C+L bånd erbium-dopet fiber ASE bredbånd lyskilde

ASE bredbåndslyskilder er mye brukt i produksjonstesting og vitenskapelige forskningseksperimenter. Denne artikkelen forsøker å kort forklare hovedparametrene og testmetodene for C+L-bånd erbium-dopet fiber ASE bredbåndslyskilder.

Arbeidsprinsipp ASE bredbåndslys generert av erbium-dopet fiber er forsterket spontant emisjonslys generert av kortbølgelengde laserpumper erbium-dopet fiber. Som vist i det skjematiske diagrammet nedenfor, går de pumpede sjeldne jordarts-ionene over mellom øvre og nedre energinivåer, og genererer spontant emisjonslys, som forsterkes under stimulert emisjon. Denne prosessen gjentas kontinuerlig, og under tilstrekkelige pumpeforhold kan den til og med oppnå en betydelig høy utgangseffekt.

(ASE = Amplified Spontaneous Emission)

ASE-stråling er utbredt som støylys i fiberlasere og fiberforsterkere. ASE-lys konkurrerer vanligvis med signalbølgelengdelaseren om forsterkning, noe som forårsaker en reduksjon i effektiv lasereffekt, en reduksjon i lasersignal-til-støyforhold og en reduksjon i polarisering. Derfor er det ønskelig å minimere forekomsten av ASE-lys i fiberlasere og fiberforsterkere. Ved utforming av fiberlasere og forsterkere reduseres effektandelen til ASE-lys så mye som mulig ved å optimalisere den optiske banestrukturen. Imidlertid har ASE-lys som lyskilde også visse egenskaper, som et bredt spektralområde, flatt spektrum, lav koherens og lav polarisering, som ikke finnes i laserlyskilder. Videre kan fiberoptiske ASE-lyskilder, generert innen enkelmodus erbiumfiber, kobles til vanlig enkeltmodusfiber nesten uten tap. Derfor har denne typen bredbånds ASE-lyskilde viktige bruksområder i visse situasjoner, for eksempel fiberoptiske gyroskoper, fiberoptisk sensing, OCT-avbildning og strømkompensasjon i optiske kommunikasjonskanaler.

I praktiske C+L-båndfiber ASE-bredbåndslyskildeprodukter brukes erbium-dopet silikafiber typisk som det aktive mediet, og en 980nm halvlederlaser brukes som eksitasjonspumpe for å generere spontan emisjon i C-båndet, som deretter forsterkes gjennom stimulert emisjon. Fordi den erbiumdopede fiberen har en viss lengde, absorberes C-båndsstrålingen av andre erbiumioner og utstråles på nytt, noe som får strålingsbølgelengden til å skifte til et lengre bånd. Denne strålingen blir deretter forsterket igjen gjennom stimulert emisjon, noe som til slutt resulterer i et bredbånds ASE-spektrum som dekker C- eller L-båndene. Ulike optiske banestrukturer kan utformes for å oppnå ASE-lyskildeprodukter med forskjellige bølgelengdebånd, som C, L og C+L.

Ovennevnte viser den optiske banen for testing av ASE-strålingsspekteret til Er-dopet fiber. Isolatoren er en fiberoptisk isolator, og WDM er en 980/1550nm fiberbølgelengdedelingsmultipleksing (WDM). En 974nm enkeltmodus pumpet LD gir pumpelaseren, som er koblet til å eksitere en seksjon av enkeltmodus Er-dopet fiber via WDM. Det utsendte ASE-lyset bakover og fremover sendes ut gjennom to separate isolatorer. Under samme pumpeeffekt er det målte ASE-spekteret bakover (grønn linje) og fremover ASE-spekteret (blå linje) vist i figuren. Det kan sees at ASE-strålingsspekteret som sendes direkte ut av den Erbium-dopete fiberen ikke er flatt; effekttetthetsforskjellen mellom ulike bølgelengder kan nå mer enn 10dB, og ASE-spektrene i de to retningene er ikke helt identiske. Derfor, i fiberoptiske ASE bredbånds lyskildeprodukter, kreves spektral utflatningsteknologi (filtre) for å oppnå et flatt utgangsspektrum.