Les réseaux de Bragg à fibre (FBG) sont largement utilisés dans diverses applications nécessitant une précision et une stabilité de longueur d'onde élevées pour les diodes laser à semi-conducteurs. Les FBG offrent de nombreux avantages, notamment une stabilité thermique élevée, une facilité d'intégration et une grande polyvalence, qui sont tous développés dans cet article.
Les lasers à largeur de raie étroite et à longueur d'onde stable jouent un rôle essentiel dans de nombreux domaines tels que la détection, le traitement médical, l'analyse spectrale, l'imagerie et les télécommunications. Bien que les lasers à réflecteur de Bragg distribué (DBR) et les lasers à rétroaction distribuée (DFB) offrent d'excellentes performances, leurs coûts de production sont plus élevés que ceux des diodes laser Fabry-Perot (FP), car ils nécessitent des tests individuels avant l'emballage.
De plus, par rapport aux réseaux de guides d'ondes utilisés dans les lasers DFB et DBR, les FBG offrent une stabilité et une précision de longueur d'onde supérieures. Les réseaux de Bragg en volume (VBG) peuvent servir d'alternative aux FBG dans certaines applications, mais les FBG présentent des avantages en termes de stabilité thermique, de simplicité d'intégration et de polyvalence.
Les lasers à pompe à semi-conducteurs à haute puissance de sortie et stables en longueur d'onde jouent un rôle clé dans les lasers à fibre, les amplificateurs à fibre et les amplificateurs à fibre Raman modernes. Étant donné que les supports à gain laser sont très sensibles aux fluctuations de la longueur d’onde de la pompe, les lasers à pompe à semi-conducteur à longueur d’onde stabilisée FBG sont devenus la solution dominante sur le marché.
La figure 1 illustre la structure d'un module laser à pompe verrouillé en longueur d'onde FBG typique. Dans de telles applications, le FBG est inscrit sur la fibre en queue de cochon du laser de pompe, généralement positionné à une distance de 50 cm à 2 m de la puce laser.
Le système utilise des composants optiques de collimation ou des tresses de fibre à lentille pour coupler efficacement la lumière émise par la puce laser à semi-conducteur dans la tresse monomode.
Un réseau de Bragg à fibre établit un mécanisme de rétroaction externe, stabilisant efficacement la longueur d'onde du laser près de la longueur d'onde centrale FBG et réduisant la largeur spectrale de sortie du laser. De cette manière, le module laser de pompe atteint à la fois une efficacité de pompe élevée et une excellente stabilité.
Figure 1. Module de pompe FBG
La construction d'un laser à cavité externe à l'aide d'un réseau de Bragg à fibre (FBG) est une solution rentable pour améliorer les performances des lasers à faible coût. Comme le montre la figure 1, le FBG est inscrit dans la fibre amorce, généralement à proximité de la puce émettrice, formant une cavité laser externe.
Par rapport aux diodes laser Fabry-Perot classiques, les lasers à cavité externe basés sur FBG présentent non seulement une largeur de raie plus étroite, mais présentent également une suppression plus forte de la dérive de longueur d'onde induite par les variations de température ou de courant de commande - les deux facteurs communs provoquant des changements de performances dans les diodes laser.
Pour garantir un verrouillage ou une stabilisation efficace et fiable de la longueur d'onde des diodes laser, les fabricants de lasers doivent sélectionner des FBG qui répondent aux spécifications de performances de base.
Les fabricants de diodes laser doivent également sélectionner des fournisseurs FBG fiables et techniquement matures, capables d'offrir un large choix de longueurs d'onde et de configurations, y compris le type de fibre, la fibre à maintien de polarisation (PM) ou sans maintien de polarisation, les dimensions, etc.
Grâce à sa stabilité thermique élevée, son excellente compatibilité d'intégration, sa polyvalence dans plusieurs scénarios et sa capacité de contrôle précis de la longueur d'onde, le réseau de Bragg à fibre (FBG) est devenu un composant essentiel pour le verrouillage et la stabilisation de longueur d'onde de haute précision dans diverses applications laser à semi-conducteurs. Qu'il s'agisse du verrouillage de longueur d'onde dans des lasers à pompe haute puissance ou de l'amélioration des performances de modules laser à faible coût, FBG réalise un verrouillage précis de la longueur d'onde et un rétrécissement de la largeur de raie en optimisant le mécanisme de rétroaction externe, tout en résistant efficacement aux perturbations externes telles que les variations de température et de courant de commande.
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