摻鐠光纖放大器的關(guān)鍵技術(shù)及其在系統(tǒng)中的應(yīng)用-在線瀏覽
2024-09-27 12:00本頁(yè)面
【正文】 構(gòu)摻鐠光纖采用氟玻璃作為基質(zhì)材料，這種摻雜光纖的能級(jí)結(jié)構(gòu)如圖1所示，是一種準(zhǔn)四能級(jí)系統(tǒng)。泵浦光子的基態(tài)吸收（GSA）發(fā)生在3H4能級(jí)和1G4能級(jí)之間， 同時(shí)泵浦光子在1G4 3P0能級(jí)間及1G41D2間產(chǎn)生激發(fā)態(tài)吸收 (ESA)以及在亞穩(wěn)能級(jí)1G4和基態(tài)3H4能級(jí)間產(chǎn)生受激輻射（1050nm附近很強(qiáng)的ASE）。另外由于1G43H5能級(jí)之間的能量差與1G41D2能級(jí)之間的能量差是相互匹配的，因而在（1G41D2）與（1G43H5）的交互變換躍遷的效應(yīng)，這種效應(yīng)會(huì)使亞穩(wěn)能級(jí) 1G4上的粒子數(shù)減少，從而使增益特性變差。 在上述的放大機(jī)理中，在1G4能級(jí)的Pr3+離子因?yàn)槎嗦曌舆t豫而非常容易躍遷到3F4能級(jí)。其能級(jí)間隔為3000（1/cm），通過(guò)選擇聲子能量盡可能小的玻璃基質(zhì)可以減少1G43F4的能級(jí)間隔，從而可以減少1G43F4的非輻射躍遷。 2．摻鐠光纖的光譜特性 σ14為泵浦吸收截面，由圖可以看出泵浦帶較寬，中心波長(zhǎng)在1015 nm處。σ42為發(fā)射截面，中心波長(zhǎng)在1310nm處，提供信號(hào)光的放大。σ13即為基態(tài)吸收（GSA）截面，其峰值波長(zhǎng)為1440nm。 圖2 摻鐠光纖的光譜特性如圖2所示 二． 實(shí)現(xiàn)工程實(shí)用型PDFA的關(guān)鍵技術(shù) 實(shí)現(xiàn)PDFA的主要困難是受激輻射躍遷中能級(jí)1G43F5的量子效率很低，因而如果要實(shí)現(xiàn)較高的增益，則需要很高的泵浦功率。 1．摻鐠光纖的優(yōu)化 摻鐠光纖的優(yōu)化主要是減少激發(fā)態(tài)的Pr3+由1G43F4的多聲子遲豫躍遷，以提高量子效率。據(jù)報(bào)道硫化物玻璃、 InF4氟化物玻璃、混合鹵化物玻璃已可以達(dá)到更高的放大效率。如優(yōu)化芯徑的摻鐠濃度，有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：摻鐠濃度為1000ppm，長(zhǎng)度為7m的PDF與摻鐠濃度500ppm，長(zhǎng)度為14m的PDF在1017nm波長(zhǎng)的泵源泵浦下，前者更易達(dá)到增益飽和，相應(yīng)的小信號(hào)增益也較低。 2．摻鐠光纖與普通光纖的連接技術(shù) 由于摻鐠光纖的數(shù)值孔徑很大（Δn：~%），芯徑較細(xì)（Φ：4~5μm）；而普通的光耦合器與光隔離器用的單模光纖的數(shù)值孔徑很?。é：%），芯徑較粗（Φ：8~9μm
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