Pracovný princíp zdroja širokopásmového svetla ASE

Širokopásmové svetlo ASE generované vlákninou dopovaným ERBIUM je amplifikované spontánne emisné svetlo generované laserovým čerpaním s čerpaním s krátkou vlnovou dĺžkou ERBIUM. Ako je znázornené v nasledujúcom diagrame, prečerpané ióny vzácnych zemín prechádzajú medzi hornými a nižšími hladinami energie na generovanie spontánneho emisného svetla, ktoré je amplifikované v stimulovanom emisnom procese. Tento proces sa opakuje nepretržite a za dostatočných podmienok čerpania sa dá dosiahnuť aj pomerne vysoký výkon. (ASE = amplifikovaná spontánna emisia, zosilnené spontánne emisné svetlo)

Žiarenie ASE je bežne prítomné ako hlučné svetlo vo vláknových laseroch a zosilňovačoch vlákien. Svetlo ASE zvyčajne konkuruje laseru signálovej vlnovej dĺžky o zisk, čo spôsobuje zníženie účinnej sily laserovej vlnovej dĺžky, laserový pomer signálu k šumu a zníženie stupňa polarizácie. Dúfa sa preto, že svetlo ASE bude minimalizované vo vláknových laseroch a zosilňovačoch vlákien. Pri navrhovaní vlákien laserov a zosilňovačov sa podiel energie svetla ASE v maximálnej možnej miere zníži optimalizáciou štruktúry optickej cesty. Svetlo ASE ako samotného zdroja svetla má však aj určité vlastnosti, ako je široký spektrálny rozsah, spektrálna rovinnosť, nízka koherencia, nízky stupeň polarizácie atď., Ktoré nie sú vlastnené zdrojmi laserového svetla. Okrem toho, pretože zdroj svetla ASE vlákna je generovaný v jednom režime Erbium vlákna, môže byť spojený s bežným jedným režimovým vláknom takmer bez straty. Preto tento zdroj širokopásmového svetla ASE má v niektorých príležitostiach dôležité aplikácie, ako sú vlákninové gyroskopy, snímanie vlákien, zobrazovanie OCT a kompenzácia napájania optického komunikačného kanála. V skutočných produktoch s širokopásmovým zdrojovým zdrojom C+L Band Fiber ASE sa ako pracovný materiál zvyčajne používa kremenné vlákno dopované ERBIUM a ako excitačné čerpadlo sa používa polovodičový laser s 980 nm pásmom na generovanie spontánneho žiarenia v pásme C, ktorý je amplifikovaný stimulovaným procesom žiarenia. Pretože vlákno dotované Erbium má určitú dĺžku, žiariace svetlo C-pásma sa absorbuje inými iónmi Erbium a znovu sa vyžaruje počas prenosu, takže vlnová dĺžka žiarenia sa posunie do dlhšieho pásu. Tieto žiarenia sa opäť zosilní stimulovanou emisiou a nakoniec sa získa širokopásmové spektrum ASE pokrývajúce C-pásma alebo L-pásmo L. Prostredníctvom rôznych návrhov štruktúry optickej cesty sa môžu získať produkty ASE Light Source s rôznymi pásovými spektrami, ako sú napríklad C, L, C+L.

Vyššie uvedené je optická cesta na testovanie spektra žiarenia ASE ER-dopovaného vlákna. Izolátor je izolátor vlákien a WDM je deliaca vlnová dĺžka vlákna 980/1550 Nm. Čerpadlo LD s jedným režimom 974nm poskytuje laser čerpadla, ktorý vzrušuje časť vlákna s jedným režimom ER prostredníctvom väzby WDM. Vyjadrené svetlo ASE a svetlo vpred sú výstupom cez dva izolátory. Pod rovnakým výkonom čerpadla sú na obrázku zobrazené merané spätné spektrum ASE (zelená čiara) a spektrum ASE vpred (modrá čiara). Je zrejmé, že spektrum žiarenia ASE priamo emitované vláknom dopovaný Erbium nie je plochý a rozdiel hustoty výkonu medzi rôznymi vlnovými dĺžkami môže dosiahnuť viac ako 10 dB. Spektrá ASE v dvoch smeroch nie sú úplne rovnaké. Preto je v produkte Fiber ASE širokopásmové svetlo zdrojové výrobky potrebná spektrum sploštenia (filter) na dosiahnutie plochého výstupného spektra.