Зашто закључавање таласне дужине ФБГ остаје доминантно за ласер пумпе велике снаге од 980 нм

Зашто закључавање таласне дужине ФБГ остаје доминантно за ласер пумпе велике снаге од 980 нм, иако ДФБ ласери пружају одличну стабилизацију таласне дужине У оптичким комуникацијама, ласери са дистрибуираном повратном спрегом (ДФБ) служе као главни извори светлости за ДВДМ пренос велике брзине, кохерентне комуникације и системе за мерење ширине, прецизност њихових линија, захваљујући опцији рад у једном уздужном режиму, висок коефицијент супресије бочних модова (СМСР) и изузетна стабилност таласне дужине.

Међутим, када је у питању ласер пумпе велике снаге који ради на 980 нм и 1480 нм, велика већина комерцијалних производа усваја Фабри-Перот (ФП) ласер плус Фибер Брагг Гратинг (ФБГ) архитектуру закључавања таласне дужине, уместо самосталних ДФБ ласера.

Овај чланак анализира зашто ДФБ ласери, упркос својој супериорној способности закључавања таласне дужине, нису успели да доминирају тржиштем ласерских пумпи велике снаге из три димензије: структура ласерског чипа, перформансе снаге и захтеви за апликацију. Иако су једноставни и јефтини за производњу, ФП ласери трпе велики помак таласне дужине изазван температурним варијацијама, флуктуацијама струје покретања и спољашњим оптичким повратним информацијама, често осцилирајући у више уздужних модова истовремено.

Насупрот томе, ДФБ ласери интегришу периодичну Брегову решетку директно у полупроводнички чип. Решетка обезбеђује оптичку повратну спрегу селективну таласну дужину која ограничава ласерску енергију на један уздужни мод и потискује све конкурентске резонантне модове.

У поређењу са стандардним ФП ласерима, ДФБ ласери имају кључне предности као у наставку:

· Емисија са једним лонгитудиналним модом

· Уска оптичка спектрална ширина

· Висок СМСР

· Врхунска стабилност таласне дужине

Захваљујући овим предностима, ДФБ ласери су пожељни извори сигнала за оптичке комуникације велике брзине, ДВДМ системе и апликације оптичког сензора и ласерске метрологије.

Зашто ласер пумпе велике снаге ретко користи самосталне ДФБ чипове Многи индустријски практичари постављају природно питање:

Ако ДФБ технологија пружа поуздану стабилизацију таласне дужине, зашто се скоро сви ласери са пумпом од 980 нм ослањају на ФП+ФБГ решење?

Основни разлог лежи у различитим приоритетима перформанси језгра у различитим сценаријима апликација.

Комуникациони предајници дају приоритет преносу података, са строгим захтевима за ширину линије, СМСР, фазни шум и прецизност таласне дужине.

Извори пумпе за појачиваче влакана допираних ербијумом (ЕДФА) су дизајнирани да испоручују континуирану, ефикасну велику излазну снагу оптичке енергије. За такве пумпе, излазна снага, ефикасност конверзије снаге, дугорочна поузданост и производни трошкови имају већу тежину од ултра-високе спектралне чистоће.

Док су ДФБ чипови велике снаге технички изводљиви, повећање излазне снаге уводи драстичну сложеност у епитаксијални дизајн чипа, управљање топлотом и масовну производњу, подижући трошкове производње и угрожавајући конзистентност од серије до серије.

За апликације са пумпама велике снаге од 980 нм, индустрија стога фаворизује ФП чипове са инхерентно једноставнијим структурама које лако подржавају рад велике снаге, упарене са спољним ФБГ-овима за закључавање радне таласне дужине.

Механизам закључавања таласне дужине ФБГсА Фибер Брагг решетке (ФБГ) је део оптичког влакна са периодичном модулацијом индекса преламања која је уписана у њено језгро. Његова дефинитивна карактеристика је ускопојасна висока рефлективност усредсређена на одређену Брегову таласну дужину, док се светлост изван овог опсега несметано преноси.

У конфигурацији ФП+ФБГ, ФБГ се производи на ласерском пигтаил влакну да формира спољну резонантну шупљину заједно са ФП чипом.

ФП чип прво емитује широкопојасно спонтано и стимулисано зрачење. Како се светлост шири у ФБГ, само фотони близу циљне централне таласне дужине се рефлектују назад у ФП шупљину за трајну осцилацију; све таласне дужине ван опсега се филтрирају.

Поновљена селективна повратна спрега присиљава ласер да стабилно ласера ​​на ФБГ-овој Брагг таласној дужини.

Ова екстерна шема закључавања шупљине значајно оптимизује спектралне перформансе голих ФП ласера, пружајући следећа побољшања:

· Стабилизована централна таласна дужина ласера

· Сужена спектрална ширина

· Смањени термички дрифт таласне дужине

· Побољшана отпорност таласне дужине на варијације струје

Архитектура ФП+ФБГ стога балансира два критична циља перформанси: високу излазну снагу и стабилну таласну дужину ласера. Зашто је ФБГ закључавање универзално за ласер пумпе од 980 нм Примарна примена ласера ​​са пумпом од 980 нм су ЕДФА системи. Јони ербија показују максималну ефикасност апсорпције око 976 нм. Озбиљно померање таласне дужине извора пумпе изазвано температуром или погонском струјом довешће до каскаде деградације перформанси:

· Смањена ефикасност апсорпције јона ербијума

· Мање појачање оптичког појачања

· Повишена цифра буке

· Погоршане укупне перформансе система

ласер пумпе стога мора одржавати прецизну, дугорочну стабилност централне таласне дужине уз велику излазну снагу. Дизајн са закључавањем ФБГ-а чврсто држи таласну дужину ласера ​​​​око 976 нм, истовремено одржавајући високу оптичку снагу и робусну дугорочну поузданост, што га чини најзрелијим и широко прихваћеним техничким путем за комерцијалне модуле пумпе велике снаге од 980 нм. Водич за избор: ДФБ ласер у односу на ФП+ФБГ архитектуру апсолутне супериорности ЛасерНеи; сваки је оптимизован за различите захтеве апликација.

Као што је горе приказано, ДФБ ласери се истичу као висококвалитетни предајници сигнала, док су ФП+ФБГ уређаји боље прилагођени за апликације пумпе које захтевају велику снагу и стабилан рад таласне дужине.

Ласери са екстерним шупљинама засновани на ДФБ и ФБГ нису конкурентске технологије, већ два зрела техничка путања оптимизована за одвојене случајеве употребе.

За оптичке комуникационе системе велике брзине, ДФБ ласери остају оптимално решење предајника, користећи своју уску ширину линије, висок СМСР и изузетну стабилност таласне дужине.

За ласер пумпе велике снаге од 980 нм, ФП+ФБГ шема постиже високу излазну снагу, супериорне перформансе топлотне дисипације и конкурентност по цени, задржавајући довољну прецизност закључавања таласне дужине, што представља њену доминантну позицију на тржишту данас.

Не постоји универзално супериорна ласерска технологија за све сценарије – само оптимално решење прилагођено специфичним системским захтевима. Овладавање логиком дизајна иза различитих техничких архитектура омогућава прецизан избор ласерског извора у складу са спецификацијама вашег система.