Sursă de lumină ASE în bandă largă cu bandă C+L dopată cu erbiu

Sursele de lumină în bandă largă ASE sunt utilizate pe scară largă în testele de producție și experimentele de cercetare științifică. Acest articol încearcă să explice pe scurt parametrii principali și metodele de testare a surselor de lumină de bandă largă ASE cu fibră dopată cu erbiu în bandă C+L.

Principiul de funcționare Lumina ASE în bandă largă generată de fibra dopată cu erbiu este lumină cu emisie spontană amplificată generată de laserul cu lungime de undă scurtă care pompează fibră dopată cu erbiu. După cum se arată în diagrama schematică de mai jos, ionii de pământ rar pompați tranzitează între nivelurile de energie superioară și inferioară, generând lumină cu emisie spontană, care este amplificată în timpul emisiei stimulate. Acest proces se repetă continuu și, în condiții suficiente de pompare, poate obține chiar și o putere de ieșire considerabil mare.

(ASE = emisie spontană amplificată)

Radiația ASE este predominantă ca lumină de zgomot în laserele cu fibră și amplificatoarele cu fibră. Lumina ASE concurează de obicei cu laserul cu lungimea de undă a semnalului pentru câștig, determinând o scădere a puterii efective a laserului, o reducere a raportului semnal-zgomot laser și o scădere a polarizării. Prin urmare, este de dorit să se minimizeze apariția luminii ASE în laserele cu fibră și amplificatoarele cu fibră. La proiectarea laserelor și amplificatoarelor cu fibră, proporția de putere a luminii ASE este redusă cât mai mult posibil prin optimizarea structurii căii optice. Cu toate acestea, lumina ASE ca sursă de lumină posedă și anumite caracteristici, cum ar fi o gamă spectrală largă, spectru plat, coerență scăzută și polarizare scăzută, care nu se găsesc în sursele de lumină laser. În plus, sursele de lumină ASE cu fibră optică, generate în fibra de erbiu monomod, se pot cupla cu fibra obișnuită monomod fără pierderi aproape. Prin urmare, acest tip de sursă de lumină ASE de bandă largă are aplicații importante în anumite situații, cum ar fi giroscoape cu fibră optică, detecție cu fibră optică, imagistica OCT și compensarea puterii în canalele de comunicații optice.

În produsele practice ASE cu sursă de lumină în bandă largă cu fibră C+L, fibra de silice dopată cu erbiu este de obicei utilizată ca mediu activ, iar un laser semiconductor de 980 nm este utilizat ca pompă de excitație pentru a genera emisie spontană în banda C, care este apoi amplificată prin emisie stimulată. Deoarece fibra dopată cu erbiu are o anumită lungime, radiația din banda C este absorbită de alți ioni de erbiu și re-radiată, determinând schimbarea lungimii de undă a radiației la o bandă mai lungă. Această radiație este apoi amplificată din nou prin emisie stimulată, rezultând în cele din urmă un spectru ASE de bandă largă care acoperă benzile C sau L. Pot fi proiectate diferite structuri optice pentru a obține surse de lumină ASE cu benzi de lungimi de undă diferite, cum ar fi C, L și C+L.

Cele de mai sus arată calea optică pentru testarea spectrului de radiații ASE al fibrei dopate cu Er. Izolatorul este un izolator de fibră optică, iar WDM este un multiplexare cu diviziune a lungimii de undă a fibrei de 980/1550 nm (WDM). Un LD pompat monomod de 974 nm furnizează laserul pompei, care este cuplat pentru a excita o secțiune de fibră Er-dopată monomod prin WDM. Lumina ASE emisă înapoi și înainte este emisă prin două izolatoare separate. La aceeași putere a pompei, spectrul ASE înapoi măsurat (linia verde) și spectrul ASE înainte (linia albastră) sunt prezentate în figură. Se poate observa că spectrul de radiații ASE emis direct de fibra dopată cu Erbiu nu este plat; diferența de densitate de putere între diferite lungimi de undă poate ajunge la mai mult de 10dB, iar spectrele ASE în cele două direcții nu sunt complet identice. Prin urmare, în produsele cu sursă de lumină de bandă largă ASE cu fibră optică, este necesară tehnologia de aplatizare spectrală (filtre) pentru a obține un spectru de ieșire plat.