Ευρυζωνική πηγή φωτός ASE ζώνης C+L με πρόσμειξη ερβίου

Οι ευρυζωνικές πηγές φωτός ASE χρησιμοποιούνται ευρέως σε δοκιμές παραγωγής και πειράματα επιστημονικής έρευνας. Αυτό το άρθρο επιχειρεί να εξηγήσει εν συντομία τις κύριες παραμέτρους και τις μεθόδους δοκιμής των πηγών φωτός ευρυζωνικού φωτός ASE με πρόσμειξη με έρβιο ζώνης C+L.

Αρχή εργασίας Το ευρυζωνικό φως ASE που παράγεται από ίνα με πρόσμειξη με έρβιο είναι ενισχυμένο φως αυθόρμητης εκπομπής που παράγεται από ίνα άντλησης λέιζερ μικρού μήκους κύματος με πρόσμειξη ερβίου. Όπως φαίνεται στο παρακάτω σχηματικό διάγραμμα, τα αντλούμενα ιόντα σπάνιων γαιών μεταβαίνουν μεταξύ των ανώτερων και κατώτερων ενεργειακών επιπέδων, δημιουργώντας αυθόρμητο φως εκπομπής, το οποίο ενισχύεται κατά τη διεγερμένη εκπομπή. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται συνεχώς, και κάτω από επαρκείς συνθήκες άντλησης, μπορεί ακόμη και να επιτύχει μια σημαντικά υψηλή ισχύ εξόδου.

(ASE = Ενισχυμένη Αυθόρμητη Εκπομπή)

Η ακτινοβολία ASE είναι διαδεδομένη ως φως θορύβου σε λέιζερ ινών και ενισχυτές ινών. Το φως ASE συνήθως ανταγωνίζεται το λέιζερ μήκους κύματος σήματος για κέρδος, προκαλώντας μείωση της αποτελεσματικής ισχύος λέιζερ, μείωση του λόγου σήματος λέιζερ προς θόρυβο και μείωση της πόλωσης. Επομένως, είναι επιθυμητό να ελαχιστοποιηθεί η εμφάνιση φωτός ASE σε λέιζερ ινών και ενισχυτές ινών. Κατά το σχεδιασμό λέιζερ και ενισχυτών ινών, η αναλογία ισχύος του φωτός ASE μειώνεται όσο το δυνατόν περισσότερο βελτιστοποιώντας τη δομή της οπτικής διαδρομής. Ωστόσο, το φως ASE ως πηγή φωτός διαθέτει επίσης ορισμένα χαρακτηριστικά, όπως ένα ευρύ φάσμα φάσματος, επίπεδο φάσμα, χαμηλή συνοχή και χαμηλή πόλωση, τα οποία δεν απαντώνται σε πηγές φωτός λέιζερ. Επιπλέον, οι πηγές φωτός ASE οπτικών ινών, που παράγονται σε ίνες ερβίου μονής λειτουργίας, μπορούν να συνδυαστούν με συνηθισμένες ίνες μονής λειτουργίας χωρίς σχεδόν καμία απώλεια. Επομένως, αυτός ο τύπος ευρυζωνικής πηγής φωτός ASE έχει σημαντικές εφαρμογές σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως γυροσκόπια οπτικών ινών, ανίχνευση οπτικών ινών, απεικόνιση OCT και αντιστάθμιση ισχύος σε οπτικά κανάλια επικοινωνίας.

Σε πρακτικά προϊόντα ευρυζωνικής πηγής φωτός ASE ινών ζώνης C+L, η ίνα πυριτίου με πρόσμειξη ερβίου χρησιμοποιείται συνήθως ως ενεργό μέσο και ένα λέιζερ ημιαγωγών 980 nm χρησιμοποιείται ως αντλία διέγερσης για τη δημιουργία αυθόρμητης εκπομπής στη ζώνη C, η οποία στη συνέχεια ενισχύεται μέσω διεγερμένης εκπομπής. Επειδή η ίνα με πρόσμιξη ερβίου έχει ορισμένο μήκος, η ακτινοβολία της ζώνης C απορροφάται από άλλα ιόντα ερβίου και ακτινοβολείται εκ νέου, με αποτέλεσμα το μήκος κύματος της ακτινοβολίας να μετατοπίζεται σε μεγαλύτερη ζώνη. Αυτή η ακτινοβολία στη συνέχεια ενισχύεται ξανά μέσω διεγερμένης εκπομπής, καταλήγοντας τελικά σε ένα ευρυζωνικό φάσμα ASE που καλύπτει τις ζώνες C ή L. Μπορούν να σχεδιαστούν διαφορετικές δομές οπτικής διαδρομής για την απόκτηση προϊόντων φωτεινής πηγής ASE με διαφορετικές ζώνες μήκους κύματος, όπως C, L και C+L.

Τα παραπάνω δείχνουν την οπτική διαδρομή για τη δοκιμή του φάσματος ακτινοβολίας ASE της Er-doped ίνας. Ο απομονωτής είναι ένας απομονωτής οπτικών ινών και το WDM είναι μια πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος ινών 980/1550 nm (WDM). Ένα LD με αντλία μονής λειτουργίας 974 nm παρέχει το λέιζερ αντλίας, το οποίο συνδέεται για να διεγείρει ένα τμήμα ίνας μονής λειτουργίας Er-doped μέσω του WDM. Το εκπεμπόμενο φως ASE προς τα πίσω και προς τα εμπρός εξέρχεται μέσω δύο ξεχωριστών απομονωτών. Κάτω από την ίδια ισχύ αντλίας, το μετρούμενο προς τα πίσω φάσμα ASE (πράσινη γραμμή) και το προς τα εμπρός φάσμα ASE (μπλε γραμμή) φαίνονται στο σχήμα. Μπορεί να φανεί ότι το φάσμα ακτινοβολίας ASE που εκπέμπεται απευθείας από την ίνα με πρόσμειξη με Έρβιο δεν είναι επίπεδο. η διαφορά πυκνότητας ισχύος μεταξύ διαφορετικών μηκών κύματος μπορεί να φτάσει περισσότερο από 10dB και τα φάσματα ASE στις δύο κατευθύνσεις δεν είναι εντελώς πανομοιότυπα. Ως εκ τούτου, σε προϊόντα ευρυζωνικής πηγής φωτός ASE οπτικών ινών, απαιτείται τεχνολογία φασματικής ισοπέδωσης (φίλτρα) για την επίτευξη επίπεδου φάσματος εξόδου.