C+L-band erbiumdopad fiber ASE bredbandsljuskälla

ASE bredbandsljuskällor används i stor utsträckning i produktionstestning och vetenskapliga forskningsexperiment. Den här artikeln försöker kortfattat förklara huvudparametrarna och testmetoderna för C+L-bandet erbiumdopade fiber ASE bredbandsljuskällor.

Arbetsprincip ASE-bredbandsljus som genereras av erbiumdopad fiber är förstärkt spontant emissionsljus som genereras av kortvågig laser som pumpar erbiumdopad fiber. Som visas i det schematiska diagrammet nedan, övergår de pumpade sällsynta jordartsmetalljonerna mellan övre och nedre energinivåer, vilket genererar spontant emissionsljus, som förstärks under stimulerad emission. Denna process upprepas kontinuerligt och under tillräckliga pumpförhållanden kan den till och med uppnå en avsevärt hög uteffekt.

(ASE = Amplified Spontaneous Emission)

ASE-strålning är utbredd som brusljus i fiberlasrar och fiberförstärkare. ASE-ljus tävlar vanligtvis med signalvåglängdslasern om förstärkning, vilket orsakar en minskning av effektiv lasereffekt, en minskning av lasersignal-brusförhållandet och en minskning av polarisation. Därför är det önskvärt att minimera förekomsten av ASE-ljus i fiberlasrar och fiberförstärkare. Vid design av fiberlasrar och förstärkare reduceras effektandelen av ASE-ljus så mycket som möjligt genom att optimera den optiska vägstrukturen. ASE-ljus som ljuskälla har emellertid också vissa egenskaper, såsom ett brett spektralområde, platt spektrum, låg koherens och låg polarisation, som inte finns i laserljuskällor. Dessutom kan fiberoptiska ASE-ljuskällor, genererade inom singelmods erbiumfiber, koppla ihop med vanlig singelmodsfiber nästan utan förlust. Därför har denna typ av bredbands ASE-ljuskälla viktiga tillämpningar i vissa situationer, såsom fiberoptiska gyroskop, fiberoptisk avkänning, OCT-avbildning och effektkompensation i optiska kommunikationskanaler.

I praktiska C+L-bandfiber ASE-bredbandsljuskällprodukter används typiskt erbiumdopad kiseldioxidfiber som det aktiva mediet, och en 980nm halvledarlaser används som excitationspump för att generera spontan emission i C-bandet, som sedan förstärks genom stimulerad emission. Eftersom den erbiumdopade fibern har en viss längd absorberas C-bandsstrålningen av andra erbiumjoner och återutstrålas, vilket gör att strålningsvåglängden skiftar till ett längre band. Denna strålning förstärks sedan igen genom stimulerad emission, vilket slutligen resulterar i ett bredbandigt ASE-spektrum som täcker C- eller L-banden. Olika optiska vägstrukturer kan utformas för att erhålla ASE-ljuskällprodukter med olika våglängdsband, såsom C, L och C+L.

Ovanstående visar den optiska vägen för att testa ASE-strålningsspektrumet för Er-dopad fiber. Isolatorn är en fiberoptisk isolator, och WDM är en 980/1550 nm fibervåglängdsmultiplexering (WDM). En 974nm singelmodspumpad LD tillhandahåller pumplasern, som är kopplad för att excitera en sektion av singelmods Er-dopad fiber via WDM. Det emitterade ASE-ljuset bakåt och framåt matas ut genom två separata isolatorer. Under samma pumpeffekt visas det uppmätta bakåt-ASE-spektrumet (grön linje) och framåt-ASE-spektrumet (blå linje) i figuren. Det kan ses att ASE-strålningsspektrumet som direkt emitteras av den erbiumdopade fibern inte är platt; effekttäthetsskillnaden mellan olika våglängder kan nå mer än 10dB, och ASE-spektra i de två riktningarna är inte helt identiska. I fiberoptiska ASE-bredbandsljuskällprodukter krävs därför spektral utplattande teknik (filter) för att uppnå ett platt uteffektspektrum.