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2um TDFA放大器方案

一、2um TDFA放大器介绍 

EDFA.png


edfa1.png


1、方案中各元件详情请点击对应图片:

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种子激光器.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种子激光器


5. Nufern 2um 波段传输单模光纤.png

6. 日本精工法兰.jpg

7. 横河中红外光谱仪.png

8. 2um 光纤耦合器.png

5、Nufern 2um 波段传输单模光纤


6、日本精工法兰


7、横河中红外光谱仪


8、2um 光纤耦合器:


9. 1.55um2um的波分复用器.png

10. Bristol波长计.jpg



9、1.55um/2um的波分复用器


10、Bristol波长计




我们筱晓采用1.95um的激光器作为种子源,用1.6um的激光器作为泵浦放大,泵浦功率要大一些,我们使用了L波段的EDFA放大器对1.6um的光进行放大。再把种子激光跟泵浦光通过波分复用器耦合在一起,输入到一段2米长2um的掺铥光纤中,经过光纤吸收后,传输到2um的耦合器中,一分为二,把测量的谱在中红外横河AQ6377光谱仪上观察波形。之后再利用Bristol 波长计观察做出来的TDFA放大器自发辐射的光谱。


二、市场背景及应用

市场上的2um的激光器功率一般较低,在10mW以内,在搭建光路实验中可能需要高功率输出。比如测量CO2气体,在实际应用中,激光在空气中会被吸收掉部分,所以我们需要大功率输出,也保证测量结果的准确性,这时候就需要我们使用放大器对光路进行一个放大作用,用一个低成本,便捷的方式完成实验。我们可以把1mW的种子激光泵浦到164mW输出,甚至能做到更大,可以满足大部分实验工作需求。


三、2um TDFA放大器技术原理

edfa2.png

TDFA搭建原理图

三价铥离子Tm+3有着丰富的能级结构,能够吸收多种不同波长的泵浦光使离子进行跃迁,从而激发出不同波长的受激辐射光。其中,3H4-3F4的受激跃迁所辐射的激光波长范围为1450-1500nm左右,正好可覆盖S波段(1450-1520nm),其中心波长由基质和掺杂浓度等决定。因此就可以利用泵浦光将处于基态3H6的铥离子Tm+3抽运到激发态3H4实现粒子数反转,再经S波段信号光诱发后使处于激发态3H4的Tm+3受激跃迁到3F4同时辐射出于信号光一样的激光,实现S波段信号光的放大。


1. 2um TDFA的光谱图

    

TDFA的输出功率164mW时的光谱图

2. 2um TDFA的功率曲线

edfa5.png

我们可以看出,输出的功率随着泵浦功率的增加而增加,并在泵浦功率达到阈值后呈现线性变化,可以方便我们对输出功率进行估值。


3. 2um TDFA的功率稳定性

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我们实测功率波动4mW,功率稳定性在2%左右。

4. 2um TDFA放大器自发辐射光谱

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 可以看出放大器自发辐射的谱宽有200nm,而且有大量吸收峰,尤其是水分子吸收。


解决方案PDF文档点击链接:http://microphotons.cn/2um%20TDFA%20Solutions.pdf

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