ASE: n laajakaistavalon lähteen toimintaperiaate

Erbium-seostetun kuidun tuottama ASE-laajakaistavalo monistetaan spontaani emissiovaloa, joka on syntynyt lyhyen aallonpituuden laserpumppu Erbium-seostetulla kuidulla. Kuten seuraavassa kaaviossa esitetään, pumpattu harvinaisten maametallien ionit siirtyvät ylemmän ja alemman energian välillä spontaanin emissiovalojen tuottamiseksi, joka monistetaan stimuloidussa emissioprosessissa. Tämä prosessi toistetaan jatkuvasti, ja jopa melko korkea lähtöteho voidaan saavuttaa riittävässä pumppausolosuhteessa. (ASE = monistettu spontaani emissio, monistettu spontaani emissiovalo)

ASE -säteilyä esiintyy yleensä meluvalona kuitulasereissa ja kuituvahvistimissa. ASE-valo kilpailee signaali-aallonpituuslaserin kanssa vahvistukselle, aiheuttaen laseraallonpituuden tehokkaan tehon pienenemisen, lasersignaali-kohinasuhteen vähentymisen ja polarisaation asteen vähentymisen. Siksi toivotaan, että ASE -valo minimoidaan kuitulasereissa ja kuituvahvistimissa. Kuitulasereita ja vahvistimia suunnitellessasi ASE -valon tehoosuus vähenee mahdollisimman paljon optimoimalla optisen polun rakenne. ASE -valossa itsessään on kuitenkin myös joitain ominaisuuksia, kuten laaja spektrialue, spektrinen tasaisuus, matala koherenssi, pieni polarisaatioaste jne., Joita ei ole laservalonlähteiden hallussa. Lisäksi, koska kuidun ASE-valonlähde luodaan yhden moodin Erbium-kuituun, se voidaan kytkeä tavallisella yksimoodilla kuituun melkein häviöllisesti. Siksi tällä ASE -laajakaistavalonlähteellä on myös joissain tapauksissa tärkeitä sovelluksia, kuten kuitugyroskooppeja, kuidun tunnistamista, OCT -kuvantamista ja optista viestintäkanavan tehonkorvausta. Todellisissa C+L-kaistakuitujen ASE-laajakaistavalonlähdetuotteissa Erbium-seostettuja kvartsikuitua käytetään yleensä työmateriaalina ja 980 nm: n kaistapuolen puolijohdelaseria käytetään virityspumpuna spontaanin säteilyn tuottamiseksi C-kaistalla, joka vahvistaa stimuloidun säteilyprosessin avulla. Koska Erbium-seostetulla kuidulla on tietty pituus, muut erbiumioulit absorboivat C-kaistan säteilyvaloa ja annetaan uudelleen läpäisyn aikana siten, että säteilyaallonpituus siirtyy pidempään kaistalle. Nämä säteilyt monistetaan stimuloidulla emissiolla uudelleen, ja lopulta saadaan ASE-laajakaistaspektri, joka peittää C-kaistan tai L-kaistan. Eri optisen polun rakenteen mallien avulla voidaan saada ASE -valonlähdetuotteita, joilla on erilaiset kaistaspektrit, kuten C, L, C+L.

Yllä oleva on optinen polku ER-seostetun kuidun ASE-säteilypektrin testaamiseen. Erisaattori on kuituristin ja WDM on 980/1550 nm kuituaallonpituusjakaja. 974Nm Yksimuotoinen pumpun LD tarjoaa pumpun laserin, joka herättää osan yksimoodista ER-seostettua kuitua WDM-kytkennän kautta. Lähetetty taaksepäin suuntautuva valo ja eteenpäin suuntautuva valo tulostetaan kahden eristimen läpi. Saman pumpun tehon alla mitattu ASE -spektri (vihreä viiva) ja eteenpäin suuntautuva ASE -spektri (sininen viiva) on esitetty kuvassa. Voidaan nähdä, että ERBIUM-seostetun kuidun suoraan emittoiva ASE-säteilyspektri ei ole tasainen ja tehotiheysero eri aallonpituuksien välillä voi saavuttaa yli 10 dB. Kahden suunnan ASE -spektrit eivät ole täsmälleen samat. Siksi kuidun ASE -laajakaistavalonlähdetuotteessa tarvitaan spektrin tasoitustekniikka (suodatin) tasaisen lähtöspektrin saavuttamiseksi.