C+L-kaistainen erbium-seostettu kuitu ASE -laajakaistavalolähde

ASE-laajakaistaisia ​​valonlähteitä käytetään laajalti tuotantotestauksissa ja tieteellisissä tutkimuskokeissa. Tässä artikkelissa yritetään selittää lyhyesti C+L-kaistaisten erbium-seostettujen kuitu-ASE-laajakaistaisten valonlähteiden pääparametrit ja testausmenetelmät.

Toimintaperiaate Erbium-seostetun kuidun tuottama laajakaistainen ASE-valo on vahvistettua spontaania emissiovaloa, joka syntyy lyhytaaltoisella laserilla pumppaamalla erbium-seostettua kuitua. Kuten alla olevassa kaaviossa näkyy, pumpatut harvinaisten maametallien ionit siirtyvät ylemmän ja alemman energiatason välillä synnyttäen spontaania emissiovaloa, joka vahvistuu stimuloidun emission aikana. Tämä prosessi toistuu jatkuvasti, ja riittävissä pumppausolosuhteissa sillä voidaan saavuttaa jopa huomattavan suuri lähtöteho.

(ASE = Amplified Spontaani Emission)

ASE-säteily on yleistä kohinavalona kuitulasereissa ja kuituvahvistimissa. ASE-valo kilpailee yleensä signaalin aallonpituuslaserin kanssa vahvistuksesta, mikä aiheuttaa laserin tehollisen tehon laskun, laserin signaali-kohinasuhteen pienenemisen ja polarisaation laskun. Siksi on toivottavaa minimoida ASE-valon esiintyminen kuitulasereissa ja kuituvahvistimissa. Kuitulasereita ja vahvistimia suunniteltaessa ASE-valon tehoosuutta vähennetään mahdollisimman paljon optista polkua optimoimalla. ASE-valolla valonlähteenä on kuitenkin myös tiettyjä ominaisuuksia, kuten laaja spektrialue, tasainen spektri, alhainen koherenssi ja alhainen polarisaatio, joita ei löydy laservalolähteistä. Lisäksi yksimuotoisen erbiumkuidun sisällä tuotetut kuituoptiset ASE-valonlähteet voivat kytkeytyä tavalliseen yksimuotokuituun lähes häviöttömästi. Siksi tämän tyyppisillä laajakaistaisilla ASE-valonlähteillä on tärkeitä sovelluksia tietyissä tilanteissa, kuten kuituoptisissa gyroskoopeissa, kuituoptisessa tunnistuksessa, OCT-kuvauksessa ja tehon kompensoinnissa optisissa viestintäkanavissa.

Käytännöllisissä C+L-kaistan kuitu-ASE-laajakaistaisissa valonlähdetuotteissa erbium-seostettua piidioksidikuitua käytetään tyypillisesti aktiivisena väliaineena, ja virityspumppuna käytetään 980 nm:n puolijohdelaseria, joka tuottaa spontaanin emission C-kaistalle, jota sitten vahvistetaan stimuloidulla emissiolla. Koska erbium-seostetulla kuidulla on tietty pituus, C-kaistan säteily absorboituu muihin erbium-ioneihin ja säteilee uudelleen, jolloin säteilyn aallonpituus siirtyy pidemmälle kaistalle. Tämä säteily vahvistuu sitten uudelleen stimuloidulla emissiolla, mikä lopulta johtaa laajakaistaiseen ASE-spektriin, joka kattaa C- tai L-kaistat. Erilaisia ​​optisia polkurakenteita voidaan suunnitella ASE-valonlähdetuotteiden saamiseksi eri aallonpituuskaistoilla, kuten C, L ja C+L.

Yllä oleva näyttää optisen polun Er-seostetun kuidun ASE-säteilyspektrin testaamiseen. Erotin on kuituoptinen isolaattori ja WDM on 980/1550nm kuituaallonpituusjakoinen multipleksointi (WDM). 974 nm:n yksimuotoinen pumpattu LD tarjoaa pumppulaserin, joka on kytketty virittämään osan yksimuotoista Er-seostettua kuitua WDM:n kautta. Säteilevä taaksepäin ja eteenpäin ASE-valo lähetetään kahden erillisen isolaattorin kautta. Samalla pumpun teholla mitattu taaksepäin ASE-spektri (vihreä viiva) ja eteenpäin suunnattu ASE-spektri (sininen viiva) on esitetty kuvassa. Voidaan nähdä, että Erbium-seostetun kuidun suoraan lähettämä ASE-säteilyspektri ei ole tasainen; tehotiheysero eri aallonpituuksien välillä voi nousta yli 10 dB:iin, eivätkä ASE-spektrit molempiin suuntiin ole täysin identtisiä. Siksi kuituoptisissa ASE-laajakaistaisissa valonlähdetuotteissa tarvitaan spektrin tasoitustekniikkaa (suodattimia) tasaisen lähtöspektrin saavuttamiseksi.