matlab仿真非线性放大环形镜锁模

### 使用MATLAB实现非线性放大环形镜锁模仿真

#### 1. 基本原理概述
非线性放大环形镜（NALM）是一种用于光纤激光器中产生超短脉冲的技术。NALM由一段有源短光纤、一段无源长光纤以及一个光纤耦合器组成。当脉冲入射到光纤耦合器的输入端口时，在环形腔中会形成两个反向传播的脉冲。其中一个脉冲在进入无源光纤前被放大，另一个则在其后被放大，从而引入了非线性相移。这种设置使得脉冲再次相遇时发生干涉效应，导致特定条件下只有某些端口会有功率输出[^3]。

#### 2. MATLAB仿真实现步骤

为了简化说明并提供具体指导，下面给出了一段简单的MATLAB代码来模拟这一过程：

% 参数初始化
lambda0 = 1550e-9; % 中心波长 (m)
c = 3e8;           % 光速 (m/s)
f_rep = 10e6;      % 脉冲重复频率 (Hz)

% 定义时间轴和频域参数
Tmax = 1/f_rep;
t = linspace(-Tmax/2, Tmax/2, 1024);
omega = fftshift(fft(t));

% 初始化电场强度 E 和其他物理量
E_in = exp(-(t.^2)/(2*(10e-12)^2)); % 输入高斯脉冲
E_up = zeros(size(E_in));
E_down = zeros(size(E_in));

% 设置增益介质特性
gain_medium_length = 0.1;    % 米
alpha_gain = log(2)/gain_medium_length;

% 计算经过增益介质后的上支路信号
for i=1:length(t)
    E_up(i) = E_in(i)*exp(alpha_gain*gain_medium_length);
end

% 下支路经历相同长度但不放大的路径
E_down(:) = E_in(:);

% 应用非线性和群速度色散(GVD)影响
beta2 = -10e-27;             % GVD系数
phi_nonlinear = abs(E_up).^2 .* gain_medium_length / lambda0;
E_up = E_up.*exp(1i * phi_nonlinear + 1i * beta2/2 * omega.^2 * gain_medium_length);

% 合成最终输出
E_out = sqrt(abs(E_up).^2 + abs(E_down).^2); 

figure();
plot(t,E_out,'LineWidth',2);
xlabel('Time (s)');
ylabel('|E|^2');
title('Output Pulse Intensity Profile');

这段程序展示了如何利用MATLAB构建基本框架来进行非线性放大环形镜内的光脉冲演化仿真。实际应用中可能还需要考虑更多细节因素如自相位调制(SPM)，交叉相位调制(XPM)，拉曼散射等复杂现象的影响。