基于Runge-Kutta方法的掺杂光纤放大器及激光器数学模型-MATLAB实现

简介：
本研究采用Runge-Kutta方法建立并解析了掺杂光纤放大器与激光器的数学模型，并通过MATLAB进行仿真验证，为相关光学设备的设计提供理论依据。 由于在放大过程中不需要进行电光转换，稀土掺杂的光纤放大器已成为光纤通信系统中有源器件的主要组成部分。1994年首次通过使用掺铒光纤放大器（EDFA）演示了有源光纤放大的实现。随着对更高带宽需求的增长，其他类型的稀土掺杂光纤也被用于类似的应用中，例如掺铥光纤放大器(TDFA)。TDFA是S波段放大的有力候选者，因为其放大频谱主要集中在1470nm区域，这是石英光纤的低损耗区。 数学模型基于Desurvire提出的EDFA模型进行开发（参考文献：Desurvire, 1994）。在Matlab代码中计算了单程TDFA中的二级和三级受激吸收及发射截面率。通过对TDFA数学模型的数值模拟，可以分析泵浦功率、信号强度、工作波长、TDF长度以及自发辐射噪声（ASE）对EDFA和TDFA增益与噪声系数的影响。