Fonte de luz de banda larga ASE de fibra dopada com érbio banda C + L

As fontes de luz de banda larga ASE são amplamente utilizadas em testes de produção e experimentos de pesquisa científica. Este artigo tenta explicar brevemente os principais parâmetros e métodos de teste das fontes de luz de banda larga ASE de fibra dopada com érbio da banda C + L.

Princípio de funcionamento A luz de banda larga ASE gerada por fibra dopada com érbio é uma luz de emissão espontânea amplificada gerada por fibra dopada com érbio de bombeamento a laser de comprimento de onda curto. Conforme mostrado no diagrama esquemático abaixo, os íons de terras raras bombeados transitam entre os níveis de energia superior e inferior, gerando luz de emissão espontânea, que é amplificada durante a emissão estimulada. Este processo repete-se continuamente e, sob condições de bombeamento suficientes, pode até atingir uma potência de saída consideravelmente elevada.

(ASE = Emissão Espontânea Amplificada)

A radiação ASE é predominante como luz sonora em lasers de fibra e amplificadores de fibra. A luz ASE geralmente compete com o comprimento de onda do sinal do laser pelo ganho, causando uma diminuição na potência efetiva do laser, uma redução na relação sinal-ruído do laser e uma diminuição na polarização. Portanto, é desejável minimizar a ocorrência de luz ASE em lasers de fibra e amplificadores de fibra. Ao projetar amplificadores e lasers de fibra, a proporção de potência da luz ASE é reduzida tanto quanto possível, otimizando a estrutura do caminho óptico. No entanto, a luz ASE como fonte de luz também possui certas características, como ampla faixa espectral, espectro plano, baixa coerência e baixa polarização, que não são encontradas em fontes de luz laser. Além disso, fontes de luz ASE de fibra óptica, geradas em fibra de érbio monomodo, podem se acoplar com fibra monomodo comum quase sem perda. Portanto, este tipo de fonte de luz ASE de banda larga tem aplicações importantes em determinadas situações, como giroscópios de fibra óptica, detecção de fibra óptica, imagem de OCT e compensação de potência em canais de comunicação óptica.

Em produtos práticos de fonte de luz de banda larga ASE de fibra de banda C + L, fibra de sílica dopada com érbio é normalmente usada como meio ativo, e um laser semicondutor de 980 nm é usado como bomba de excitação para gerar emissão espontânea na banda C, que é então amplificada através de emissão estimulada. Como a fibra dopada com érbio tem um certo comprimento, a radiação da banda C é absorvida por outros íons de érbio e re-irradiada, fazendo com que o comprimento de onda da radiação se desloque para uma banda mais longa. Esta radiação é então amplificada novamente através de emissão estimulada, resultando em um espectro ASE de banda larga cobrindo as bandas C ou L. Diferentes estruturas de caminho óptico podem ser projetadas para obter produtos de fonte de luz ASE com diferentes bandas de comprimento de onda, como C, L e C+L.

Acima mostra o caminho óptico para testar o espectro de radiação ASE da fibra dopada com Er. O isolador é um isolador de fibra óptica e o WDM é uma multiplexação por divisão de comprimento de onda de fibra (WDM) de 980/1550 nm. Um LD bombeado monomodo de 974 nm fornece o laser de bomba, que é acoplado para excitar uma seção de fibra dopada com Er monomodo através do WDM. A luz ASE emitida para trás e para frente é emitida através de dois isoladores separados. Sob a mesma potência da bomba, o espectro ASE reverso medido (linha verde) e o espectro ASE direto (linha azul) são mostrados na figura. Pode-se observar que o espectro de radiação ASE emitido diretamente pela fibra dopada com Érbio não é plano; a diferença de densidade de potência entre diferentes comprimentos de onda pode atingir mais de 10dB, e os espectros ASE nas duas direções não são completamente idênticos. Portanto, em produtos de fonte de luz de banda larga ASE de fibra óptica, a tecnologia de achatamento espectral (filtros) é necessária para obter um espectro de saída plano.