सी+एल बैंड एर्बियम-डोप्ड फाइबर एएसई ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोत

एएसई ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोतों का व्यापक रूप से उत्पादन परीक्षण और वैज्ञानिक अनुसंधान प्रयोगों में उपयोग किया जाता है। यह आलेख सी+एल बैंड एर्बियम-डोप्ड फाइबर एएसई ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोतों के मुख्य मापदंडों और परीक्षण विधियों को संक्षेप में समझाने का प्रयास करता है।

कार्य सिद्धांत एर्बियम-डोप्ड फाइबर द्वारा उत्पन्न एएसई ब्रॉडबैंड प्रकाश लघु-तरंग दैर्ध्य लेजर पंपिंग एर्बियम-डोपेड फाइबर द्वारा उत्पन्न सहज उत्सर्जन प्रकाश को प्रवर्धित करता है। जैसा कि नीचे दिए गए योजनाबद्ध आरेख में दिखाया गया है, पंप किए गए दुर्लभ-पृथ्वी आयन ऊपरी और निचले ऊर्जा स्तरों के बीच संक्रमण करते हैं, जिससे सहज उत्सर्जन प्रकाश उत्पन्न होता है, जो उत्तेजित उत्सर्जन के दौरान प्रवर्धित होता है। यह प्रक्रिया लगातार दोहराई जाती है, और पर्याप्त पंपिंग स्थितियों के तहत, यह काफी उच्च आउटपुट पावर भी प्राप्त कर सकती है।

(एएसई = प्रवर्धित सहज उत्सर्जन)

एएसई विकिरण फाइबर लेजर और फाइबर एम्पलीफायरों में शोर प्रकाश के रूप में प्रचलित है। एएसई प्रकाश आमतौर पर लाभ के लिए सिग्नल तरंग दैर्ध्य लेजर के साथ प्रतिस्पर्धा करता है, जिससे प्रभावी लेजर शक्ति में कमी होती है, लेजर सिग्नल-टू-शोर अनुपात में कमी होती है और ध्रुवीकरण में कमी आती है। इसलिए, फाइबर लेजर और फाइबर एम्पलीफायरों में एएसई प्रकाश की घटना को कम करना वांछनीय है। फाइबर लेजर और एम्पलीफायरों को डिजाइन करते समय, ऑप्टिकल पथ संरचना को अनुकूलित करके एएसई प्रकाश का शक्ति अनुपात जितना संभव हो उतना कम किया जाता है। हालाँकि, प्रकाश स्रोत के रूप में एएसई प्रकाश में कुछ विशेषताएं भी होती हैं, जैसे कि विस्तृत वर्णक्रमीय सीमा, सपाट स्पेक्ट्रम, कम सुसंगतता और कम ध्रुवीकरण, जो लेजर प्रकाश स्रोतों में नहीं पाए जाते हैं। इसके अलावा, सिंगल-मोड एर्बियम फाइबर के भीतर उत्पन्न फाइबर ऑप्टिक एएसई प्रकाश स्रोत, लगभग बिना किसी नुकसान के सामान्य सिंगल-मोड फाइबर के साथ जुड़ सकते हैं। इसलिए, इस प्रकार के ब्रॉडबैंड एएसई प्रकाश स्रोत का कुछ स्थितियों में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग होता है, जैसे फाइबर ऑप्टिक जाइरोस्कोप, फाइबर ऑप्टिक सेंसिंग, ओसीटी इमेजिंग और ऑप्टिकल संचार चैनलों में पावर मुआवजा।

व्यावहारिक सी+एल बैंड फाइबर एएसई ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोत उत्पादों में, एर्बियम-डॉप्ड सिलिका फाइबर का उपयोग आम तौर पर सक्रिय माध्यम के रूप में किया जाता है, और सी बैंड में सहज उत्सर्जन उत्पन्न करने के लिए उत्तेजना पंप के रूप में 980 एनएम सेमीकंडक्टर लेजर का उपयोग किया जाता है, जिसे उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से बढ़ाया जाता है। क्योंकि एर्बियम-डॉप्ड फाइबर की एक निश्चित लंबाई होती है, सी-बैंड विकिरण अन्य एर्बियम आयनों द्वारा अवशोषित होता है और फिर से विकिरणित होता है, जिससे विकिरण तरंग दैर्ध्य एक लंबे बैंड में स्थानांतरित हो जाता है। इस विकिरण को उत्तेजित उत्सर्जन के माध्यम से फिर से बढ़ाया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप अंततः सी या एल बैंड को कवर करने वाला ब्रॉडबैंड एएसई स्पेक्ट्रम बनता है। विभिन्न तरंग दैर्ध्य बैंड, जैसे सी, एल, और सी + एल के साथ एएसई प्रकाश स्रोत उत्पादों को प्राप्त करने के लिए विभिन्न ऑप्टिकल पथ संरचनाओं को डिज़ाइन किया जा सकता है।

उपरोक्त एर-डॉप्ड फाइबर के एएसई विकिरण स्पेक्ट्रम के परीक्षण के लिए ऑप्टिकल पथ दिखाता है। आइसोलेटर एक फाइबर ऑप्टिक आइसोलेटर है, और WDM एक 980/1550nm फाइबर वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (WDM) है। एक 974 एनएम सिंगल-मोड पंप एलडी पंप लेजर प्रदान करता है, जो डब्ल्यूडीएम के माध्यम से सिंगल-मोड एर-डोप्ड फाइबर के एक खंड को उत्तेजित करने के लिए युग्मित होता है। उत्सर्जित बैकवर्ड और फॉरवर्ड एएसई प्रकाश दो अलग-अलग आइसोलेटर्स के माध्यम से आउटपुट होता है। उसी पंप शक्ति के तहत, मापा गया पिछला एएसई स्पेक्ट्रम (हरी रेखा) और आगे का एएसई स्पेक्ट्रम (नीली रेखा) चित्र में दिखाया गया है। यह देखा जा सकता है कि एर्बियम-डॉप्ड फाइबर द्वारा सीधे उत्सर्जित एएसई विकिरण स्पेक्ट्रम सपाट नहीं है; विभिन्न तरंग दैर्ध्य के बीच शक्ति घनत्व अंतर 10 डीबी से अधिक तक पहुंच सकता है, और दोनों दिशाओं में एएसई स्पेक्ट्रा पूरी तरह से समान नहीं हैं। इसलिए, फाइबर ऑप्टिक एएसई ब्रॉडबैंड प्रकाश स्रोत उत्पादों में, एक फ्लैट आउटपुट स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए स्पेक्ट्रल फ़्लैटनिंग तकनीक (फ़िल्टर) की आवश्यकता होती है।