Source lumineuse ASE à large bande à fibre dopée à l'erbium en bande C+L

Les sources lumineuses à large bande ASE sont largement utilisées dans les tests de production et les expériences de recherche scientifique. Cet article tente d'expliquer brièvement les principaux paramètres et méthodes de test des sources lumineuses ASE à large bande à fibre dopée à l'erbium en bande C+L.

Principe de fonctionnement La lumière à large bande ASE générée par une fibre dopée à l'erbium est une lumière d'émission spontanée amplifiée générée par un pompage laser à courte longueur d'onde dopée à l'erbium. Comme le montre le diagramme schématique ci-dessous, les ions de terres rares pompés effectuent une transition entre les niveaux d'énergie supérieurs et inférieurs, générant une émission spontanée de lumière, qui est amplifiée lors de l'émission stimulée. Ce processus se répète continuellement et, dans des conditions de pompage suffisantes, il peut même atteindre une puissance de sortie considérablement élevée.

(ASE = Émission Spontanée Amplifiée)

Le rayonnement ASE est répandu sous forme de bruit lumineux dans les lasers à fibre et les amplificateurs à fibre. La lumière ASE entre généralement en compétition avec la longueur d'onde du signal laser pour le gain, provoquant une diminution de la puissance laser effective, une réduction du rapport signal/bruit du laser et une diminution de la polarisation. Par conséquent, il est souhaitable de minimiser l’apparition de lumière ASE dans les lasers à fibre et les amplificateurs à fibre. Lors de la conception de lasers à fibre et d'amplificateurs, la proportion de puissance de la lumière ASE est réduite autant que possible en optimisant la structure du chemin optique. Cependant, la lumière ASE en tant que source lumineuse possède également certaines caractéristiques, telles qu'une large plage spectrale, un spectre plat, une faible cohérence et une faible polarisation, que l'on ne retrouve pas dans les sources de lumière laser. De plus, les sources lumineuses ASE à fibre optique, générées dans la fibre d'erbium monomode, peuvent être couplées à une fibre monomode ordinaire sans presque aucune perte. Par conséquent, ce type de source lumineuse ASE à large bande a des applications importantes dans certaines situations, telles que les gyroscopes à fibre optique, la détection par fibre optique, l'imagerie OCT et la compensation de puissance dans les canaux de communication optiques.

Dans les produits pratiques de source de lumière à large bande ASE à fibre de bande C+L, la fibre de silice dopée à l'erbium est généralement utilisée comme milieu actif, et un laser à semi-conducteur de 980 nm est utilisé comme pompe d'excitation pour générer une émission spontanée dans la bande C, qui est ensuite amplifiée par émission stimulée. Étant donné que la fibre dopée à l'erbium a une certaine longueur, le rayonnement de la bande C est absorbé par d'autres ions erbium et réémis, provoquant le déplacement de la longueur d'onde du rayonnement vers une bande plus longue. Ce rayonnement est ensuite à nouveau amplifié par émission stimulée, ce qui aboutit finalement à un spectre ASE à large bande couvrant les bandes C ou L. Différentes structures de chemin optique peuvent être conçues pour obtenir des produits de source lumineuse ASE avec différentes bandes de longueurs d'onde, telles que C, L et C+L.

Ce qui précède montre le chemin optique pour tester le spectre de rayonnement ASE de la fibre dopée à l'Er. L'isolateur est un isolateur à fibre optique et le WDM est un multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM) à fibre 980/1550 nm. Un LD pompé monomode de 974 nm fournit le laser de pompe, qui est couplé pour exciter une section de fibre dopée à l'Er monomode via le WDM. La lumière ASE émise vers l’arrière et vers l’avant est émise via deux isolateurs séparés. Sous la même puissance de pompe, le spectre ASE arrière mesuré (ligne verte) et le spectre ASE direct (ligne bleue) sont indiqués sur la figure. On constate que le spectre du rayonnement ASE directement émis par la fibre dopée à l'Erbium n'est pas plat ; la différence de densité de puissance entre différentes longueurs d'onde peut atteindre plus de 10 dB et les spectres ASE dans les deux directions ne sont pas complètement identiques. Par conséquent, dans les produits de source lumineuse à large bande ASE à fibre optique, une technologie d’aplatissement spectral (filtres) est nécessaire pour obtenir un spectre de sortie plat.