مبدأ العمل لمصدر ضوء النطاق العريض ASE

يتم تضخيم ضوء النطاق العريض ASE الناتجة عن الألياف المخدرة erbium ضوء الانبعاث التلقائي الناتج عن الألياف ذات الطول الموجي الذي يضخ الألياف المخبأ. كما هو مبين في الرسم البياني التالي ، فإن أيونات الأرض النادرة التي تم ضخها بين مستويات الطاقة العلوية والسفلية لتوليد ضوء الانبعاث التلقائي ، والذي يتضخم في عملية الانبعاث المحفزة. يتم تكرار هذه العملية بشكل مستمر ، وحتى طاقة الناتج المرتفعة إلى حد ما يمكن تحقيقها في ظل ظروف ضخ كافية. (ASE = انبعاثات عفوية تضخيم ، مضخمة ضوء الانبعاث العفوي)

عادةً ما يكون إشعاع ASE موجودًا كضوء ضوضاء في الليزر الألياف ومكبرات الصوت الألياف. يتنافس ضوء ASE عادةً مع ليزر الطول الموجي للإشارة للحصول على الكسب ، مما تسبب في انخفاض الطاقة الفعالة لطول الموجة الليزر ، وتناقص نسبة الإشارة إلى الضوضاء بالليزر ، وتناقص درجة الاستقطاب. لذلك ، من المأمول تقليل ضوء ASE في الليزر الألياف ومكبرات الصوت الألياف. عند تصميم ليزر الألياف ومكبرات الصوت ، سيتم تقليل حصة الطاقة من ضوء ASE قدر الإمكان عن طريق تحسين بنية المسار البصري. ومع ذلك ، فإن ضوء ASE كمصدر للضوء نفسه لديه أيضًا بعض الخصائص ، مثل النطاق الطيفي الواسع ، والتسطيح الطيفي ، والتماسك المنخفض ، وانخفاض درجة الاستقطاب ، وما إلى ذلك ، والتي لا تملكها مصادر ضوء الليزر. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن مصدر ضوء الألياف ASE يتم إنشاؤه في ألياف Erbium أحادية الوضع ، يمكن أن يقترن بألياف أحادية الوضعية العادية تقريبًا. لذلك ، يحتوي مصدر ضوء النطاق العريض على تطبيقات مهمة أيضًا في بعض المناسبات ، مثل جيروسكوبات الألياف ، واستشعار الألياف ، والتصوير OCT ، وتعويض قوة قناة الاتصال البصري. في منتجات C+L للألياف النطاق الفعلية ، يتم استخدام ألياف الكوارتز ذات النطاق العريض ، وعادةً ما يتم استخدام ألياف الكوارتز المخبأة في Erbium كمواد عاملة ، ويتم استخدام ليزر أشباه الموصلات 980nm كضخة الإثارة لتوليد الإشعاع التلقائي في النطاق C ، والذي يتم تضخيمه بواسطة عملية الإشعاع المحفزة. نظرًا لأن الألياف المخففة Erbium لها طول معين ، يتم امتصاص ضوء الإشعاع C-band بواسطة أيونات Erbium الأخرى وإعادة التجهيز أثناء الإرسال ، بحيث يتم نقل الطول الموجي الإشعاعي إلى نطاق أطول. سيتم تضخيم هذه الإشعاعات عن طريق الانبعاثات المحفزة مرة أخرى ، وأخيراً يتم الحصول على طيف النطاق العريض ASE الذي يغطي النطاق C أو L-band. من خلال تصميمات بنية المسار البصرية المختلفة ، يمكن الحصول على منتجات مصدر مصباح ASE مع أطياف نطاق مختلفة مثل C ، L ، C+L.

ما ورد أعلاه هو المسار البصري لاختبار طيف الإشعاع ASE للألياف المخدرة ER. العزل هو عزل الألياف ، و WDM هو مقسم طول موجة الألياف 980/1550NM. توفر مضخة One-One One Pump البالغة 974NM ليزر المضخة ، والتي تثير قسمًا من الألياف المفردة من خلال اقتران WDM. يتم إخراج ضوء ASE المنبعث للخلف وضوء ASE إلى الأمام من خلال اثنين من العزلات على التوالي. تحت نفس قوة المضخة ، يتم عرض طيف ASE المتخلف (الخط الأخضر) وطيف ASE الأمامي (الخط الأزرق) في الشكل. يمكن أن نرى أن طيف الإشعاع ASE المنبعث مباشرة بواسطة الألياف المزخرفة بالإربيوم ليس مسطحًا ، ويمكن أن يصل فرق كثافة الطاقة بين الأطوال الموجية المختلفة إلى أكثر من 10 ديسيبل. أطياف ASE في الاتجاهين ليست هي نفسها بالضبط. لذلك ، في منتج مصدر ضوء النطاق العريض من الألياف ، مطلوب تقنية تسوية الطيف (المرشح) لتحقيق طيف الإخراج المسطح.