Miks jääb FBG lainepikkuse lukustus domineerivaks suure võimsusega 980 nm pumplaseri puhul

Miks jääb FBG lainepikkuse lukustamine domineerivaks suure võimsusega 980 nm pumplaseri puhul, isegi kui DFB laserid tagavad suurepärast lainepikkuse stabiliseerimist Optilises sides on hajutatud tagasiside (DFB) laserid DWDM-i kiire ülekande, koherentsete sidesüsteemide ja täpsuse, optilise mõõteliini täpsuse ja täpsuse tõttu põhivalgusallikatena. ühe pikisuunalise režiimiga töö, kõrge külgrežiimi summutussuhe (SMSR) ja suurepärane lainepikkuse stabiilsus.

Kui aga rääkida suure võimsusega pumplaserist, mis töötab lainepikkustel 980 nm ja 1480 nm, kasutab valdav enamus kaubanduslikke tooteid eraldiseisvate DFB laserite asemel Fabry-Perot (FP) laseri ja Fiber Braggi resti (FBG) lainepikkuse lukustamise arhitektuuri.

See artikkel analüüsib, miks DFB laserid, vaatamata oma suurepärasele lainepikkuse lukustamise võimele, ei ole suutnud domineerida suure võimsusega pumplaserite turul kolmes mõõtmes: laserkiibi struktuur, võimsus ja rakendusnõuded. Kuidas DFB laserid saavutavad stabiilse lainepikkuse väljundi Tavalise FP laseri resonantsõõnsuse moodustavad kiibi lõhustatud pinnad. Kuigi valmistamine on lihtne ja odav, kannatavad FP-laserid tugeva lainepikkuse triivi tõttu, mis on põhjustatud temperatuurimuutustest, voolu kõikumisest ja välisest optilisest tagasisidest, mis sageli võnguvad samaaegselt mitmes pikisuunas.

Seevastu DFB laserid integreerivad perioodilise Braggi võre otse pooljuhtkiibi sisse. Võre pakub lainepikkusele selektiivset optilist tagasisidet, mis piirab laserit ühe pikisuunalise režiimiga ja summutab kõik konkureerivad resonantsrežiimid.

Võrreldes tavaliste FP laseritega on DFB laseritel järgmised peamised eelised:

· Ühe pikisuunaline emissioon

· Kitsas optilise spektri joonelaius

· Kõrge SMSR

· Suurepärane lainepikkuse stabiilsus

Nende eeliste tõttu on DFB laserid eelistatud signaaliallikad kiire optilise side, DWDM-süsteemide ning kiudoptilise anduri ja lasermetroloogia rakenduste jaoks.

Miks suure võimsusega pumplaserit harva kasutatakse eraldiseisvaid DFB kiipe, paljud tööstuse praktikud tõstatavad loomuliku küsimuse:

Kui DFB-tehnoloogia tagab usaldusväärse lainepikkuse stabiliseerimise, siis miks toetuvad peaaegu kõik 980 nm pumplaserid FP+FBG lahendusele?

Peamine põhjus seisneb erinevates rakendusstsenaariumides erinevates peamistes jõudluse prioriteetides.

Sidesaatjad eelistavad andmeedastust, järgides rangeid nõudeid liinilaiusele, SMSR-ile, faasimürale ja lainepikkuse täpsusele.

Erbium-leegitud kiudvõimendite (EDFA) pumbaallikad on loodud pideva ja tõhusa suure optilise väljundvõimsuse pakkumiseks. Selliste pumpade puhul on väljundvõimsusel, võimsuse muundamise efektiivsusel, pikaajalisel töökindlusel ja tootmiskuludel suurem kaal kui ülikõrge spektraalpuhtus.

Ehkki suure võimsusega DFB-kiibid on tehniliselt teostatavad, muudab väljundvõimsuse suurendamine kiibi epitaksiaalses disainis, soojusjuhtimises ja masstootmises drastilise keerukuse, mis suurendab tootmiskulusid ja seab ohtu partiidevahelise järjepidevuse.

Suure võimsusega 980 nm pumbarakenduste puhul eelistab tööstus seega oma olemuselt lihtsama struktuuriga FP-kiipe, mis toetavad hõlpsalt suure võimsusega tööd, mis on ühendatud töölainepikkuse lukustamiseks väliste FBG-dega.

FBGsA Fiber Braggi võre (FBG) lainepikkuse lukustusmehhanism on optilise kiu osa, mille tuumasse on kantud perioodiline murdumisnäitaja modulatsioon. Selle iseloomulik tunnus on kitsariba kõrge peegeldusvõime, mille keskmes on määratud Braggi lainepikkus, samas kui sellest pääsuribast väljapoole jääv valgus edastab takistusteta.

FP + FBG konfiguratsioonis valmistatakse FBG laseri patsikiule, et moodustada koos FP kiibiga välimine resonantsõõnsus.

FP kiip kiirgab esmalt lairiba spontaanset ja stimuleeritud kiirgust. Kui valgus levib FBG-sse, peegelduvad püsivaks võnkumiseks tagasi FP õõnsusse ainult sihtkeskse lainepikkuse lähedal olevad footonid; kõik sagedusribavälised lainepikkused filtreeritakse välja.

Korduv selektiivne tagasiside sunnib laserit stabiilselt töötama FBG Braggi lainepikkusel.

See välise õõnsuse lukustusskeem optimeerib märkimisväärselt katmata FP laserite spektraalset jõudlust, pakkudes järgmisi täiustusi:

· Stabiliseeritud tsentraalse laseri lainepikkus

· Kitsendatud spektraallaius

· Vähendatud lainepikkuse termiline triiv

· Parem lainepikkuse häirekindlus juhtimisvoolu kõikumiste vastu

FP+FBG arhitektuur tasakaalustab seetõttu kaks kriitilist jõudluse eesmärki: kõrge väljundvõimsus ja stabiilne laserlainepikkus. Miks on FBG lukustus universaalne 980 nm pumplaseri jaoks. 980 nm pumplaseri esmaseks kasutuselevõtuks on EDFA süsteemid. Erbiumi ioonide neeldumise maksimaalne efektiivsus on umbes 976 nm. Pumba allika tõsine lainepikkuse triiv, mille käivitab temperatuur või vooluvool, põhjustab jõudluse halvenemise kaskaadi:

· Vähendatud erbiumioonide neeldumise efektiivsus

· Madalam optilise võimenduse võimendus

· Kõrgendatud müratase

· Halvenenud üldine süsteemi jõudlus

pumplaser peab seetõttu säilitama täpse, pikaajalise kesklainepikkuse stabiilsuse koos suure väljundvõimsusega. FBG-lukuga disain hoiab laseri lainepikkust tihedalt umbes 976 nm, säilitades samal ajal suure optilise võimsuse ja tugeva pikaajalise töökindluse, muutes selle kõige küpsemaks ja laialdasemalt kasutatavaks tehniliseks marsruudiks kaubanduslike suure võimsusega 980 nm pumbamoodulite jaoks. Valikujuhend: DFB Laser vs. FP+FBG-kõrge arhitektuur, absoluutne laserNeiity; igaüks on optimeeritud erinevate rakenduste nõudmistele.

Nagu ülal näidatud, on DFB laserid suurepärased kvaliteetsete signaalisaatjatena, samas kui FP+FBG seadmed sobivad paremini pumpade jaoks, mis nõuavad suurt võimsust ja stabiilset lainepikkust.

DFB- ja FBG-põhised välisõõneslaserid ei ole konkureerivad tehnoloogiad, vaid kaks küpset tehnilist teed, mis on optimeeritud erinevateks kasutusjuhtudeks.

Kiirete optiliste sidesüsteemide jaoks jäävad DFB laserid optimaalseks saatjalahenduseks, kasutades ära nende kitsast liinilaiust, kõrget SMSR-i ja erakordset lainepikkuse stabiilsust.

Suure võimsusega 980 nm pumplaseri puhul saavutab FP+FBG skeem suure väljundvõimsuse, suurepärase soojuse hajumise ja kulude konkurentsivõime, säilitades samal ajal piisava lainepikkuse lukustamise täpsuse, mis on täna turu domineeriv positsioon.

Kõikide stsenaariumide jaoks pole universaalselt paremat lasertehnoloogiat – ainult optimaalne lahendus, mis on kohandatud konkreetsete süsteeminõuetega. Erinevate tehniliste arhitektuuride taga oleva disainiloogika valdamine võimaldab täpselt valida laserallika, mis on kooskõlas teie süsteemi spetsifikatsioonidega.