. On the other hand, numerical analysis shows that the structures with non-zero reflectance ends have higher output power. So in this work, the output power and flatness of internal optical field of DFB fiber lasers have been optimized by the reflectivity’s of two fiber ends and distributed phase-shifted grating structure. The theoretical model is based on the self-consistent solution of coupled mode equations and erbium ions concentration rate equations by transfer matrix method.