C+LバンドエルビウムドープファイバーASEブロードバンド光源

ASE ブロードバンド光源は、生産テストや科学研究の実験で広く使用されています。この記事では、C+L バンドのエルビウムドープファイバー ASE ブロードバンド光源の主なパラメーターとテスト方法を簡単に説明します。

動作原理 エルビウムドープファイバによって生成される ASE 広帯域光は、短波長レーザーポンピングエルビウムドープファイバによって生成される増幅された自然放出光です。以下の概略図に示すように、ポンピングされた希土類イオンは、上部エネルギー準位と下部エネルギー準位の間を遷移して自然放出光を生成し、誘導放出中に増幅されます。このプロセスは継続的に繰り返され、十分なポンピング条件下では、かなり高い出力を達成することもできます。

(ASE = 増幅自然放出)

ASE 放射は、ファイバー レーザーやファイバー アンプのノイズ光として蔓延しています。 ASE 光は通常、利得に関して信号波長レーザーと競合し、実効レーザー出力の低下、レーザーの信号対雑音比の低下、および偏光の減少を引き起こします。したがって、ファイバーレーザーおよびファイバー増幅器における ASE 光の発生を最小限に抑えることが望ましいです。ファイバーレーザーや増幅器を設計する際には、光路構造を最適化することでASE光のパワー割合を可能な限り低減します。しかし、光源としてのASE光は、広いスペクトル範囲、平坦なスペクトル、低コヒーレンス、低偏光など、レーザー光源にはない特性も備えています。さらに、シングルモードエルビウムファイバー内で生成される光ファイバーASE光源は、ほとんど損失なく通常のシングルモードファイバーと結合できます。したがって、このタイプの広帯域 ASE 光源は、光ファイバ ジャイロスコープ、光ファイバ センシング、OCT イメージング、光通信チャネルのパワー補償など、特定の状況で重要な用途があります。

実際の C+L バンド ファイバー ASE ブロードバンド光源製品では、通常、エルビウムがドープされたシリカ ファイバーが活性媒体として使用され、980nm 半導体レーザーが励起ポンプとして使用され、C バンドで自然放出が生成され、誘導放出によって増幅されます。エルビウムがドープされたファイバは一定の長さを持っているため、C バンド放射は他のエルビウム イオンによって吸収されて再放射され、放射波長がより長いバンドにシフトします。この放射線は誘導放出によって再び増幅され、最終的に C または L バンドをカバーする広帯域 ASE スペクトルが得られます。異なる光路構造を設計して、C、L、C+L などの異なる波長帯域の ASE 光源製品を得ることができます。

上記は、Er ドープ ファイバの ASE 放射スペクトルをテストするための光路を示しています。アイソレータは光ファイバアイソレータであり、WDM は 980/1550nm ファイバ波長分割多重 (WDM) です。 974nm シングルモード励起 LD が励起レーザーを提供し、WDM を介してシングルモード Er ドープ ファイバーのセクションを励起するように結合されます。放射された後方および前方の ASE 光は、2 つの別個のアイソレータを介して出力されます。同じ励起パワーの下で測定された逆方向 ASE スペクトル (緑の線) と順方向 ASE スペクトル (青の線) が図に示されています。エルビウムドープファイバから直接放出される ASE 放射スペクトルは平坦ではないことがわかります。異なる波長間のパワー密度の差は 10dB を超える場合があり、2 つの方向の ASE スペクトルは完全に同一ではありません。したがって、光ファイバーASE広帯域光源製品では、平坦な出力スペクトルを実現するためにスペクトル平坦化技術（フィルター）が必要です。