I reticoli in fibra di Bragg (FBG) sono ampiamente utilizzati in varie applicazioni che richiedono elevata precisione e stabilità della lunghezza d'onda per i diodi laser a semiconduttore. Gli FBG offrono numerosi vantaggi, tra cui elevata stabilità termica, facilità di integrazione e forte versatilità, tutti elaborati in questo documento.
I laser con larghezza di linea stretta e lunghezza d'onda stabile svolgono un ruolo fondamentale in molti campi come il rilevamento, le cure mediche, l'analisi spettrale, l'imaging e le telecomunicazioni. Sebbene i laser Distributed Bragg Reflector (DBR) e Distributed Feedback (DFB) offrano prestazioni eccellenti, i loro costi di produzione sono più elevati di quelli dei diodi laser Fabry-Perot (FP), poiché richiedono test individuali prima del confezionamento.
Inoltre, rispetto ai reticoli della guida d'onda utilizzati nei laser DFB e DBR, gli FBG forniscono stabilità e precisione della lunghezza d'onda superiori. I reticoli di Bragg (VBG) possono fungere da alternativa agli FBG in alcune applicazioni, ma gli FBG presentano vantaggi in termini di stabilità termica, semplicità di integrazione e versatilità.
I laser a pompa a semiconduttore ad alta potenza di uscita e con lunghezza d'onda stabile svolgono un ruolo chiave nei moderni laser a fibra, amplificatori in fibra e amplificatori in fibra Raman. Since laser gain media are highly sensitive to fluctuations in pump wavelength, FBG-stabilized wavelength semiconductor pump lasers have become the mainstream solution in the market.
La Figura 1 illustra la struttura di un tipico modulo laser della pompa FBG con blocco della lunghezza d'onda. In tali applicazioni, l'FBG è inciso sulla fibra pigtail del laser della pompa, tipicamente posizionato a una distanza compresa tra 50 cm e 2 m dal chip laser.
Il sistema impiega componenti ottici collimatori o pigtail in fibra con lenti per accoppiare in modo efficiente la luce emessa dal chip laser a semiconduttore nel pigtail monomodale.
Un reticolo in fibra di Bragg stabilisce un meccanismo di feedback esterno, stabilizzando efficacemente la lunghezza d'onda del laser vicino alla lunghezza d'onda centrale dell'FBG e restringendo l'ampiezza spettrale di uscita del laser. In questo modo, il modulo laser della pompa raggiunge sia un'elevata efficienza della pompa che un'eccellente stabilità.
Figura 1. Modulo pompa FBG
Costruire un laser a cavità esterna utilizzando un reticolo in fibra di Bragg (FBG) è una soluzione economica per migliorare le prestazioni dei laser a basso costo. Come mostrato in Figura 1, l'FBG è inscritto nel codino della fibra, solitamente vicino al chip emettitore, formando una cavità laser esterna.
Rispetto ai diodi laser Fabry-Perot convenzionali, i laser a cavità esterna basati su FBG non solo presentano una larghezza di linea più stretta, ma mostrano anche una maggiore soppressione della deriva della lunghezza d'onda indotta da variazioni di temperatura o corrente di pilotaggio, i due fattori comuni che causano cambiamenti di prestazioni nei diodi laser.
Per garantire un bloccaggio o una stabilizzazione efficiente e affidabile della lunghezza d'onda dei diodi laser, i produttori di laser devono selezionare FBG che soddisfino le specifiche prestazionali principali.
I produttori di diodi laser dovrebbero anche selezionare fornitori FBG affidabili e tecnicamente maturi in grado di offrire un'ampia scelta di lunghezze d'onda e configurazioni, tra cui tipo di fibra, fibra a mantenimento di polarizzazione (PM) o fibra a mantenimento di non polarizzazione, dimensioni e altro ancora.
Grazie alla sua elevata stabilità termica, all'eccellente compatibilità di integrazione, alla versatilità multi-scenario e alla precisa capacità di controllo della lunghezza d'onda, il reticolo in fibra di Bragg (FBG) è diventato un componente fondamentale per il bloccaggio e la stabilizzazione ad alta precisione della lunghezza d'onda in varie applicazioni laser a semiconduttore. Che si tratti del blocco della lunghezza d'onda nei laser a pompa ad alta potenza o dell'aggiornamento delle prestazioni di moduli laser a basso costo, FBG ottiene un blocco preciso della lunghezza d'onda e un restringimento della larghezza di linea ottimizzando il meccanismo di feedback esterno, resistendo efficacemente ai disturbi esterni come la temperatura e le variazioni della corrente di azionamento.
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