C+L диапазонында эрбий қосылған талшық ASE кең жолақты жарық көзі

ASE кең жолақты жарық көздері өндірістік сынақтар мен ғылыми зерттеу эксперименттерінде кеңінен қолданылады. Бұл мақала C+L диапазонында эрбий қосылған талшықты ASE кең жолақты жарық көздерінің негізгі параметрлері мен сынақ әдістерін қысқаша түсіндіруге тырысады.

Жұмыс принципі Эрбий қосылған талшықпен жасалған ASE кең жолақты жарық - эрби қоспасы бар талшықты айдайтын қысқа толқынды лазер арқылы жасалған күшейтілген өздігінен шығарылатын сәуле. Төмендегі схемалық диаграммада көрсетілгендей, айдалатын сирек-жер иондары энергияның жоғарғы және төменгі деңгейлері арасында ауысады, стимуляцияланған сәуле шығару кезінде күшейетін өздігінен шығарылатын жарық шығарады. Бұл процесс үздіксіз қайталанады және жеткілікті айдау жағдайында ол тіпті айтарлықтай жоғары шығу қуатына қол жеткізе алады.

(ASE = Күшейтілген өздігінен шығарынды)

ASE сәулеленуі талшықты лазерлерде және талшықты күшейткіштерде шулы жарық ретінде кең таралған. ASE жарығы әдетте эффективті лазер қуатының төмендеуіне, лазер сигналының шуға қатынасының төмендеуіне және поляризацияның төмендеуіне әкеліп соқтыратын сигнал толқын ұзындығы лазерімен пайда алу үшін бәсекелеседі. Сондықтан талшықты лазерлерде және талшықты күшейткіштерде ASE сәулесінің пайда болуын барынша азайтқан жөн. Талшықты лазерлер мен күшейткіштерді жобалау кезінде оптикалық жол құрылымын оңтайландыру арқылы ASE жарықының қуат үлесі мүмкіндігінше азаяды. Дегенмен, жарық көзі ретінде ASE жарығы да лазерлік жарық көздерінде кездеспейтін кең спектрлік диапазон, тегіс спектр, төмен когеренттілік және төмен поляризация сияқты белгілі бір сипаттамаларға ие. Сонымен қатар, бір режимді эрбиум талшығында жасалған талшықты-оптикалық ASE жарық көздері қарапайым бір модты талшықпен дерлік жоғалтпай қосыла алады. Сондықтан кең жолақты ASE жарық көзінің бұл түрі талшықты-оптикалық гироскоптар, талшықты-оптикалық датчик, OCT кескіні және оптикалық байланыс арналарындағы қуат өтемі сияқты белгілі бір жағдайларда маңызды қолданбаларға ие.

C+L жолақты талшықты ASE кең жолақты жарық көзінің практикалық өнімдерінде белсенді орта ретінде эрбий қосылған кремний диоксиді талшығы пайдаланылады, ал С диапазонында өздігінен шығарынды жасау үшін қоздырғыш сорғы ретінде 980 нм жартылай өткізгіш лазер пайдаланылады, содан кейін ол ынталандырылған эмиссия арқылы күшейтіледі. Эрбий қосылған талшық белгілі бір ұзындыққа ие болғандықтан, С диапазонының сәулеленуі басқа эрбий иондарымен жұтылып, қайта сәулеленеді, бұл радиациялық толқын ұзындығының ұзағырақ жолаққа ауысуын тудырады. Содан кейін бұл сәуле ынталандырылған эмиссия арқылы қайтадан күшейеді, нәтижесінде C немесе L жолақтарын қамтитын кең жолақты ASE спектрі пайда болады. C, L және C+L сияқты толқын ұзындығының әртүрлі диапазондары бар ASE жарық көзі өнімдерін алу үшін әртүрлі оптикалық жол құрылымдарын жобалауға болады.

Жоғарыда Эр-қоспаланған талшықтың ASE сәулелену спектрін сынауға арналған оптикалық жол көрсетілген. Оқшаулағыш талшықты-оптикалық изолятор, ал WDM - 980/1550нм талшықты толқын ұзындығын бөлу мультиплексирлеуі (WDM). 974 нм бір режимді айдалатын LD сорғы лазерін қамтамасыз етеді, ол WDM арқылы бір режимді Er-қоспаланған талшықтың бөлігін қоздыру үшін біріктірілген. Артқа және алға қарай шығарылатын ASE жарығы екі бөлек оқшаулағыш арқылы шығарылады. Бірдей сорғы қуатымен өлшенген кері ASE спектрі (жасыл сызық) және алдыңғы ASE спектрі (көк сызық) суретте көрсетілген. Эрбия қосылған талшықпен тікелей шығарылатын ASE сәулелену спектрі тегіс емес екенін көруге болады; әртүрлі толқын ұзындықтары арасындағы қуат тығыздығының айырмашылығы 10дБ-ден асуы мүмкін, ал екі бағыттағы ASE спектрлері толығымен бірдей емес. Сондықтан талшықты-оптикалық ASE кең жолақты жарық көзінің өнімдерінде тегіс шығу спектріне қол жеткізу үшін спектралды тегістеу технологиясы (сүзгілер) қажет.