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2um TDFA 摻銩光纖放大器對1.6um的光進行放大實驗 2020-12-03

一、2um TDFA放大器介紹 

EDFA.png


edfa1.png


1、方案中各元件詳情請點擊對應圖片:

1. 激光控制盒.jpg

2. 1.6um DFB泵浦激光器.jpg

3. L波段EDFA放大器.jpg

4. 1.95um DFB種子激光器.jpg

1、激光控制盒


2、1.6um DFB泵浦激光器


3、 L波段EDFA放大器


4、1.95um DFB種子激光器


5. Nufern 2um 波段傳輸單模光纖.png

6. 日本精工法蘭.jpg

7. 橫河中紅外光譜儀.png

8. 2um 光纖耦合器.png

5、Nufern 2um 波段傳輸單模光纖


6、日本精工法蘭


7、橫河中紅外光譜儀


8、2um 光纖耦合器:


9. 1.55um2um的波分復用器.png

10. Bristol波長計.jpg



9、1.55um/2um的波分復用器


10、Bristol波長計




我們筱曉采用1.95um的激光器作為種子源,用1.6um的激光器作為泵浦放大,泵浦功率要大一些,我們使用了L波段的EDFA放大器對1.6um的光進行放大。再把種子激光跟泵浦光通過波分復用器耦合在一起,輸入到一段2米長2um的摻銩光纖中,經過光纖吸收后,傳輸到2um的耦合器中,一分為二,把測量的譜在中紅外橫河AQ6377光譜儀上觀察波形。之后再利用Bristol 波長計觀察做出來的TDFA放大器自發輻射的光譜。


二、市場背景及應用

市場上的2um的激光器功率一般較低,在10mW以內,在搭建光路實驗中可能需要高功率輸出。比如測量CO2氣體,在實際應用中,激光在空氣中會被吸收掉部分,所以我們需要大功率輸出,也保證測量結果的準確性,這時候就需要我們使用放大器對光路進行一個放大作用,用一個低成本,便捷的方式完成實驗。我們可以把1mW的種子激光泵浦到164mW輸出,甚至能做到更大,可以滿足大部分實驗工作需求。


三、2um TDFA放大器技術原理

edfa2.png

TDFA搭建原理圖

三價銩離子Tm+3有著豐富的能級結構,能夠吸收多種不同波長的泵浦光使離子進行躍遷,從而激發出不同波長的受激輻射光。其中,3H4-3F4的受激躍遷所輻射的激光波長范圍為1450-1500nm左右,正好可覆蓋S波段(1450-1520nm),其中心波長由基質和摻雜濃度等決定。因此就可以利用泵浦光將處于基態3H6的銩離子Tm+3抽運到激發態3H4實現粒子數反轉,再經S波段信號光誘發后使處于激發態3H4的Tm+3受激躍遷到3F4同時輻射出于信號光一樣的激光,實現S波段信號光的放大。


1. 2um TDFA的光譜圖

    

TDFA的輸出功率164mW時的光譜圖

2. 2um TDFA的功率曲線

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我們可以看出,輸出的功率隨著泵浦功率的增加而增加,并在泵浦功率達到閾值后呈現線性變化,可以方便我們對輸出功率進行估值。


3. 2um TDFA的功率穩定性

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我們實測功率波動4mW,功率穩定性在2%左右。

4. 2um TDFA放大器自發輻射光譜

edfa7.png

 可以看出放大器自發輻射的譜寬有200nm,而且有大量吸收峰,尤其是水分子吸收。


解決方案PDF文檔點擊鏈接:http://microphotons.cn/2um%20TDFA%20Solutions.pdf









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