Волоконно-оптические лазеры и усилители

Из-за широкого разнообразия геометрических форм, используемых при конструировании таких устройств, их чувствительность к обратному излучению также меняется в широком диапазоне. Если использование такого прибора предполагает выходное излучение с малой длиной когерентности, рекомендуется настойчиво требовать измерений выходного спектра прибора после его подключения к оптическому волокну, а не до того.

Волоконно-оптические лазеры и усилители.

В настоящее время новый класс источников излучения и усилителей стал доступен для разработчиков волоконно-оптических датчиков. Эти приборы включают в себя коротковолновый источник света, используемый для накачки отрезка оптического волокна, активированного материалом, который поглощает фотоны с короткой длиной волны и излучает уже длинноволновые фотоны. Некоторые материалы, добавляемые в оптические волокна, демонстрируют способность лазерной генерации. Это неодим на длинах волн 1050 и 1350 нм, эрбий на 850, 990, 1550 и 2700 нм и гольмий на 1380 и 2700 нм. Большинство современных разработок сориентировано на неодим и эрбий; особенно значительные усилия прилагаются к тому, чтобы для накачки использовать полупроводниковые лазеры. При использовании лазерных диодов накачки, функционирующих на длине волны 795 нм, может быть достигнута очень высокая эффективность конверсии фотонов, превышающая 90% на рабочих длинах волн 1050 и 1350 нм. Такие приборы применяются в волоконно-оптических гироскопах и открывают широкие перспективы дальнейшего совершенствования в том, что касается стабильности длины волны и высокой выходной мощности. Волоконные усилители на основе активированных эрбием волокон с лазерными диодами накачки, работающими на длинах волн 978 нм и 1493 нм, обеспечивают усиление 3,9 и 2,1 дБ/мВт соответственно.

Схемы энергетических уровней системы на неодиме, работающей на длине волны 1060 нм, и эрбии, на длине волны 1550 нм. Система на неодиме четырехуровневая. В результате поглощения фотона накачки происходит переход с энергетического уровня Е на уровень Е3. Далее происходит быстрый безызлучательный переход на энергетический уровень Е2 и распад уровня до энергетического уровня Е±, сопровождающийся излучением фотона с длиной волны 1060 нм. Затем происходит последний быстрый безызлучательный переход с возвратом в первоначальное состояние Е. Случай системы с тремя энергетическими уровнями, как у эрбия, немного более сложный. Здесь в результате поглощения фотона происходит переход из основного энергетического состояния на уровне Е в возбужденное состояние на уровне Е%. Состояние Е% подвергается безызлучательному распаду и переходит в состояние Е2. Из энергетического состояния Е2 существует два варианта переходов. В первом случае излучается фотон с длиной волны 1550 нм и происходит переход обратно в основное состояние.

См. также:  Мультиплексирование интерферометрических датчиков