C+L bånd erbium-doteret fiber ASE bredbånds lyskilde

ASE bredbåndslyskilder er meget udbredt i produktionstestning og videnskabelige forskningseksperimenter. Denne artikel forsøger kort at forklare de vigtigste parametre og testmetoder for C+L-bånd erbium-doterede fiber ASE bredbåndslyskilder.

Arbejdsprincip ASE bredbåndslys genereret af erbium-doteret fiber er forstærket spontant emissionslys genereret af kortbølgelængde laserpumpende erbium-doteret fiber. Som vist i det skematiske diagram nedenfor, går de pumpede sjældne jordarters ioner over mellem øvre og nedre energiniveauer, hvilket genererer spontant emissionslys, som forstærkes under stimuleret emission. Denne proces gentages kontinuerligt, og under tilstrækkelige pumpeforhold kan den endda opnå en betydelig høj udgangseffekt.

(ASE = Amplified Spontaneous Emission)

ASE-stråling er udbredt som støjlys i fiberlasere og fiberforstærkere. ASE-lys konkurrerer normalt med signalbølgelængdelaseren om forstærkning, hvilket forårsager et fald i effektiv lasereffekt, en reduktion i lasersignal-til-støjforhold og et fald i polarisering. Derfor er det ønskeligt at minimere forekomsten af ​​ASE-lys i fiberlasere og fiberforstærkere. Ved design af fiberlasere og forstærkere reduceres effektandelen af ​​ASE-lys så meget som muligt ved at optimere den optiske vejstruktur. Imidlertid besidder ASE-lys som lyskilde også visse egenskaber, såsom et bredt spektralområde, fladt spektrum, lav kohærens og lav polarisering, som ikke findes i laserlyskilder. Desuden kan fiberoptiske ASE-lyskilder, genereret inden for single-mode erbiumfiber, kobles med almindelig single-mode fiber næsten uden tab. Derfor har denne type bredbånds-ASE-lyskilde vigtige anvendelser i visse situationer, såsom fiberoptiske gyroskoper, fiberoptisk sensing, OCT-billeddannelse og strømkompensation i optiske kommunikationskanaler.

I praktiske C+L-båndfiber ASE-bredbåndslyskildeprodukter bruges erbium-doteret silicafiber typisk som det aktive medium, og en 980nm halvlederlaser bruges som excitationspumpe til at generere spontan emission i C-båndet, som derefter forstærkes gennem stimuleret emission. Fordi den erbium-doterede fiber har en vis længde, absorberes C-båndsstrålingen af ​​andre erbiumioner og genbestråles, hvilket får strålingsbølgelængden til at skifte til et længere bånd. Denne stråling forstærkes derefter igen gennem stimuleret emission, hvilket i sidste ende resulterer i et bredbånds ASE-spektrum, der dækker C- eller L-båndene. Forskellige optiske vejstrukturer kan designes til at opnå ASE-lyskildeprodukter med forskellige bølgelængdebånd, såsom C, L og C+L.

Ovenstående viser den optiske vej til test af ASE-strålingsspektret af Er-doteret fiber. Isolatoren er en fiberoptisk isolator, og WDM er en 980/1550nm fiberbølgelængdedelingsmultipleksing (WDM). En 974nm single-mode pumpet LD giver pumpelaseren, som er koblet til at excitere en sektion af single-mode Er-doteret fiber via WDM. Det udsendte baglæns og fremadrettede ASE-lys udsendes gennem to separate isolatorer. Under samme pumpeeffekt er det målte baglæns ASE-spektrum (grøn linje) og fremadgående ASE-spektrum (blå linje) vist på figuren. Det kan ses, at ASE-strålingsspektret, der udsendes direkte af den Erbium-doterede fiber, ikke er fladt; effekttæthedsforskellen mellem forskellige bølgelængder kan nå mere end 10dB, og ASE-spektrene i de to retninger er ikke helt identiske. I fiberoptiske ASE-bredbåndslyskildeprodukter kræves derfor spektral fladningsteknologi (filtre) for at opnå et fladt outputspektrum.