Sorgente luminosa ASE a banda larga in fibra drogata con erbio con banda C+L

Le sorgenti luminose a banda larga ASE sono ampiamente utilizzate nei test di produzione e negli esperimenti di ricerca scientifica. Questo articolo tenta di spiegare brevemente i principali parametri e i metodi di test delle sorgenti luminose a banda larga ASE in fibra drogata con erbio con banda C+L.

Principio di funzionamento La luce a banda larga ASE generata dalla fibra drogata con erbio è una luce di emissione spontanea amplificata generata dal laser a lunghezza d'onda corta che pompa la fibra drogata con erbio. Come mostrato nel diagramma schematico seguente, gli ioni delle terre rare pompati transitano tra i livelli di energia superiore e inferiore, generando luce a emissione spontanea, che viene amplificata durante l'emissione stimolata. Questo processo si ripete continuamente e, in condizioni di pompaggio sufficienti, può anche raggiungere una potenza di uscita considerevolmente elevata.

(ASE = Emissione Spontanea Amplificata)

La radiazione ASE è prevalente come luce di rumore nei laser a fibra e negli amplificatori in fibra. La luce ASE solitamente compete con la lunghezza d'onda del segnale laser per il guadagno, causando una diminuzione della potenza effettiva del laser, una riduzione del rapporto segnale/rumore del laser e una diminuzione della polarizzazione. Pertanto, è desiderabile ridurre al minimo la presenza di luce ASE nei laser a fibra e negli amplificatori a fibra. Quando si progettano laser e amplificatori a fibra, la proporzione di potenza della luce ASE viene ridotta il più possibile ottimizzando la struttura del percorso ottico. Tuttavia, la luce ASE come sorgente luminosa possiede anche alcune caratteristiche, come un ampio intervallo spettrale, uno spettro piatto, una bassa coerenza e una bassa polarizzazione, che non si trovano nelle sorgenti luminose laser. Inoltre, le sorgenti luminose ASE in fibra ottica, generate all'interno della fibra di erbio monomodale, possono accoppiarsi con la normale fibra monomodale quasi senza perdite. Pertanto, questo tipo di sorgente luminosa ASE a banda larga ha importanti applicazioni in determinate situazioni, come giroscopi in fibra ottica, rilevamento in fibra ottica, imaging OCT e compensazione di potenza nei canali di comunicazione ottica.

Nei prodotti pratici con sorgente luminosa ASE a banda larga in fibra di banda C+L, la fibra di silice drogata con erbio viene generalmente utilizzata come mezzo attivo e un laser a semiconduttore da 980 nm viene utilizzato come pompa di eccitazione per generare un'emissione spontanea nella banda C, che viene quindi amplificata attraverso l'emissione stimolata. Poiché la fibra drogata con erbio ha una certa lunghezza, la radiazione della banda C viene assorbita da altri ioni erbio e reirradiata, provocando lo spostamento della lunghezza d'onda della radiazione su una banda più lunga. Questa radiazione viene quindi nuovamente amplificata attraverso l'emissione stimolata, risultando infine in uno spettro ASE a banda larga che copre le bande C o L. È possibile progettare diverse strutture del percorso ottico per ottenere prodotti di sorgenti luminose ASE con diverse bande di lunghezza d'onda, come C, L e C+L.

Quanto sopra mostra il percorso ottico per testare lo spettro di radiazioni ASE della fibra drogata con Er. L'isolatore è un isolatore in fibra ottica e il WDM è un multiplexing a divisione di lunghezza d'onda in fibra da 980/1550 nm (WDM). Un LD pompato monomodale da 974 nm fornisce il laser della pompa, che è accoppiato per eccitare una sezione di fibra monomodale drogata con Er tramite il WDM. La luce ASE emessa avanti e indietro viene emessa attraverso due isolatori separati. Con la stessa potenza della pompa, nella figura sono mostrati lo spettro ASE all'indietro misurato (linea verde) e lo spettro ASE in avanti (linea blu). Si può vedere che lo spettro della radiazione ASE emessa direttamente dalla fibra drogata con Erbio non è piatto; la differenza di densità di potenza tra diverse lunghezze d'onda può raggiungere più di 10 dB e gli spettri ASE nelle due direzioni non sono completamente identici. Pertanto, nei prodotti con sorgenti luminose a banda larga ASE in fibra ottica, è necessaria la tecnologia di appiattimento spettrale (filtri) per ottenere uno spettro di uscita piatto.