Широколентов светлинен източник ASE с легирано ербий влакно в C+L лента

Широколентовите източници на светлина ASE се използват широко в производствени тестове и научни изследователски експерименти. Тази статия се опитва да обясни накратко основните параметри и методи за изпитване на широколентови светлинни източници ASE с легирани с ербий влакна в C+L лента.

Принцип на работа Широколентовата светлина ASE, генерирана от легирано с ербий влакно, е усилена спонтанна емисионна светлина, генерирана от лазерно изпомпващо влакно с къса дължина на вълната, легирано с ербий. Както е показано на схематичната диаграма по-долу, изпомпваните редкоземни йони преминават между горните и долните енергийни нива, генерирайки спонтанна емисионна светлина, която се усилва по време на стимулирано излъчване. Този процес се повтаря непрекъснато и при достатъчни условия на изпомпване може дори да се постигне значително висока изходна мощност.

(ASE = усилено спонтанно излъчване)

ASE лъчението е преобладаващо като шумова светлина във влакнестите лазери и влакнестите усилватели. Светлината ASE обикновено се конкурира с лазера с дължина на вълната на сигнала за печалба, причинявайки намаляване на ефективната мощност на лазера, намаляване на съотношението лазерен сигнал към шум и намаляване на поляризацията. Поради това е желателно да се сведе до минимум появата на ASE светлина във влакнести лазери и влакнести усилватели. При проектирането на оптични лазери и усилватели съотношението на мощността на ASE светлината се намалява възможно най-много чрез оптимизиране на структурата на оптичния път. Въпреки това, ASE светлината като източник на светлина също притежава определени характеристики, като широк спектрален диапазон, плосък спектър, ниска кохерентност и ниска поляризация, които не се срещат в лазерните източници на светлина. Освен това оптични ASE източници на светлина, генерирани в едномодово ербиево влакно, могат да се свържат с обикновено едномодово влакно без почти никакви загуби. Следователно, този тип широколентов източник на светлина ASE има важни приложения в определени ситуации, като фиброоптични жироскопи, фиброоптични сензори, OCT изображения и компенсация на мощността в оптични комуникационни канали.

В практическите широколентови светлинни източници ASE с лентови влакна C+L влакната от силициев диоксид, легирани с ербий, обикновено се използват като активна среда, а 980nm полупроводников лазер се използва като помпа за възбуждане за генериране на спонтанно излъчване в лентата C, което след това се усилва чрез стимулирано излъчване. Тъй като легираното с ербий влакно има определена дължина, радиацията на C-лентата се абсорбира от други ербиеви йони и се излъчва повторно, което води до изместване на дължината на вълната на радиацията към по-дълга лента. След това тази радиация се усилва отново чрез стимулирано излъчване, което в крайна сметка води до широколентов ASE спектър, покриващ C или L лентите. Могат да бъдат проектирани различни структури на оптичен път, за да се получат ASE светлинни източници с различни ленти на дължина на вълната, като C, L и C+L.

Горното показва оптичния път за тестване на спектъра на излъчване на ASE на легирано с Er влакно. Изолаторът е оптичен изолатор, а WDM е 980/1550nm разделяне на дължината на вълната на влакното (WDM). 974nm едномодов изпомпван LD осигурява изпомпващия лазер, който е свързан, за да възбуди секция от едномодово Er-легирано влакно чрез WDM. Излъчената назад и напред ASE светлина се извежда през два отделни изолатора. При една и съща мощност на помпата, измереният обратен ASE спектър (зелена линия) и прав ASE спектър (синя линия) са показани на фигурата. Може да се види, че радиационният спектър на ASE, излъчван директно от легираното с ербий влакно, не е плосък; разликата в плътността на мощността между различните дължини на вълната може да достигне повече от 10 dB, а ASE спектрите в двете посоки не са напълно идентични. Следователно, в оптични ASE продукти за широколентов светлинен източник е необходима технология за спектрално изравняване (филтри), за да се постигне плосък изходен спектър.