منبع نور باند پهن ASE فیبر دوپ شده با اربیوم باند C+L

منابع نور باند پهن ASE به طور گسترده در آزمایش های تولید و آزمایش های تحقیقاتی علمی استفاده می شود. این مقاله سعی دارد به طور مختصر پارامترهای اصلی و روش‌های آزمایش منابع نور باند پهن فیبر باند C+L با اربیوم دوپ شده ASE را توضیح دهد.

اصل کار نور باند پهن ASE تولید شده توسط فیبر دوپ شده با اربیوم، نور انتشار خود به خودی تقویت شده است که توسط فیبر دوپ شده با اربیوم پمپاژ لیزری با طول موج کوتاه تولید می شود. همانطور که در نمودار شماتیک زیر نشان داده شده است، یون های خاکی کمیاب پمپ شده بین سطوح انرژی بالا و پایین تر انتقال می یابند و نور گسیلی خود به خودی تولید می کنند که در طول انتشار تحریک شده تقویت می شود. این فرآیند به طور مداوم تکرار می شود و تحت شرایط پمپاژ کافی، حتی می تواند به توان خروجی بسیار بالایی دست یابد.

(ASE = انتشار خود به خودی تقویت شده)

تابش ASE به عنوان نور نویز در لیزرهای فیبر و تقویت کننده های فیبر رایج است. نور ASE معمولاً برای افزایش با لیزر طول موج سیگنال رقابت می کند و باعث کاهش توان لیزر موثر، کاهش نسبت سیگنال لیزر به نویز و کاهش پلاریزاسیون می شود. بنابراین، مطلوب است که وقوع نور ASE در لیزرهای فیبر و تقویت کننده های فیبر به حداقل برسد. هنگام طراحی لیزرهای فیبر و تقویت کننده ها، نسبت توان نور ASE با بهینه سازی ساختار مسیر نوری تا حد امکان کاهش می یابد. با این حال، نور ASE به عنوان منبع نور دارای ویژگی‌های خاصی است، مانند طیف وسیع طیفی، طیف مسطح، پیوستگی کم و قطبش کم، که در منابع نور لیزر یافت نمی‌شوند. علاوه بر این، منابع نوری ASE فیبر نوری، که در فیبر اربیوم تک حالته تولید می‌شوند، می‌توانند با فیبر تک حالته معمولی بدون تلفات جفت شوند. بنابراین، این نوع منبع نور باند پهن ASE در موقعیت‌های خاص مانند ژیروسکوپ‌های فیبر نوری، سنجش فیبر نوری، تصویربرداری OCT و جبران توان در کانال‌های ارتباطی نوری کاربردهای مهمی دارد.

در محصولات کاربردی منبع نور باند پهن باند C+L ASE، فیبر سیلیسی دوپ شده با اربیوم معمولاً به عنوان محیط فعال استفاده می شود و یک لیزر نیمه هادی 980 نانومتری به عنوان پمپ تحریک برای تولید گسیل خود به خود در باند C استفاده می شود که سپس از طریق انتشار تحریک شده تقویت می شود. از آنجایی که فیبر دوپ شده با اربیوم دارای طول مشخصی است، تابش باند C توسط سایر یون‌های اربیوم جذب شده و مجدداً تابش می‌شود و باعث می‌شود که طول موج تابش به باند بلندتری تغییر کند. سپس این تابش مجدداً از طریق انتشار تحریک شده تقویت می شود و در نهایت منجر به ایجاد یک طیف پهن باند ASE می شود که باندهای C یا L را پوشش می دهد. ساختارهای مسیر نوری مختلف را می توان برای به دست آوردن محصولات منبع نور ASE با باندهای طول موج مختلف، مانند C، L، و C+L طراحی کرد.

در بالا مسیر نوری برای آزمایش طیف تابش ASE فیبر Er-doped را نشان می دهد. جداساز یک جداکننده فیبر نوری است و WDM یک مالتی پلکس کننده تقسیم طول موج فیبر 980/1550 نانومتر (WDM) است. یک LD پمپ شده تک حالته 974 نانومتری لیزر پمپ را فراهم می کند که برای تحریک بخشی از فیبر تک حالته Er-doped از طریق WDM کوپل شده است. نور ASE به سمت عقب و جلو ساطع شده از طریق دو جداکننده جداگانه خروجی می شود. تحت همان قدرت پمپ، طیف ASE عقب اندازه گیری شده (خط سبز) و طیف ASE جلو (خط آبی) اندازه گیری شده در شکل نشان داده شده است. می توان مشاهده کرد که طیف تابش ASE که مستقیماً از فیبر دوپ شده با اربیوم ساطع می شود مسطح نیست. اختلاف چگالی توان بین طول موج های مختلف می تواند به بیش از 10dB برسد و طیف های ASE در دو جهت کاملاً یکسان نیستند. بنابراین، در محصولات منبع نور باند پهن ASE فیبر نوری، فناوری صاف کردن طیفی (فیلترها) برای دستیابی به یک طیف خروجی مسطح مورد نیاز است.