Диссертация (1104695), страница 11
Текст из файла (страница 11)
При этом, выходные параметры определяются иограничиваются лишь конкретной комбинацией используемых для объединенияСЛД- модулей.Подобные приборы, объединяющие излучение нескольких СЛД [111, 112,113,114], позволяют значительно расширить спектральную полосу излучения посравнениюсобычными«одиночными»СЛД-модулями.Онипозволяютувеличить потенциальные возможности для целого ряда практических областейприменения,такихкакоптическаякогерентнаятомография,волоконно-оптическая гироскопия, различные метрологические системы, используемые, вчастности, для характеризации волоконно-оптических компонентов, различныеприменения интерферометрии «белого света» и т.д.
Однако, при реализацииподобной идеи на практике, необходимо принять во внимание целый рядаспектов.Во-первых, необходимо правильно подобрать и настроить подходящую дляобъединения комбинацию СЛД. Критерии такого подбора заключаются в том, чтоспектры излучения объединяемых приборов должны находиться в требуемомконкретной задачей спектральном диапазоне. Целесообразно, чтобы спектры76излучения СЛД были бы, по возможности, широкополосными. Спектральныеполосы излучения приборов должны быть частично перекрывающимися, аспектральные плотности мощности в областях центральных длин волн данныхСЛД должны быть близки по величине.
Таким образом, все вышеперечисленныефакторы должны быть учтены с тем расчётом, чтобы при объединении даннойкомбинацииисточниковизлученияполучитьнавыходеоптимальнуюкомбинацию суммарной выходной мощности излучения, ширины спектраизлучения и его формы. Последняя, при этом, должна быть, по возможности,гладкой, без резких спектральных провалов и пиков.
Естественно, что длявыполнения вышеперечисленных условий требуется проведение предварительнойисследовательской работы, заключающейся в выборе гетероэпитаксиальныхструктур,наосновекоторыхизготавливаютсяСЛД,иоптимизацииконструктивных параметров и рабочих режимов отдельных излучателей, с цельюполучения требуемых выходных параметров приборов.Немаловажным моментом при выборе излучателей СЛД и соответствующихгетероэпитаксиальных структур, является надёжность получаемых приборов, ихнаработка на отказ при заданных режимах эксплуатации. Необходимо учитыватьдеградационную временную динамику выходных мощностных и спектральныхпараметров СЛД для автоматической корректировки их режимов работы с цельюсохранения первоначальных параметров широкополосных источников.Важнейшим технологическим аспектом при создании данных приборовявляется то, что СЛД – это широкополосные источники оптического излучения, асуперпозиция их спектральных полос имеет ещё более широкий спектр.
Поэтомуприобъединенииизлучениявышеперечисленнымкритериям,различныхтребуетсяСЛД,подобранныхиспользованиеипоприменениеспециальных широкополосных оптических разветвителей. Использование именноширокополосныхоптическихразветвителейпозволяетрезкосократитьсуммарные проходные потери излучения, а также не искажать исходные формыспектровприменяемыхдляобъединенияСЛД.Ктакимразветвителям77предъявляются следующие требования: они должны быть волоконными (т. е. навходных и выходных портах разветвителей должны быть оптические волокна, ккоторым в последующем с помощью оптических волоконных соединителей,проходных разъёмов и методов волоконной сварки в электрической дуге можнобудет присоединить выходные оптические волокна СЛД - модулей); разветвителидолжны надёжно обеспечивать требуемый коэффициент деления оптическоймощности излучения в широкой спектральной полосе, должны обладатьминимальными вносимыми проходными потерями также в широкой спектральнойполосе; конструкция таких разветвителей должна быть миниатюрной, самиразветвители должны быть надёжны и стабильны по своим параметрам как вовремени, так и в широком диапазоне внешних условий эксплуатации.Простейшая принципиальная схема широкополосного источника на основеобъединения двух различных СЛД с помощью оптического волоконного X- илиY- разветвителя приведена на Рис.
2.1.1 (1). В данную схему могут бытьвключены и дополнительные оптические элементы, такие как оптическиеаттенюаторы или изоляторы (Рис. 2.1.1 (2)). При этом интеграция оптическихаттенюатороввдополнительнойкаждоеизнастройкивходныхегоплечвыходныхприборадастспектральныхвозможностьимощностныхпараметров, поскольку вышеперечисленные методы варьирования входныхпараметров СЛД имеют ряд ограничений. Включение же в оптическую схемуоптическогоизоляторапозволитизбежатьнежелательныхэффектов,обусловленных обратными связями по излучению, которые могут возникать припрактическомиспользованииданныхприборов,например,вразличныхинтерферометрических схемах, и приводить к «перекосам» оптической мощностиСЛД и даже их выходу из строя из-за оптического пробоя.78Рис.
2.1.1 Принципиальные схемы широкополосных источников света: наоснове объединения двух СЛД с помощью X- или Y- разветвителя (1); на основеобъединениядвухСЛДсдобавлениемвоптическуюсхемуприборадополнительных оптических элементов (аттенюаторов и изолятора) (2).Методом волоконной сварки в электрической дуге с помощью аппаратаFujikura MC-20 выходные одномодовые волокна СЛД - модулей крепились квходным волоконным портам оптических разветвителей. Вносимые потери накаждой сварке составляли не более 0.1 дБ. Выходные волоконные портыоптических световодов были оснащены стандартными волоконными оптическимиразъёмами типа FC/APC с закошенным торцом на выходе для уменьшенияобратных отражений излучения.
После проведения необходимых свароквыходных волокон СЛД - модулей к оптическим разветвителям, сами модулижёстко крепились на электрические разъёмы и радиаторы, а оптические79разветвители на специальные держатели, которые, в свою очередь, были жёсткозафиксированы на оптической плате прибора. Свободные участки волокон,помещённых в защитные полимерные трубки, накручивались на волоконныекатушки, которые также были жёстко зафиксированы на оптической платеприбора. Таким образом, вся оптическая конструкция представляла собойминиатюрную плату с жёстко зафиксированными на ней элементами.
Кроме того,на оптической плате были установлены электрические разъёмы для управленияСЛД- модулями. Используемая конструкция не предполагала интеграцию воптическую часть прибора дополнительных пассивных компонентов, таких какоптические аттенюаторы, при этом окончательные выходные параметры приборанастраивались только с помощью варьирования рабочих режимов СЛД- модулей.СЛД-модулиуправлялисьстабилизированнымкалиброваннымисточником постоянного тока, при этом режим инжекции соответствовал режимуподдержания постоянной оптической мощности с помощью встроенногофотодиодаобратнойсвязи,вмонтированногонепосредственновкорпусСЛД-модуля. Реализация режима поддержания постоянной мощности давалавозможность дополнительной защиты от воздействия обратных связей поизлучению, и, кроме того, позволяла компенсировать влияние деградационныхпроцессов на выходные параметры СЛД-модулей путём автоматическойкорректировки уровня инжекции.
Источники постоянного тока, электронныесхемыподдержаниярежимапостоянноймощности,атакжесхемыавтоматической стабилизации и поддержания температуры были интегрированы вединый корпус прибора.Измерения выходной оптической мощности проводились калиброванным иаттестованным измерителем мощности ILX OMM-6810B. Для регистрации изаписи спектров излучения использовался оптический анализатор спектра ANDOAQ6317B. При этом спектры излучения измерялись с оптическим спектральнымразрешением не хуже 0.2 нм, а при измерениях спектральной модуляции – нехуже 0.02 нм.
Для регистрации и записи функций когерентности излучения80использовалсяоптическийанализаторADVANTESTQ8347наосновеинтерферометра Майкельсона.2.1 Комбинированные источники света с колоколообразной формойспектра BroadLighter-860-G.Как известно, суперпозиция 2-х смещенных спектров гауссовой формы,близких по полуширине, позволяет при определенных условиях получить спектрколоколообразной формы, полуширина которого близка к сумме полуширинслагаемых спектров. Форма такого спектра слабо отличается от гауссовой, а«пьедестал» АКФ практически отсутствует. Именно такой подход былиспользованприисследованиипрототиповновыхдвухканальныхкомбинированных источников света на основе разработанных в первой главеСЛД-модулей с выводом излучения через ОВС.
Для объединения выходных ОВСприменялись серийные разветвители сплавного типа с коэффициентами деления50:50 или 40:60 для соответствующих центральных длин волн. Рис. 2.2.1иллюстрирует процесс оптимизации формы спектра выходного излучения одногоиз исследованных прототипов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
