Theoretical modeling and analysis of thulium doped fluoride fiber amplifier at 1.47 $\mu\textrm{m}$ band amplification

툴륨이 첨가된 플루오르 계열의 광섬유 증폭기의 1.47$\mu\textrm{m}$ 증폭 대역에 대한 모델링과 분석에 대한 연구

  • Published : 2000.06.01

Abstract

We present a numerical model which enables to analyze $1.47mu$m amplification band characteristics for thulium doped fluoride fiber amplifiers. We focused on upconversion pumping scheme, thus many transitions affecting $1.47mu$m band amplification was considered simultaneously. Backward propagating waves and transverse mode were also considered in the model. The parameters for modeling were then acquired using published experimental data and related theories such as Judd-Ofelt theory for radiative transition, empirical energy gap law for non-radiative transition, and McCumber relations for cross-sections. The simulation showed well-matched results with experiment and internal dynamics. amics.

본 논문에서는 $1.47mu$m 증폭대역을 구현하는 툴륨이 첨가된 플루오르 고아섬유 증폭기(Thulium doped fiuoride fiber amplifier : TDFFA)를 수치 해석적 방법으로 모델링하였다. 본 모델은 상위변환(unconvenverison) 펌핑 방식을 도입하였고, $0.8\mu$m, $1.4\mu$m, $ 1.9\mu$m, $2.3 \mu$m 등의 다양한 전이 대역이 존재하는 Tm3+ 이온을 모델링하기 위하여 6개의 에너지 준위에 대한 비율식과 관계된 전이과정들을 고려하는 전파식을 사용하였고 트랜스버스 모드와 파워의 전방과 후방 전파를 고려하였다. 본 모델은 쥬드-오펠트(J-O) 이론, 에너지 캡 법칙, 맥콤보 관계 등을 이용하여 구한 TDF의 분광 파라미터들을 사용하였다. 시뮬레이션 결과는 이득과 잡음지수 등이 기존의 실험 결과와 비교하여 잘 부화된 결과를 보인다.

Keywords

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