Nguyên tắc làm việc của nguồn sáng băng thông rộng ASE

Ánh sáng băng rộng ASE được tạo ra bởi sợi pha tạp erbium được khuếch đại ánh sáng phát xạ tự phát được tạo ra bởi sợi bơm laser bước sóng ngắn Erbium pha tạp. Như thể hiện trong sơ đồ sau, các ion đất hiếm được bơm chuyển đổi giữa các mức năng lượng trên và dưới để tạo ra ánh sáng phát xạ tự phát, được khuếch đại trong quá trình phát xạ được kích thích. Quá trình này được lặp đi lặp lại liên tục, và thậm chí một công suất đầu ra khá cao có thể đạt được trong điều kiện bơm đủ. (ASE = Phát xạ tự phát khuếch đại, ánh sáng phát xạ tự phát khuếch đại)

Bức xạ ASE thường có mặt dưới dạng ánh sáng nhiễu trong laser sợi và bộ khuếch đại sợi. Ánh sáng ASE thường cạnh tranh với laser bước sóng tín hiệu để tăng, làm cho công suất hiệu quả của bước sóng laser giảm, tỷ lệ nhiễu tín hiệu laser giảm và mức độ phân cực giảm. Do đó, người ta hy vọng rằng ánh sáng ASE sẽ được giảm thiểu trong laser sợi và bộ khuếch đại sợi. Khi thiết kế laser và bộ khuếch đại sợi, chia sẻ công suất của ánh sáng ASE sẽ giảm càng nhiều càng tốt bằng cách tối ưu hóa cấu trúc đường dẫn quang. Tuy nhiên, ánh sáng ASE như một nguồn sáng cũng có một số đặc điểm, chẳng hạn như phạm vi phổ rộng, độ phẳng phổ, độ kết hợp thấp, mức độ phân cực thấp, v.v., không được sở hữu bởi các nguồn ánh sáng laser. Hơn nữa, vì nguồn sáng ASE sợi được tạo ra trong một sợi Erbium một chế độ, nên nó có thể được kết hợp với một sợi đơn một chế độ thông thường gần như không mất. Do đó, nguồn ánh sáng băng thông rộng ASE này cũng có các ứng dụng quan trọng trong một số trường hợp, chẳng hạn như con quay sợi, cảm biến sợi, hình ảnh OCT và bù năng lượng kênh truyền thông quang. Trong các sản phẩm nguồn ánh sáng băng thông rộng ASE thực tế ASE, sợi thạch anh pha tạp Erbium thường được sử dụng làm vật liệu làm việc và laser bán dẫn băng 980nm được sử dụng làm bơm kích thích để tạo ra bức xạ tự phát trong dải C, được khuếch đại bằng quá trình bức xạ kích thích. Do sợi pha tạp Erbium có chiều dài nhất định, ánh sáng bức xạ băng tần C được hấp thụ bởi các ion Erbium khác và được phát triển lại trong quá trình truyền, do đó bước sóng bức xạ được chuyển sang dải dài hơn. Các bức xạ này sẽ được khuếch đại bằng cách phát xạ được kích thích một lần nữa, và cuối cùng, phổ băng thông rộng ASE bao phủ băng tần C hoặc L-Band thu được. Thông qua các thiết kế cấu trúc đường dẫn quang khác nhau, có thể thu được các sản phẩm nguồn ánh sáng ASE với các phổ dải khác nhau như C, L, C+L có thể thu được.

Trên đây là đường dẫn quang để kiểm tra phổ bức xạ ASE của sợi pha tạp ER. Bộ phân lập là bộ cách ly sợi và WDM là bộ chia bước sóng sợi 980/1550nm. LD bơm đơn chế độ đơn 974nm cung cấp laser bơm, kích thích một phần của sợi pha tạp ER một chế độ thông qua khớp nối WDM. Ánh sáng ASE được phát ra và ánh sáng ASE về phía trước lần lượt là đầu ra thông qua hai bộ cách ly. Dưới cùng một công suất bơm, phổ ASE phía sau được đo (đường màu xanh lá cây) và phổ ASE chuyển tiếp (đường màu xanh) được hiển thị trong hình. Có thể thấy rằng phổ bức xạ ASE phát ra trực tiếp bởi sợi pha tạp Erbium không phẳng và chênh lệch mật độ công suất giữa các bước sóng khác nhau có thể đạt hơn 10dB. Phổ ASE theo hai hướng không chính xác giống nhau. Do đó, trong sản phẩm nguồn ánh sáng băng rộng ASE ASE, công nghệ làm phẳng quang phổ (bộ lọc) là cần thiết để đạt được phổ đầu ra phẳng.