ファイバーレーザーポンプソース

要約：ファイバーレーザーの特別な構造によると、さまざまなタイプのファイバーレーザーポンプソースが提案され、ポンプソースとその対応する効率を選択するための基準が与えられます。

レーザーの主なコンポーネントは、共振空洞、ポンプ光源、および作動物質です。ポンプ光源は、レーザー作動媒体を反転分布に到達させる励起光源です。基底状態から高エネルギーレベルまでの粒子のプロセスは、ポンピングプロセスと呼ばれます。一般的なポンピング方法には、電気ポンピング、化学ポンピング、光ポンピング、および空気圧ポンピングが含まれますが、光ポンピングおよび電気ポンピングは最も広く使用されている方法です。ガスレーザーは、励起源として電気ポンピング法を使用することが多く、固体および液体レーザーでは光ポンピング法が広く使用されています。光ポンピングは、光ビームを使用して作動物質を照射し、作動物質内の粒子が光子のエネルギーを吸収し、高エネルギーレベルに励起されます。 LDポンプ光源には、高効率、低ノイズ、安定した周波数、長寿命、コンパクトな構造などの多くの利点があり、固体レーザーのポンプ光源としてよく使用されます。

ファイバーレーザーの作業材料は一般にドープされたファイバーであり、フィードバックキャビティは一般にファイバーグレーティング、ファイバー端面、リングミラーなどです。励起光のファイバーへの結合を容易にするために光励起モードが採用されており、ファイバーコア自体は非常に微細であるため、上位レベルの粒子の数の蓄積を形成する方が簡単です。

ファイバーレーザーの本質は、ポンプ波長を特定の波長の光に変換し、レーザーとして出力する波長変換器です。物理的な観点から見ると、光増幅を生成する原理は、作動物質がエネルギーを効果的に吸収して活性化できるように、作動物質に吸収可能な波長の光を提供することです。したがって、ドーパント材料に応じて、対応する吸収波長も異なり、ポンプ光の波長に対する要件も異なります。たとえば、エルビウム添加ファイバのポンプ光の波長は800 nm、980 nm、530 nmなどであり、レーザ波長は900 nm、1060 nm、1350 nmなどです。エルビウム添加ファイバのポンプ光の波長は800 nm、980 nm、1480 nmなどであり、レーザ波長が生成されます。 1550nm。

ファイバーレーザー用のポンプソースを選択するには、次の基準を参照する必要があります。

（1）高いポンプ効率。ポンプの効率は、ポンプの出力に直接影響します。ポンプの出力が高いほど、チューニング範囲が広くなります。

（2）励起状態吸収率（ESA）は可能な限り小さい。 ESAは通常、励起状態の吸収断面積である値によって測定されます。これは基底状態の吸収断面積です。たとえば、エルビウム添加ファイバのポンプ光の波長は、532 nm、980 nm、および1480 nmです。 YAG周波数2倍固体レーザーを使用して532 nmレーザーを生成できますが、YAG周波数2倍固体レーザーはかさばり、市場に出すには不便です。 980 nmおよび1480 nmの波長のポンプレーザーは、高出力LDで使用でき、小型で高効率であるため、理想的なポンプ光源です。

ファイバーレーザーのポンプ光源は、従来のソリッドステートレーザー、または高出力マルチモードシングルジャンクションダイオードレーザーモジュールまたはダイオードアレイです。ダイオードアレイの場合、一般的にエンドポンピングがファイバークラッドに光を注入するために使用されます。ハイパワーダイオードアレイは、最大104時間の平均実行時間でハイパワーレーザーを励起します。水冷パルスモードには厳しい要件があります。単接合ダイオードの光ポンピングデバイスの場合、水冷は不要であり、高効率でダブルクラッドファイバに結合するのが簡単です。単接合ダイオードの光ポンピングユニットは、アレイモジュールと同じ高出力であり、実行時間は長くなります（最大2 x 105h）。

ファイバーレーザーの研究では、通信分野でよく使用される初期段階のシングルクラッドファイバーレーザーのみを開発しましたが、シングルクラッドファイバーレーザーは低出力レーザーであり、医療用レーザーおよび機械加工の要件を満たすことができません。これは、強力なポンプ光が非常に細いコアに結合されると、強い非線形効果を生み、変換効率が低下するためです。ポンプ光の制限により、ファイバーレーザーは、低出力のフィールドでのみ長時間使用できます。元のシングルモードファイバがダブルクラッドファイバに置き換えられるまで、ポンプ光の回折限界への高効率変換が実現されます。ファイバレーザは、最終的にハイパワーレーザの分野に位置付けられ、ダブルクラッドファイバがファイバに導入されます。レーザーの分野では、ポンプ光源のファイバーレーザーの選択の制限は終わり、ポンプ光源の特性はファイバーレーザーに依然として非常に要求されており、ポンプ光源の効率、サイズ、寿命はレーザー全体の光出力に直接影響します。

エルビウム添加ファイバ増幅器のゲイン特性

要約：エルビウム添加ファイバ増幅器は、Lフリー980nm InGaAs / InGaAsP / InGaP高出力量子井戸レーザーによって励起されました。 20mWのポンプ電力では、ゲインは33dB、最大ゲイン係数は6.7dB / mW、飽和出力電力は6dBmです。 ゲインは、ファイバの長さとポンプ出力の関数としてであり、出力電力の関数としてもあります。

1はじめに

光通信技術の深い発展により、直接光増幅技術としてのエルビウム添加ファイバ増幅器（EDFA）の開発が今日の研究の主流になりました。 EDFAは、エルビウム添加ファイバと通信ファイバの互換性、低結合損失、良好な安定性、高ゲイン、高帯域幅、高効率、低ノイズ、偏光依存性なし、および単純な構造を備えています。 その小さなサイズのため、使いやすく、高い実用的価値。 したがって、コヒーレント光通信、光アーク副通信、量子光通信など、全光ファイバ通信を実現するための重要なコンポーネントです。 これは、世界中の科学者、特に近年注目を集めている半導体レーザーで励起されたエルビウム添加ファイバ増幅器の注目を集めています。 実験により、980 nmの発光波長を持つ半導体レーザーが、エルビウム添加ファイバ増幅器の最適なポンプ源であることが示されています。 980nmには励起状態の吸収がないだけでなく、高いポンピング効率、高速応答、および量子変換効率が100％に近いため、高ゲイン係数、低ノイズ、高飽和出力の利点があります。

図 1 EDFA構造の概略図。

実験用ポンプ光源は、グループが開発した980 nmのアルミニウムを含まないInGaAs / InGaAsP / InGaP高出力量子井戸レーザーです。信号源は、波長が1.48〜1.58μmの外部共振器型レーザーダイオードです。信号光とポンプ光は、コンバイナを介してエルビウム添加ファイバに入ります。エルビウムドープファイバのコア径は2μm、セリウムドーピング濃度は200 ppm、開口数は0.3です。図1は、EDFAデバイスの構造を示しています。偏光の影響を受けない2つの光アイソレータを使用して、レーザー発振を防ぎ、自然放出（ASE）フィードバックを増幅します。狭帯域光フィルタは、エルビウム添加ファイバに吸収されないASEおよびポンプ光を除去し、増幅器のゲイン帯域幅を拡大します。図2にゲインスペクトルを示します。図から、1.533 nmと1.553 nmの周囲に2つのピークがあることがわかります。そのため、これら2つの波長を信号波長として比較します。図3は、2つの信号波長のファイバ長とゲイン係数の関係を示しています。所定のポンプ出力に対して、増幅器の最大ゲインは最適なファイバ長に対応します。 980 nmのポンプ波長、12 mWのポンプ出力、および-38 dBmの信号出力では、1.533 nmおよび1.553 nmの信号波長の最適なファイバ長は両方とも12 mであり、対応する最大ゲイン係数はそれぞれ6.7および5.7 dB / mWです。ファイバの長さが最適値を超えると、ゲイン係数は急速に低下します。その理由は、アンプの最適な長さを超える部分はポンピングされず、増幅された信号を吸収するためです。図4は、ゲインの関数としてのポンプ出力を示しています。ポンプパワーが20mW、信号パワーが38dBm、ファイバ長が12m、信号波長が1.533μm、ゲインが33dB、しきい値パワーが1.3mWの場合。信号の波長は1.553μm、ゲインは23 dB、スレッショルドパワーは1 mWです。図5は、出力電力とゲインの関係を示しています。飽和出力電力は、ゲインが3dBに低下すると6dBmです。

ASE光源テストレポート

概要
CivilLaserは、さまざまな通信、ファイバーセンシング、光ファイバージャイロスコープ、近赤外および短波赤外C + L帯域領域でのテストおよび測定機能に対応するように設計されたカスタマイズ可能なASE光源を提供します。

ASE（Amplified Spontaneous Emission）広帯域低コヒーレンス光源は、製造およびR＆D環境での光学コンポーネントスペクトル測定およびシステムコンプライアンステストに理想的な機器です。

新世代のASEソースには高周波リップルがないため、センサー尋問アプリケーションに非常に役立ちます。

ASE光源とは何ですか？
ASE光源は、光源が増幅された自然放出によって生成される光学光源の一種です。
光学利得媒体は、光学的/電気的にポンピングされると自発的に発光します。利得媒体のポンピングが十分に強い場合、
「自発的な」放射は「刺激された」放射によって増幅されます。この現象は増幅自然放出と呼ばれます。
ASE光源は一般に広帯域スペクトルと低コヒーレンスを備えており、FBGセンシング、OCT、光ファイバージャイロスコープ、ガスセンシング、光学コンポーネントの測定など、さまざまな光学測定およびセンシングシステムで使用されています。

特に、希土類ドープ光ファイバ（REドープ光ファイバ）で作られたASE光源は、次の理由により広く使用されています。
（1）ASEはファイバコアで生成されるため、非常に低い結合損失でシングルモードファイバに結合できます。
（2）光ファイバのコアは通常円形であるため、出力は本質的に無偏光です。
（3）REドープ光ファイバからの放射は一般に非常に広く、非常に広帯域の光源になります。

デスクトップASE（増幅自然放出）光源は、生産および実験室での実験用に特別に設計されています。光源の主要部分は、Erドープまたはイッテルビウムドープのファイバで、利得媒体と高性能ポンプレーザを備えています。プロフェッショナルで柔軟な光学設計は、さまざまな分野での実験やテストのニーズを満たすことができます。

製品名	ASE画像	ASE ビデオ	ASEテストレポート
ASE広帯域光源 – モジュールタイプ
ASE広帯域光源 – デスクトップタイプ

Lバンド 多波長調整可能ファイバーレーザー

Lバンド 1554~1607nm 64 波長調整可能 ファイバーレーザー 間隔 0.8nm

Lバンド 64 波長可変 ファイバーレーザー 0.8nm 間隔 5~8mW 調整可能なパワー

光源の波長調整範囲はCバンドをカバーし、最大64波長（ITU-T標準波長、100GHz波長間隔）までの連続レーザ出力を実現します。統合されたデュアルFPキャビティチューニングエタロンと高利得チップ、高出力パワー（8MW）で、狭い線幅、高波長精度。特別な駆動制御回路、高精細カラーLCDスクリーン、オプションの制御キーボードおよびホストコンピュータソフトウェアも利用可能です。ユーザーは簡単に正確に波長を調整することができます。DWDMシステム開発、ファイバレーザ、光ファイバリンク、光デバイステストなどの分野に使用できます。

1030nm シングルモード ファイバーレーザー

1030nm 100mW シングルモード ファイバーレーザー テストレポート

単一モード光ファイバ出力の1030 nmの半導体レーザ源採用高性能蝶形半導体レーザ光ファイバ結合FBG锁频、安定性の確保と単一モードピッグテイル出力波長スペクトル。専門的に設計された駆動回路とTEC制御を使用して、レーザーの安全で安定した操作を確実にしてください。 レーザーは科学研究および生産テストに使用することができ、要求に応じてベンチまたはモジュラーパッケージで供給することができます。

785nm マルチモード ファイバー結合レーザー

このレーザーは、785 nm半導体レーザー用のマルチモードファイバーカップリングで、出力パワーの安定性が良く、スポットパターンが大幅に改善されています。 そしてそれは光路の使用においてより便利で速くなるでしょう。

高効率LバンドエルビウムドープファイバASE広帯域光源

要約：高効率LバンドASE用にダブルパス双方向（DP_BD）ポンプ構成が提案されています。 13.7 dBmの出力パワーのLバンドASEおよび1566〜1604 nmの38nm帯域幅は、ASEパワー強度が-16 dBmよりも高く、最適化された長さの1480 nm LDと高ドープエルビウムファイバーを同時に選択することで得られます。 DP-BD ASEソースのポンプ変換効率は23.4％であり、11.8％のダブルパスフォワード（DPF）構成によるポンプ変換効率よりも大きくなっています。

はじめに

エルビウム添加ファイバ増幅自然放出（ASE）に基づく広帯域光源は、エルビウム添加ファイバ増幅器（EDFA）を備えた新しいタイプの光源です。 1993年にEDFAが最初に全光増幅に商業的に使用されて以来、光通信が急速に発展しているため、エルビウムドープファイバASEに基づく広帯域光源は1.55インチmバンドの光通信と同じ出力スペクトルを持ち出力スペクトルは安定しており、環境は小さく、出力は高く、ファイバーシステムとの結合が容易です。高密度波長分割多重システム（DWDM）の光学デバイス（EDFA、ファイバーグレーティング、その他の光パッシブなど）になりました。デバイス）テスト、光ファイバーセンシング、光ファイバージャイロ、およびスペクトル分割多波長光源アプリケーションの重要なソースへのアクセスは、大きな注目と広範な研究を受けています。現在、DWDMシステムの通信帯域幅は元のCバンド（ 1525〜1565nm）をLバンド（1565〜1605リム）に拡張するため、LバンドASEブロードバンドソースの研究はますます注目されていますが、CバンドASEブロードバンドソースと比較して、LバンドASEソースは比較的研究が少なく、その技術この論文では、エルビウムドープファイバASEのパワーはLセグメントで弱く、エルビウムドープファイバのASEを両方向（すなわち、双方向）に同時に利用し、2つのポンプレーザーを利用することが提案されています。高効率のLバンドASE出力は、エルビウムドープファイバを2方向に同時に照射する（双方向ポンプ）ことにより実現されます。実験結果は、DP BD構成が双方向の順方向よりも優れていることを示しています。排気構造（DPF構成）は、排気効率が高くなります。

1 基本原則

図1はエルビウムイオンのエネルギーレベルの図です。エルビウムドープファイバーが980 nmまたは1480 nmレーザーで励起されると、励起光が強化されると粒子の数が反転します。高エネルギー原子の自然放出はファイバー内にあります。媒体の伝播中、継続的に刺激されて増幅され、増幅された自然放射が形成されます。図1に示すように、LバンドASEの形成は、cバンドASE遷移と同じです。違いは、LバンドASEは、‰のシュタルク分裂エネルギーレベルの低エネルギーレベルと4I.5、2つの主要エネルギーレベル間の遷移によって生成されることです。 LバンドASEの形成は次のように簡単に要約できます：铒イオンが980nmまたは1480 nmのポンプレーザーを吸収した後、CバンドASEは最初に铒ファイバーのフロントエンドで生成され、生成されたCバンドASEはバックエンド铒ファイバーによって2番目として吸収されます。これにより、ポンプソースはASEスペクトルをLバンドにシフトしてLを形成します。バンドASEスペクトル。 Lバンド増幅自然放出は铒イオンゲインバンドのテールを使用するため、その放出係数と吸収係数はCバンドの3〜4倍小さくなります。 Lバンドの増幅された自然放出係数はCバンドの増幅された自然放出係数よりもはるかに低いですが、そのゲインはフラットです。粒子数分布が低いため、LバンドASEを得るために必要なエルビウムドープファイバは比較的長く、同じドーピング濃度でのCバンドASEの約数倍です。これにより、ファイバの吸収損失と後方増幅自然放出の蓄積が必然的に増加し、ポンプ変換効率が低下します。高ドープおよび低損失ドープファイバを使用すると、必要なファイバ長が短くなり、吸収損失が減少し、逆増幅された自然放出が蓄積されるため、ポンプ変換効率が向上します。さらに、自然放出効率の増幅は、ポンプ光源の波長の選択にも関係しており、1480 nmポンプレーザーの量子効率は980 nmよりも高く、1480 nmポンプレーザーを選択すると、高効率が得られます。バンドASEソース。したがって、高ドープのエルビウムファイバと1480 nmポンプレーザーは、通常、高効率のLバンドASE光源を得るために同時に選択されます。

 

2 実験と結果

図2は、双方向の双方向励起LバンドエルビウムドープファイバASEソース構造です。 ポンプ光源は日本の古河株式会社の1480 nm半導体レーザーを使用します。1480nmレーザーの出力は、同じエルビウム添加ファイバーの順方向および逆方向ポンピングによって2つの部分に分割され、エルビウム添加ファイバーはLucentによって使用されます。 1100〜1400 nmのカットオフ波長、5.2インチmのモードフィールド直径、1530 mで17〜33 dB / mの波長吸収、1200 nmで10 dBの吸収を備えた高ドープイッテルビウムファイバ、モデルLRL-EDF。 km。の2面ミラーは3 dBカプラーで簡単に接続され、その反射率はcバンドとLバンドの両方で95％以上に達します。反射を防ぎ、レーザーを形成するためにアイソレーターが出力に接続されます。 実験では、出力スペクトルと出力パワーをAN6317B分光計で測定しました。

この実験では、まず双方向構造のLバンドASEソースを調べます（図2、PB = 0）。 1480 nmレーザーの出力をポンプカプラーWDM1のポンプ端子に直接接続します1480 nmレーザーの最大出力は100 mWです。決定されたポンプ出力について、最良の平坦LバンドASEスペクトルを得るために、EDF長は最適な選択肢（すなわち、最適な反転粒子数密度）を持ちます;铒ファイバー長が短い場合、Lバンド蟠Eスペクトルのテールは比較的低いです。このとき、エルビウムイオンに対応する反転粒子の密度はわずかに大きくなります。铒ファイバーの長さが長くなると、LバンドASEスペクトルのテールは、EI）Fの長さが最大に選択されるまで徐々に高くなります。良い値は、この時点で最高の平坦LバンドASEスペクトルを出力します。ベイトファイバーの長さを増やし続けると、ポンプ出力が特定の逆粒子数密度を生成するのに十分ではないため、結果のASEが铒ファイバーのテールに吸収され、ASEが発生しますスペクトルパワーが低下します。いくつかの異なるエルビウムドープファイバ長の低ASEスペクトルが実験で測定されました。図3（a）はEDFの長さを示していますASEスペクトルは19 mおよび100 mWで測定されました。パワーポンピングでは、図から、1565〜1607 nm（42 nm）で、自然放出スペクトルパワーが--21（IBmよりも高く、良好な分光器がASEスペクトルパワーを測定したときのスペクトル平坦性は、10.7 dBmであり、対応するポンプ変換効率は約11.8％です。パワーディバイダーを使用して1480 nnlレーザーのパワーを分割します（実験では50％）逆方向ポンプ（総ポンプ出力は100 mwに維持）として、図2に示す双方向ポンプ構造が形成されます。分光計から測定されたASEスペクトルは、ASEスペクトルの出力が大きくなり、図3（b）に示すように、1566〜1604リム（38リム）では、自然放出スペクトルのパワーは16 dBmよりも高く、出力パワーは13.7 dBmです。ポンプ変換効率は23.4％であり、双方向双方向ポンプ構造は双方向構造よりもポンプ変換効率が高いことがわかります。さらに、双方向ポンプシングルパス出力のASEスペクトルも測定されます。この実験では、図2に示す2面ミラーを取り外し、実験で測定したASE損失はスペクトルは弱く、スペクトルはLバンドに完全には転送されません。つまり、シングルパスの場合、スペクトルが平坦なLバンドASEスペクトルを取得するには、より長いエルビウムドープファイバが必要であり、ポンプ変換効率も低くなります。一般に、LバンドASEソース設計では、双方向構造が一般的に使用されます。

3 結論

本論文では、双方向フォワードポンプ構造と双方向双方向ポンプ構造Iを実験的に研究しています。 バンドASEソースは、双方向の双方向ポンプ構造が双方向の前方ポンプ構造よりも高いポンプ変換効率を持っていることを示しています。 100 mWのポンプ出力では、13.7 dBmのLバンドASE出力が得られます。1566〜1604 nm（38 nm）では、自然放出スペクトル出力は-16 dBmより高く、対応するポンプ変換効率は23.4％です。

CバンドASE補償を利用したダブルパスエルビウムドープファイバベースのブロードバンドASEソース

要約：2段広帯域エルビウムドープファイバベースの増幅自然放出（ASE）光源が提示されています。ダブルパス構成を使用し、逆方向CバンドASEをリサイクルすることにより、L_band ASE生成のポンプ電力が大幅に節約されます。スペクトルイコライザーとしてチャープドファイバーブラッググレーティング（CFBG）を使用すると、76nmのフラットなスペクトル帯域幅が実現します。

前書き

低スペクトルリップルのインコヒーレント増幅自発ミッション（ASE）ソースは、光学デバイスの特性評価、光学センサーシステム、スペクトルスライスされた高密度波長分割多重（DWDM）システム、光ファイバージャイロスコープ、低コヒーレンストモグラフィーなど、さまざまな分野で広く適用されています。エルビウム添加ファイバ（EDF）ベースのASE光源は、シムハネオCバンドおよびLバンド動作を実現するための最適な選択肢です。それでも、LバンドはシルカベースEDFのゲインピーク（1530nm）から遠く離れているため、Lバンドのゲイン係数はCバンドのゲイン係数よりもはるかに低くなります（1Oの約1vbyafactorof）。そのため、Lバンドの出力レベルを高めるには通常、より高いポンプ出力とより長いEDFが必要であり、ブロードバンドソースのコストが高くなりますが、近年、さまざまなASEソースのスキームが報告されていますが、上記の問題を懸念するものはほとんどありません

この論文では、CプラスLバンドで動作する新しい構造のASEソースを示します。 utiliz-

ダブルパスおよびCバンドASE注入技術を使用すると、Lバンド出力のポンプ出力は非常に節約されます。チャープファイバーブラッググレーティング（CFBG）の存在により、スペクトル帯域幅は76nmに達し、2.8dBのアスペクトリップルがあります。

1実験セットアップ

図1は、2ステージブロードバンドASEソースの概略図です。最初の段階では、

1480nm / 1550nm波長分割マルチプレクサー（WDM）は波長コンバイナーとして利用され、1480nmポンプレーザーダイオード（LD）はポンプソースとして使用されます。 EDF1は約18.4 mで構成されています。エルビウム添加ファイバ（吸収係数：972nmで15.2dB / m;開口数：0.22）他の〜8mエルビウム添加ファイバ（吸収係数：4dB / mで979nm;開口数：0. 21）利得媒体として機能するLバンドASEソースの場合。ファイバループミラーがWDMの信号Dortに配置され、ダブルパスコン構成を構成します。この広帯域光源の第2ステージは、利得媒体として約20.4m EDF（979nmでの吸収係数：4dB / m：開口数：0.21）とポンプ光源としての980nm LDを含むCバンドASE光源です。 〜30cm EDFの別のセクション（吸収係数：980nmで〜5.16dB / m）を追加して、CバンドASEを最も平坦にします。光サーキュレータ（OC）を2つのステージの間に配置して、後方CバンドASEを最初のステージに伝搬し、LバンドASEを大幅に拡張します。 CバンドとLバンド間のASEスペクトルの連続性を確保するために、出力端で3dBカプラーが使用されます。一方、CFBGはスペクトルイコライザーとしても機能し、CバンドとLバンドの両方でフラットスペクトルを提供します。上記の構成に基づいて、ポンプ効率が改善されたブロードバンドA SE出力を実現しました。

2結果と考察

CおよびLバンドASEの形状と強度は、980 nmと1480 nmのLDを同時に調整することで調整できます。 2段目で生成されたCバンドASEが遮断され、1480nm LDが24.1mWに設定されている場合、図2に示すように、ファイバーループミラー（FLM）の有無でLバンドASEスペクトルを監視しました。 （a）および図2（b）、それぞれ。

図2から、FLMが機能している場合、ASE強度がはるかに高いことが明らかです。 LバンドASE電力は、光サーキュレータのポート3で測定され、0.111mW（FLMなし）から0.17mW（FLMあり）に増加するようになり、ASEパワーが約54.5インダブルパス構造で増加したことを示しています。

図3は、980nmと1480nmのLDがそれぞれ119.6mWと24.1mWに設定されている場合のCバンドASE補償によるLバンド出力スペクトルを表しています。 図2（a）および（b）に対応する状況と比較すると、LバンドASEは2.11mWに増加します。 明らかに、CバンドASE注入は、LバンドASEの強化に重要な役割を果たします。 Cバンド注入が一時停止されると、1480nm LDのパワーを調整してLバンドASEスペクトルを調整します。 LバンドASEが図3（図4を参照）にプロットされた前のスペクトルとほぼ同じになると、1480 nm LDのパワーは61 mWに増加します。 -band ASE補償、L-band生成のポンプ出力は、dを約60.5％節約します。

ポンプの出力を調整することにより、出力ASEスペクトルを正確に調整します。 1480nm LDと980nm LDのパワーをそれぞれ24.1mWと119.6mWに設定すると、最適な結果が得られます。 図5は、3dBカプラの出力端で測定されたASEスペクトルを表しています。 この図から、このASEスペクトルは1537.8nmから1602.8nmまで65nmの平坦な領域を持ち、スペクトルリップルは3.6dBであることが顕著です。 フラットASE帯域幅を広げ、リップルを減らすために、CFBGをスペクトルイコライザーとして使用します。 このCFBGの透過スペクトルを図6にプロットします。図7は、CFBGによって平坦化された後の広帯域ASEスペクトルを示しています。 2.8 dBのリップルで、スペクトルは1527.2nmから1603.2nmまで平坦であり、その出力は2.38mWに達します。

3 結論

結論として、新しい構造の広帯域ASEソースが提案され、実証されています。 CバンドASEをリサイクルすることにより、LバンドASE生成のポンプ電力が大幅に節約されます。 さらに、出力ASEは、2.8 nm未満のリップルで76nm全体にわたって平坦なスペクトルになります。 このようなフラットスペクトルと広い動作領域を備えた広帯域光源は、光ファイバーシステムの将来のアプリケーションにとって非常に重要です。

1550nm高効率狭線幅ファイバーレーザー

要約：ダブルファイバグレーティングファブリペロー（FBG F-P）キャビティモード選択を使用した、線形キャビティ構造を備えた狭線幅ファイバレーザが開発されました。 レーザーは、高コヒーレントテクノロジーと組み合わせた高ドープEr3 +ファイバーをゲインメディアとして使用し、全ファイバーファラデー回転子（FR）を使用して空間的なホールバーニング効果を抑制し、2つの短いFBG F-Pキャビティを選択して安定した1550を生成します。 Nm単一周波数レーザー出力。 976 nm LD励起モードが採用され、励起光パワーが145 mWの場合、しきい値励起光パワーは11 mW、出力信号光パワーは73 mWです。 光から光への変換効率は50％、スロープ効率は55％です。 遅延線セルフヘテロダイン法は、ファイバーレーザーの線幅を正確に測定するために使用され、実験では、10 kmのシングルモードファイバー遅延線が使用されます。測定精度の限界により、線幅は10 kH未満です。 研究によると、このファイバーレーザーは、高出力ファイバー、狭い線幅、高い信号対雑音比の特性を備えており、高精度の光ファイバーセンサーシステムで使用できます。

1 はじめに

ファイバーレーザーセンサーソースとして、狭い線幅のファイバーレーザーには、電磁場への干渉、安全性、小型サイズ、およびリモートコントロールの特性があります。現在、単一の縦モードの狭い線幅のファイバーレーザーを取得するための3つのオプションがあります。 1）キャビティ内で発生する光波の偏光状態を制御することにより、定在波効果による空間的ホールバーニングのインコヒーレント技術を排除します; 2）周波数を選択するためにレーザーキャビティに非励起ドープファイバを追加し、モードホッピングの飽和吸収を抑制します3）DFBファイバーレーザーおよび短キャビティDBRファイバーレーザーを含む短キャビティファイバーレーザー。 3つのスキームを比較すると、スキーム1と2は複数の偏光コントローラーを使用する必要があり、それらのほとんどは環状キャビティ構造であり、制御が難しく、変換効率が低く、出力電力が非常に低いです。スキーム3は構造が単純で、出力電力が200 mWを超えています。スロープ効率が24％であるため、短ゲインファイバで高出力パワーを実現するためのポンピング方法と、特別なパッケージの実装方法に問題があります。中国では超短キャビティDBR構造ファイバーレーザーも研究されていますが、レーザー効率は低く、出力は最大で11 mWであり、線幅はMHz範囲に制限されています。

この論文では、デュアルファイバグレーティングブライアペロー（FBG F-P）キャビティモード選択を備えた高ドープEr 3+リニアキャビティ狭線幅ファイバレーザを開発しました。ファイバーレーザーは、非コヒーレント技術、高出力、高エネルギー変換効率、狭い線幅、シンプルな構造、フルファイバー、高精度のファイバーセンシングシステムに適用できる高い信号対雑音比を兼ね備えています。

 2 狭線幅ファイバーレーザーの実験結果

ファイバーレーザーは、主に2つのFBG F-Pキャビティと高ドープのEr3 +ファイバーリニアキャビティで構成されています。実験装置を図1に示します。 レーザーのゲイン媒体は、3 mの長さ、978 nmで17 dB / mのピーク吸収係数、および1 550 nmで30 dB / mのピーク吸収係数を持つ、高度にドープされたEr 3+ファイバーです。 実験では、双方向励起法を採用し、励起源は中心波長976 nmのLDであり、LD 1とLD 2の最大励起パワーはそれぞれ76 mWと69 mWでした。 マルチ縦モード発振を引き起こす線形キャビティ構造のスペースホールバーニング効果により、全ファイバー構造のファラデー回転子（FR）は、90bだけ通過する往復ビームの偏光状態を変更し、ファイバーレーザーのステーションを破壊する可能性があります。 波の形成条件は、空間的なホールバーニング効果を抑制します。

FBG F-Pキャビティの構造を図2に示します。 FBG F-Pキャビティは、グレーティング間の距離が1 cmで、キャビティ全体の長さが5 cm以下の一般的なシングルモードファイバにエッチングされます。 帯域幅A SEソースで測定されたFBG F-Pキャビティ反射スペクトルを図3に示します。 FBG F-P Iは、反射率50％、全反射率80％の2つのFBGで構成され、FBG F-P IIは、反射率80％、全反射率99％の2つのFBBで構成されています。 実験では、FBG F-Pキャビティは、キャビティミラーと挿入としてのF-Pキャビティ選択の機能であり、これはレーザーの完全なファイバ化を実現するのに有益です。 FBG FPキャビティの出力ラインの数は、FPキャビティのキャビティ長とFBGの反射帯域幅によって決まります。FBGFPキャビティのキャビティ長が短くなるほど、出力ライン間隔が大きくなり、FBGの反射帯域幅が狭くなり、FPキャビティが対応できます モードの数が少ないほど、通常のFPキャビティよりも周波数選択特性が優れています[13、14]。 最後に、ゲインの飽和により、いくつかの縦モードのモード競合では、中心周波数の単一縦モードが支配的になり、最後に単一縦モードのレーザー出力が得られます。

実験記録用のAndo6319スペクトルアナライザーでは、分光計の最高精度は0.01 nmです。 出力光パワーは、光パワーメーターを使用して正確に測定されます。 ポンピングパワーが11 mWになると、レーザーが発振し始めます。 ポンプ出力が増加すると、安定したスペクトル線が得られ始め、ラインの3 dBの線幅はポンプ出力の増加の影響を受けません。 図4は、5 nmのスキャン範囲と0.01 nmの精度の出力スペクトルです。 分光計の出力のレーザー中心波長は1 550 nm、3 dBの線幅は0.01 nm未満、S / N比は50 dBを超えます。 1 nmの連続観測では、レーザーにはモードホッピング現象がなく、波長ドリフト範囲は0.01 nm未満です。 励起パワーが最大145 mWの場合、出力パワーは73 mW、光から光への変換効率は50％、スロープ効率は55％です。 図5は、出力をポンプ出力の関数として示しています。 図からわかるように、出力電力はポンピング電力の増加に比例して変化します。

3セルフヘテロダイン線幅測定実験結果

現在、遅延自己ヘテロダイン/ゼロ差分光法を使用して、kHz級レーザーの線幅を測定しています。自己ヘテロダイン法と比較した自己ゼロ差分法では、周波数シフターを使用する必要はありませんが、標準のRFスペクトラムアナライザーを使用して直接測定することはできません。改善されたセルフゼロ差測定システム[15]は、位相変調器とローカルRF発振器の追加を必要としますが、これはヘテロダイン測定システムの構造よりも複雑です。正確なレーザーの線幅を取得するために、遅延自己ヘテロダイン方式が選択され、ファイバーレーザーの線幅が測定されます。

図6に示すように、遅延自己ヘテロダイン方式の実験システム。実験システム全体は、10 kmのシングルモードファイバー遅延線、中心周波数70 MHzの音響光学周波数シフター、2つの1 @ 2タイプ3 dBファイバーカプラー、光検出器、およびAD-VANTEST R3267 RFスペクトルアナライザーで構成されています。 。遅延自己ヘテロダイン測定法の測定精度は、ファイバ遅延線の長さに関係し[16]、計算によると、10 km長のファイバ遅延線の測定精度は10 kHzです。スペクトルの3 dB帯域幅は5 kHzですが、ファイバーレーザーの3 dB線幅は、測定精度により10 kHz未満であると見なされます。

4結論

非コヒーレントテクノロジーと組み合わせて、単一の縦モード狭線幅ファイバーレーザーは、全ファイバーFRを使用した2つの短いFBG F-Pキャビティモード選択を使用して開発され、空間的ホールバーニング効果を抑制しました。 パワー出力特性が示されており、スレッショルドポンピングパワーは11 mW、出力信号光パワーは73 mW、スロープ効率は55％です。 レーザー出力の中心波長は1550 nmで、スペクトルは安定しており、信号対雑音比は高いです。 遅延セルフヘテロダインの線幅測定は、10 kmのシングルモードファイバー遅延線を使用して実行されましたが、測定精度の制限により、ファイバーレーザーの3 dB線幅は最終的に10 kHz未満でした。