Диссертация (1104695), страница 12
Текст из файла (страница 12)
В данном случае суммировалось излучение 2-хмодулей на основе СЛД типа II и типа IV с La=1100 мкм (см. Табл. 1.1.2). Формойрезультирующего спектра можно в широких пределах управлять, изменяя токиинжекции и рабочие температуры СЛД, а также используя ОВС-разветвители сразличными зависимостями коэффициента деления от длины волны. Врассматриваемом случае ставилась задача получения «чистой» АКФ примаксимальной достижимой ширине спектра и PSM > 5,0 мВт.Интенсивность (отн. ед.)811,001230,750,500,250,00775 800 825 850 875 900 925 950Длина волны (нм)а.АКФ (отн.
ед.)1,000,750,500,250,00-601 2-40-2002034060Оптическая разность хода (мкм)б.Рис. 2.2.1Суперпозиция спектров излучения СЛД типа II и типа IV вразличных рабочих режимах (а) и соответствующие центральные пики АКФ (б).82ВТабл.2.2.1реализованныхпрототипов.колоколообразнойвыпускаемыхприведеныформеприборовосновныеУказанныеспектрасериитехническиекомбинацииреализованыBroadLighterхарактеристикипараметроввпервые.Срединаибольшейприсерийнопопулярностьюпользуется модель D-840-НР с полушириной спектра около 100 нм. На Рис.
2.2.2представлены спектры излучения и АКФ этого прибора и новой модели(предварительное наименование – D-860-G, см. приложение). Есть все основанияполагать, что для ОКТ-систем новый прибор окажется предпочтительным.Типы СЛДPSMλm∆λLC(мВт)(нм)(нм)(мкм)9003.0830709.811008.08306510.57001.08301006.911007.0860809.21300208607010.5La (мкм)I + III + IIIII + IVТабл. 2.2.1 Примерыосновныххарактеристиккомбинированныхисточников света с колоколообразной формой спектра на основе разработанныхСЛД.Интенсивность (отн.
ед.)831,000,750,500,250,00780 800 820 840 860 880 900 920 940Длина волны (нм)а.АКФ (отн. ед.)1,000,750,500,250,00-60Рис. 2.2.2-40 -200204060Оптическая разность хода (мкм)б.Спектры выходного излучения (а) и центральные пики АКФ (б)серийного источника модели BroadLighter D-840 (пунктир) и новой модели(предварительно – D-860-G).842.2 BroadLighter-880-MPДанныйразделпосвящённовомусверхширокополосномукомбинированному двухканальному источнику излучения на основе ранееизученных широкополосных СЛД спектрального диапазона 750-1050 нм. Дляпервого канала использовался усовершенствованный СЛД-модуль на основеSLD-351-MP с центральной длиной волны 820 нм, спектр которого представленна Рис.
2.3.1 (а). Во втором канале был использован модуль на основеSLD-471-MP с центральной длиной волны 920 нм. Его спектр показан наРис. 2.3.1 (б). Широкополосность спектров использованных СЛД позволилаполучить спектр шириной около 200 нм при неоднородностях примерно 2 дБ,представленный на Рис. 2.3.2.Широкая полоса и короткая медианная длина волны вкупе с достаточнонизкой степенью неоднородности спектра позволили получить приемлемую АКФИнтенсивность (отн.
ед.)Интенсивность (отн. ед.)с шириной центрального пика 3,6 мкм (Рис. 2.3.3).1,000,750,500,250,00750800850 900 950 1000 1050Длина волны (нм)а.Рис. 2.3.11,000,750,500,250,00750800850 900 950 1000 1050Длина волны (нм)б.Типичные спектры излучения СЛД, использованных в составеприбора BroadLighter D-880-MP. SLD-351-MP (a), SLD-471-MP (б).Интенсивность (отн. ед.)85Рис. 2.3.21,000,750,500,250,00750800850 900 950 1000 1050Длина волны (нм)Суммарный спектр излучения комбинированного источникаизлучения BroadLighter D-880-MPВ Табл. 2.3.1 представлены основные технические характеристикиполученного источника света.ПараметрыТипичныезначенияВыходная мощность через одномодовое волокно, мВт1.5Центральная длина волны, нм880Полуширина спектра, нм200Остаточная модуляция модами Фабри-Перо, %0.5Спектральные неоднородности, %40Долгосрочная стабильность, %±0.5Краткосрочная стабильность, %±0.1Табл.
2.3.1 Основные технические характеристики прибора BroadLighterD-880-MP (см. приложение)Функция гогерентности (10log) (дБ)Центральный пик АКФ (отн. ед.)86Рис. 2.3.31,000,750,500,250,00-40-2002040Оптическая разность хода (мкм)а.0-5-10-15-20-25-30-35-20-1001020Оптическая разность хода (мм)б.АКФ излучения источника света BroadLighter D-880-MP:центральный пик (а), панорамный вид (б).87Для определения долгосрочной стабильности измерения проводилиськаждую минуту в течение 8 часов с временем интеграции 100 мс, а дляопределения краткосрочной стабильности – каждую секунду в течение 15 минут свременем интеграции также 100 мс.
Все измерения начинались после одного часапрогрева при температуре окружающей среды 22 ± 0,5 °С.Благодаря небольшой выходной мощности (малому оптическому усилению)использованных СЛД прибор получился практически невосприимчивым кобратной связи. И если в большинстве комбинированных источников излучениясерии BroadLighter обязательно требуется наличие выходного оптическогоизолятора, то для новой разработанной модели такой необходимости нет,следовательно, прибор становится меньше, легче и дешевле.
На Рис. 2.3.4продемонстрировано, что форма спектра излучения и центрального пика АКФпрактически не меняется при наличии положительной обратной связи в −14 дБ(4%), образованной отражением от прямого скола на торце выходногооптического волокна.
Выходная мощность при этом уменьшается всего на 3-4 %(Рис2.3.5(а)).Обычноприборыданнойсерииработаютврежимеавтоматического контроля мощности (АКМ), в котором подстройка токовинжекции контролируется с помощью встроенных в СЛД-модули фотодиодов.При обратной связи в 4% фототок может вырасти достаточно сильно (Рис. 2.3.5(б)), что при подстройке тока приведёт к серьёзному искажению спектра. Длярешения данной проблемы можно или работать в режиме автоматическогоконтроля тока (АКТ) или же вместо встроенных контролирующих фотодиодовиспользовать волоконные датчики мощности на выходе модулей.
Так каквыходная мощность меняется незначительно, то спектр практически не будетискажаться. Помимо экспериментов с обратной связью на прямом сколе, такжепроводились испытания при большем уровне обратной связи. Схема дляподобного измерения представлена на рисунке 2.3.6. Излучение от источникаразделялось широкополосным 50:50 оптоволоконным разветвителем, в итоге 50%мощности шло в выходной световод и в зависимости от настройки аттенюатора88до 15% мощности могло возвращаться в BroadLighter.
Эксперимент показал, чторассматриваемый источник света практически невосприимчив даже к 15%обратной связи. На Рис 2.3.7 продемонстрированы спектры излучения безИнтенсивность (отн. ед.)1,000,750,500,250,00750800850 900 950 1000 1050Длина волны (нм)а.1,000,750,500,250,00-40-2002040Оптическая разность хода (мкм)в.Центральный пик АКФ, отн. ед.Центральный пик АКФ, отн.
ед.Интенсивность (отн. ед.)обратной связи и с 15% отражением.1,000,750,500,250,00750800850 900 950 1000 1050Длина волны (нм)б.1,000,750,500,250,00-40-2002040Оптическая разность хода (мкм)г.Рис. 2.3.4 Спектры излучения и соответствующие центральные пики АКФпри наличии обратной связи (соответственно (а) и (в)) и без неё ((б) и (г)).0,41,6121,20,80,40,0Ток фотодиода, мАВыходная мощность (мВт)8920,30,210,10,0025 50 75 100 125 150 175 200Ток накачки (мА)а.025 50 75 100 125 150 175 200Ток накачки, (мА)б.Рис. 2.3.5 Ватт-Амперные характеристики (а) и зависимости фототока оттока накачки (б) при наличии 4% обратной связи (2) и без неё (1).Фотодиод50:50РазветвительBroadLighterАттенюаторРис. 2.3.6ЗеркалоR=93%Схема для измерения характеристик источника излучения приуровнях обратной связи до 15%.Интенсивность (отн.
ед.)Интенсивность (отн. ед.)901,000,750,500,250,00750800850 900 950 1000 1050Длина волны (нм)а.1,000,750,500,250,00750800850 900 950 1000 1050Длина волны (нм)б.Рис. 2.3.7 Спектр излучения без обратной связи (а) и с 15% отражением (б).Малая мощность хоть и позволяет практически игнорировать возможнуюобратную связь, но при этом может негативно сказаться на относительном шумеинтенсивности (RIN), который определяется, как:RIN =∆N2N02,(2.2.1)где <∆N>2 – средняя квадратичная флуктуация числа фотонов наединичный частотный интервал, а <N0>2 – квадрат среднего числа фотонов.На практике необходимо добиваться минимизации значения RIN, котороенегативно сказывается на соотношении сигнал-шум. Измерения же этой величиныпоказали, что новый прибор имеет RIN на уровне -140 дБ/Гц (Рис. 2.3.8), чтосоответствуетуровнюбольшинстваприборовтакогокласса.Измеренияпроводились с помощью быстродействующего фотодиода, и радиочастотногоанализатора спектра Rohde & Schwarz FS3.
Расчёт производился по формуле(2.2.2) приведённой ниже.91SRIN = 10 ∗ log(10 S c − 10 ф ) − 2qI ф RЭ ∆fI ф2 RЭ,(2.2.2)где Sc и Sф – уровни шума сигнала и фона соответственно, q – зарядэлектрона, Iф – ток, протекающий через фотодиод, Rэ – суммарное сопротивлениена входе спектроанализатора, ∆f – полоса частот в которой измерялся шум.Относительная мощностьшума (дБ/Гц)(член 2q Iф Rэ ∆f – описывает дробовой шум в системе)-40-60-80-100-120-140-1600,00,20,40,60,8Частота (МГц)1,0Рис.
2.3.8 Относительная мощность шума в полосе частот от 0 до 1 МГц.Прибор может быть реализован в двух модификациях: в традиционноймодификации с питанием от сети переменного тока напряжением 110В или 220Ви в миниатюрной модификации с питанием от постоянного напряжения +5В. Вобоих вариантах включение прибора может осуществляться вручную илидистанционно через интерфейс RS-232. Этот интерфейс также позволяетосуществлять контроль рабочих режимов СЛД-модулей.92Глава 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
