Sumber cahaya broadband ASE serat yang didoping erbium pita C+L

Sumber cahaya broadband ASE banyak digunakan dalam pengujian produksi dan eksperimen penelitian ilmiah. Artikel ini mencoba menjelaskan secara singkat parameter utama dan metode pengujian sumber cahaya broadband serat ASE yang didoping erbium pita C+L.

Prinsip Kerja Cahaya broadband ASE yang dihasilkan oleh serat yang didoping erbium diperkuat dengan emisi cahaya spontan yang dihasilkan oleh laser panjang gelombang pendek yang memompa serat yang didoping erbium. Seperti ditunjukkan dalam diagram skematik di bawah, ion-ion tanah jarang yang dipompa bertransisi antara tingkat energi atas dan bawah, menghasilkan cahaya emisi spontan, yang diperkuat selama emisi terstimulasi. Proses ini berulang terus menerus, dan dalam kondisi pemompaan yang memadai, bahkan dapat mencapai daya keluaran yang sangat tinggi.

(ASE = Emisi Spontan yang Diperkuat)

Radiasi ASE lazim sebagai cahaya derau pada laser serat dan penguat serat. Cahaya ASE biasanya bersaing dengan panjang gelombang sinyal laser untuk mendapatkan penguatan, menyebabkan penurunan daya efektif laser, penurunan rasio sinyal terhadap kebisingan laser, dan penurunan polarisasi. Oleh karena itu, diharapkan untuk meminimalkan terjadinya cahaya ASE pada laser serat dan penguat serat. Saat merancang laser serat dan amplifier, proporsi daya cahaya ASE dikurangi sebanyak mungkin dengan mengoptimalkan struktur jalur optik. Namun cahaya ASE sebagai sumber cahaya juga memiliki karakteristik tertentu, seperti rentang spektral yang luas, spektrum datar, koherensi rendah, dan polarisasi rendah, yang tidak terdapat pada sumber cahaya laser. Selain itu, sumber cahaya serat optik ASE, yang dihasilkan dalam serat erbium mode tunggal, dapat dipasangkan dengan serat mode tunggal biasa tanpa ada kehilangan. Oleh karena itu, sumber cahaya ASE broadband jenis ini memiliki aplikasi penting dalam situasi tertentu, seperti giroskop serat optik, penginderaan serat optik, pencitraan OCT, dan kompensasi daya dalam saluran komunikasi optik.

Dalam produk sumber cahaya broadband ASE serat pita C+L yang praktis, serat silika yang didoping erbium biasanya digunakan sebagai media aktif, dan laser semikonduktor 980nm digunakan sebagai pompa eksitasi untuk menghasilkan emisi spontan pada pita C, yang kemudian diperkuat melalui emisi terstimulasi. Karena serat yang didoping erbium memiliki panjang tertentu, radiasi pita C diserap oleh ion erbium lainnya dan diradiasi kembali sehingga menyebabkan panjang gelombang radiasi bergeser ke pita yang lebih panjang. Radiasi ini kemudian diperkuat lagi melalui emisi terstimulasi, yang pada akhirnya menghasilkan spektrum ASE broadband yang mencakup pita C atau L. Struktur jalur optik yang berbeda dapat dirancang untuk mendapatkan produk sumber cahaya ASE dengan pita panjang gelombang berbeda, seperti C, L, dan C+L.

Gambar di atas menunjukkan jalur optik untuk menguji spektrum radiasi ASE dari serat yang didoping Er. Isolatornya adalah isolator serat optik, dan WDM adalah multiplexing divisi panjang gelombang serat (WDM) 980/1550nm. LD yang dipompa mode tunggal 974nm menyediakan laser pompa, yang digabungkan untuk merangsang bagian serat doped Er mode tunggal melalui WDM. Cahaya ASE yang dipancarkan ke belakang dan ke depan dikeluarkan melalui dua isolator terpisah. Dengan daya pompa yang sama, spektrum ASE mundur yang diukur (garis hijau) dan spektrum ASE maju (garis biru) ditunjukkan pada gambar. Terlihat bahwa spektrum radiasi ASE yang dipancarkan langsung oleh serat doping Erbium tidaklah datar; perbedaan kepadatan daya antara panjang gelombang yang berbeda dapat mencapai lebih dari 10dB, dan spektrum ASE di kedua arah tidak sepenuhnya identik. Oleh karena itu, dalam produk sumber cahaya broadband ASE serat optik, diperlukan teknologi perataan spektral (filter) untuk mencapai spektrum keluaran yang datar.