Зошто заклучувањето на бранова должина FBG останува доминантно за ласерски пумпи со висока моќност од 980 nm

Зошто заклучувањето на бранова должина FBG останува доминантно за ласерски пумпи со висока моќност од 980 nm, иако ласерите DFB обезбедуваат одлична стабилизација на бранова должина Во оптичките комуникации, ласерите со дистрибуирана повратна информација (DFB) служат како мејнстрим извори на светлина за DWDM високо-брзински системи за пренос, благодарност за оптичко мерење. тесна ширина на линијата, работа со еден надолжен режим, висок сооднос на потиснување на страничниот режим (SMSR) и извонредна стабилност на брановата должина.

Меѓутоа, кога станува збор за високомоќен пумпен ласер кој работи на 980 nm и 1480 nm, огромното мнозинство на комерцијални производи го прифаќаат ласерот Fabry-Pero (FP) плус архитектурата за блокирање бранова должина на влакна Браг (FBG), наместо самостојни DFB ласери.

Оваа статија анализира зошто DFB ласерите, и покрај нивната супериорна способност за заклучување на бранова должина, не успеаја да доминираат на пазарот на ласерски пумпи со висока моќност од три димензии: структура на ласерски чип, перформанси на моќност и барања за примена. Иако се едноставни и евтини за изработка, FP-ласерите трпат сериозно поместување на брановата должина предизвикано од температурни варијации, флуктуации на струјата на возење и надворешни оптички повратни информации, честопати осцилирајќи низ повеќе надолжни режими истовремено.

Спротивно на тоа, DFB ласерите интегрираат периодична Bragg решетка директно во полупроводничкиот чип. Решетката обезбедува оптичка повратна информација селективна бранова должина која го ограничува ласирањето на еден надолжен режим и ги потиснува сите конкурентни резонантни режими.

Во споредба со стандардните FP ласери, DFB ласерите имаат клучни заслуги како подолу:

· Единечно-надолжно-режимска емисија

· Тесна оптичка спектрална ширина на линијата

· Висок SMSR

· Супериорна стабилност на бранова должина

Поради овие предности, DFB ласерите се преферирани извори на сигнал за оптички комуникации со голема брзина, DWDM системи и апликации за сензори со оптички влакна и ласерска метрологија.

Зошто ласерот со висока моќност со пумпа ретко прифаќа самостојни DFB чиповиМногу индустриски практичари поставуваат природно прашање:

Ако технологијата DFB обезбедува сигурна стабилизација на брановата должина, зошто речиси сите пумпни ласери од 980 nm се потпираат на решението FP+FBG?

Основната причина лежи во различните приоритети на основните перформанси во различни сценарија на апликации.

Предавателите за комуникација даваат приоритет на преносот на податоци, со строги барања за ширина на линија, SMSR, фазен шум и прецизност на брановата должина.

Изворите на пумпата за засилувачи на влакна со допирање на ербиум (EDFA) се дизајнирани да даваат континуирана, ефикасна излезна моќност со висока оптичка моќ. За такви пумпи, излезната моќност, ефикасноста на конверзија на моќноста, долгорочната доверливост и трошоците за производство имаат поголема тежина од ултра високата спектрална чистота.

Додека DFB чиповите со висока моќност се технички изводливи, зголемувањето на излезната моќност воведува драстична сложеност во епитаксиалниот дизајн на чиповите, термичкото управување и масовното производство, зголемувајќи ги трошоците за производство и загрозувајќи ја конзистентноста од серија до серија.

За апликации со пумпа со висока моќност од 980 nm, индустријата на тој начин ги фаворизира FP чиповите со инхерентно поедноставни структури кои лесно поддржуваат работа со висока моќност, спарени со надворешни FBG за да ја заклучат работната бранова должина.

Механизам за заклучување на бранова должина на FBGsA Браг решетка со влакна (FBG) е дел од оптичко влакно со периодична модулација на индексот на рефракција впишана во неговото јадро. Неговата дефинирачка карактеристика е теснопојасната висока рефлексивност фокусирана на одредена бранова должина на Браг, додека светлината надвор од оваа проодна лента се пренесува преку непречено.

Во конфигурацијата FP+FBG, FBG е фабрикуван на ласерското пигталско влакно за да формира надворешна резонантна празнина заедно со FP чипот.

Чипот FP прво емитира широкопојасен спонтано и стимулирано зрачење. Како што светлината се шири во FBG, само фотоните во близина на целната централна бранова должина се рефлектираат назад во шуплината FP за одржливо осцилирање; сите бранови должини надвор од појасот се филтрираат.

Повторените селективни повратни информации го принудуваат ласерот стабилно да лази на брановата должина на Браг на FBG.

Оваа надворешна шема за заклучување на шуплината значително ги оптимизира спектралните перформанси на голите FP ласери, обезбедувајќи ги следните подобрувања:

· Стабилизирана централна бранова должина на лазирање

· Намалена спектрална ширина

· Намален термички нанос со бранова должина

· Подобрен имунитет на бранова должина против варијации на возна струја

Според тоа, архитектурата FP+FBG балансира две критични цели за изведба: висока излезна моќност и стабилна бранова должина на ласер. Јоните на ербиум покажуваат максимална ефикасност на апсорпција околу 976 nm. Тешкото поместување на брановата должина на изворот на пумпата предизвикано од температурата или погонската струја ќе доведе до каскада на влошување на перформансите:

· Намалена ефикасност на апсорпција на јони на ербиум

· Пониско оптичко засилување

· Покачена бројка за бучава

· Влошени севкупни перформанси на системот

Оттука, пумпниот ласер мора да одржува прецизна, долгорочна стабилност на централната бранова должина заедно со висока излезна моќност. Дизајнот заклучен со FBG ја задржува брановата должина на ласерот цврсто околу 976 nm додека одржува висока оптичка моќ и робусна долгорочна доверливост, што го прави најзрел и широко прифатен технички пат за комерцијални модули на пумпи со висока моќност од 980 nm. Водич за избор: DFB Laser vs. секој од нив е оптимизиран за различни барања за апликации.

Како што е прикажано погоре, DFB ласерите се одлични како предаватели на сигнал со висок квалитет, додека уредите FP+FBG се подобро прилагодени за апликации со пумпи кои бараат работа со голема моќност и стабилна бранова должина.

Ласерите за надворешни шуплини базирани на DFB и FBG не се конкурентни технологии, туку две зрели технички патеки оптимизирани за посебни случаи на употреба.

За високо-брзинските оптички комуникациски системи, DFB ласерите остануваат оптимално решение за предавателот, користејќи ја нивната тесна ширина на линијата, високиот SMSR и исклучителната стабилност на брановата должина.

За ласерски пумпи со висока моќност од 980 nm, шемата FP+FBG постигнува висока излезна моќност, супериорни перформанси на термичка дисипација и конкурентност на трошоците, додека задржува доволна прецизност за блокирање на брановата должина, што претставува нејзината доминантна позиција на пазарот денес.

Не постои универзално супериорна ласерска технологија за сите сценарија - само оптимално решение приспособено на специфични системски барања. Совладувањето на дизајнерската логика зад различни технички архитектури овозможува точен избор на ласерски извор усогласен со спецификациите на вашиот систем.