光通信におけるCバンド光源の研究

要約：この論文では、Cバンドシングルパス光源構造を紹介します。実験では、光源の励起光源として980nmレーザーダイオードを使用します。励起光源のピグテールの最大出力は200mwに達し、出力中心波長は979.04nmです。しきい値電流は27.8 mA、最大ポンプ電流は450 mAです980 nmレーザーダイオードピグテールの出力は、レーザーダイオード電流の増加とともに増加し、実質的に線形に変化します。

キーワード：誘導波と光ファイバー;可変ファイバーレーザー;ブラッグファイバーグレーティング;レーザーダイオード

1はじめに

現在、ファイバ増幅器が一般的に使用されており、ファイバ内の活物質は主にセリウム粒子やセリウム粒子などの希土類元素です。希土類添加ファイバ増幅器は、特定の範囲の光信号増幅を実現できます。たとえば、エルビウムをドープしたファイバは、1550 nm付近で30 nmのゲインを実現でき、エルビウムドープファイバは、1310 nm付近で20〜30 nmのゲイン帯域幅を実現できます。ただし、希土類元素の電子構造が固定されているため、このような増幅器でより広いゲイン範囲（たとえば、通信範囲S + C + L帯域全体をカバーする）を実現することは困難です。より広い通信ウィンドウ、より平坦なゲイン、およびより高いゲイン係数を実現するには、システム構造を改善する必要があります。たとえば、B。 O. Guan等は、共ドーピング技術を使用して、LaとBi2O3をエルビウム添加ファイバに組み込みます。これにより、Lバンド全体をカバーする1554-1612 nmのゲイン帯域幅を実現します。 YiBinLuなどは、非線形の強力なダブルコアエルビウムドープファイバを使用して、105 nmの平坦なゲイン範囲を実現し、C + Lバンドを正常にカバーしました。

2 Cバンド光源

図1に、低濃度エルビウム添加ファイバシングルステージシングルパスCバンドソースの実験的研究を使用した実験概略図を示します。

図1低濃度光ファイバ光源の実験設計

この実験では、980 nmのレーザーダイオードをポンプ光源として使用しました。 低濃度エルビウム添加ファイバを利得媒体として使用し、実験構造はシングルパス後方構造です。 ポンプソースピグテール出力の最大出力は210rowで、中心波長は980.01nmです。 レーザーダイオードのしきい値電流は27.82 mAで、システムの最大ポンプ電流は462 mAです。 テスト分析から、980レーザーダイオードの出力とポンプ電流は基本的に線形です。 実験に使用された光ファイバは、中国電子技術グループの46研究所から来ました。 ファイバのピーク吸収は4.5 dB / mに達し、モードフィールド直径は6.68 m、値孑L直径≥0.2です。 多くの実験と分析と最適化の後、低濃度エルビウム添加ファイバの長さは22.2mでした。 表1に、レーザーダイオードのピグテール出力とポンプ電流の関係を示します。

表1 980nmポンピング電流と出力電力の関係表

 

図2 980nmポンプレーザーダイオードの出力パワーと電流の線形曲線

テストでは、ポンプ出力を変更することで3つの出力スペクトルが得られました。電力が100mwの場合、C帯域の電力は27.84mW（14.45dBm）であり、スペクトルは平坦ではありません;電力は120mWであり、C帯域の電力は30.12mW（14.79dBm）です。スペクトルは比較的平坦です。電力を増やし続けます。 140 mWは30.78 mW（15.02 dBm）のCバンド電力を取得しましたが、スペクトルは不均一になりました。したがって、透過ff {スペクトルの良好な平坦性を得るには、ポンプ出力を適切な値にポンプする必要があります。カウントされないCバンドは安定したパフォーマンスを持ち、Eソースデバイスの生産またはテストに適用できます。また、光ファイバージャイロスコープや長距離光ファイバー光削除などのアプリケーションに使用する必要があります。

試験種は、エルビウム添加ファイバの長さが短くなると、ポンプ出力が小さくなり、出力源のスペクトルが長波長範囲に集中することを発見しました。これは、ポンプ出力が小さい場合、エネルギーレベルの粒子の数が少ないためです。そのため、粒子の反転は十分ではありません。長波長の主な理由は、短波長の増幅自然放出が铒粒子の数によって再吸収されるため、再放出の増幅自然放出が長波長方向にシフトし、分析のためにI530nmの波長の周りに比較的明らかなピークが生じることです。このピーク現象の理由は、実験が比較的長いファイバーのフォワード構造とバックワード構造のスペクトルを比較するためです。ポンプのパワーを特定の値まで増加させると、スペクトル全体が基本的に同じままであり、出力パワーが維持されることがわかります。ポンプの光パワーで増加しません。試験中、ポンプ出力を変化させることにより出力スペクトルが観察され、ポンプ出力の変化とともに出力が変化することがわかった。パワーが適切な値になると、出力スペクトルはより平坦になります。出力長波の出力パワーを改善するために、実験光は短波長光波から光ファイバーに取り出され、長波長および短波方向のパワーに一致するため、C + Lブロードバンドバンド光源を実現できます。

 

図3同じ励起パワーでの後方および前方スペクトル出力の比較

テスト中にポンプ出力を変更することにより、3つの出力スペクトルが得られました。電力が100mWの場合、C帯域の電力は27.84mW（14.45 <dBm）であり、スペクトルは平坦ではありません;電力は120mWに増加し、C帯域の電力は30.2mW（14.79dBm）であり、スペクトルは比較的平坦です;電力を増加し続けます。 Cバンド電力は140 mWで30.78 mW（15.02 dBm）ですが、スペクトルは不均一になります。この図は、ポンプ出力が徐々に増加するときの出力のASEスペクトルの変化を示しています。図3から、ASEのスペクトル特性はポンプ光のパワーによって変化することがわかります。ポンプの光パワーが小さい場合、ASEスペクトルは十分に滑らかではなく、図3の緑色のスペクトル線から分析できます。ポンプ光パワーが徐々に増加すると、スペクトルが比較的平坦になることが観察でき、出力スペクトルの赤いスペクトル線を取得してこの結論を得ることができます。ポンプの光パワーが増加し続けると、ASEスペクトルの前半のスペクトルが再び減少し、後半のスペクトルが急速に増加します。したがって、出力スペクトルパワーはわずかに増加しますが、出力スペクトルは図4のスペクトル線から得られる滑らかさを示します。この結論を得る。したがって、滑らかで平坦な出力を得るには、ポンプ出力を適切な値に調整する必要があります。損失を減らしてパワーを増加させるために、エルビウムドープファイバの長さとポンプパワーが最適化されています。最終ソースパワーは30.10mw（14.8dBm）、光源帯域のパワーはl526-1565nm（28.26mW）です。 14.5ldBm）、出力スペクトルはCバンドに集中します。これは、ジョイントまたは融合が実験でいくらかの損失をもたらすため、実際にエルビウムドープファイバに入射するポンプ光パワーが120 mWよりわずかに小さく、Cバンドがエルビウムドープされているためです。超蛍光光源の3dB帯域幅は31.62nmです。比較的平坦な出力光を得るために、実験では1530 nmの波光を平坦化し、平坦な最適化後の帯域幅はほぼ40 nmでした。

図4ソース出力スペクトル

3結論

実験設計Cバンド光源構造。 将来の広帯域光源の研究に特定の基準値を提供するために、主な結論は次のとおりです：実験では、理想的な光出力を取得し、光ドープファイバの濃度、長さ、融合損失、およびポンピングを最適化する後方Cバンドの構造を採用します。 電源およびその他のインジケータ、そして最終的に取得

光源の出力は30.10mW（14.8dBm）に達することができます。電源帯域は1526〜1565nmで28.26roW（14.51dBm）に達することができます。研究された光源は、光ファイバージャイロスコープ、光電子デバイステスト、信号ソリューションの要件を満たすことができます。 チューニング、ファイバーセンシング、その他多くの機会。