As redes de Bragg de fibra (FBGs) são amplamente utilizadas em diversas aplicações que exigem alta precisão e estabilidade de comprimento de onda para diodos laser semicondutores. Os FBGs oferecem inúmeras vantagens, incluindo alta estabilidade térmica, facilidade de integração e grande versatilidade, todas elas elaboradas neste artigo.
Lasers com largura de linha estreita e comprimento de onda estável desempenham um papel crítico em muitos campos, como detecção, tratamento médico, análise espectral, imagem e telecomunicações. Embora os lasers Distributed Bragg Reflector (DBR) e Distributed Feedback (DFB) ofereçam excelente desempenho, seus custos de produção são mais elevados do que os dos diodos laser Fabry-Perot (FP), pois exigem testes individuais antes da embalagem.
Além disso, em comparação com as grades de guia de ondas usadas nos lasers DFB e DBR, os FBGs fornecem estabilidade e precisão de comprimento de onda superiores. As redes de Bragg de volume (VBGs) podem servir como uma alternativa às FBGs em certas aplicações, mas as FBGs apresentam vantagens em estabilidade térmica, simplicidade de integração e versatilidade.
Lasers de bomba semicondutores de alta potência e comprimento de onda estável desempenham um papel fundamental nos modernos lasers de fibra, amplificadores de fibra e amplificadores de fibra Raman. Como os meios de ganho do laser são altamente sensíveis às flutuações no comprimento de onda da bomba, os lasers de bomba semicondutores de comprimento de onda estabilizados por FBG tornaram-se a solução principal no mercado.
A Figura 1 ilustra a estrutura de um típico módulo de laser de bomba com comprimento de onda bloqueado FBG. Nessas aplicações, o FBG é inscrito na fibra pigtail da bomba de laser, normalmente posicionada a uma distância de 50 cm a 2 m do chip do laser.
O sistema emprega componentes ópticos de colimação ou rabichos de fibra com lentes para acoplar eficientemente a luz emitida do chip laser semicondutor ao rabicho de modo único.
Uma rede de Bragg de fibra estabelece um mecanismo de feedback externo, estabilizando efetivamente o comprimento de onda do laser próximo ao comprimento de onda central do FBG e estreitando a largura espectral de saída do laser. Desta forma, o módulo laser da bomba atinge alta eficiência da bomba e excelente estabilidade.
Figura 1. Módulo da bomba FBG
Construir um laser de cavidade externa usando uma rede de Bragg de fibra (FBG) é uma solução econômica para melhorar o desempenho de lasers de baixo custo. Conforme mostrado na Figura 1, o FBG está inscrito no pigtail de fibra, geralmente próximo ao chip emissor, formando um laser de cavidade externa.
Em comparação com os diodos laser Fabry-Perot convencionais, os lasers de cavidade externa baseados em FBG não apenas apresentam uma largura de linha mais estreita, mas também exibem uma supressão mais forte do desvio de comprimento de onda induzido por variações de temperatura ou corrente de acionamento - os dois fatores comuns que causam mudanças de desempenho em diodos laser.
Para garantir o bloqueio ou estabilização eficiente e confiável do comprimento de onda dos diodos laser, os fabricantes de laser devem selecionar FBGs que atendam às principais especificações de desempenho.
Os fabricantes de diodos laser também devem selecionar fornecedores de FBG confiáveis e tecnicamente maduros que possam oferecer uma ampla seleção de comprimentos de onda e configurações, incluindo tipo de fibra, fibra com manutenção de polarização (PM) ou não-polarização, dimensões e muito mais.
Com sua alta estabilidade térmica, excelente compatibilidade de integração, versatilidade em vários cenários e capacidade precisa de controle de comprimento de onda, a Fiber Bragg Grating (FBG) tornou-se um componente central para bloqueio e estabilização de comprimento de onda de alta precisão em várias aplicações de laser semicondutor. Seja para bloqueio de comprimento de onda em lasers de bomba de alta potência ou atualização de desempenho de módulos de laser de baixo custo, o FBG consegue bloqueio preciso de comprimento de onda e estreitamento de largura de linha otimizando o mecanismo de feedback externo, ao mesmo tempo em que resiste efetivamente a distúrbios externos, como temperatura e variações de corrente de acionamento.
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