Диссертация (1104695), страница 14
Текст из файла (страница 14)
3.2.7 демонстрирует зависимость этой величины от длины волны.Видно, что она принимает максимальное значение на длине волны 1085 нм, а ееширина по уровню 20 дБ (где мощность, сосредоточенная в пике, на два порядкапревышает суперлюминесцентный пьедестал) составляет 40 нм.101KS (дБ)252015101000Рис. 3.2.710251050 1075 1100Длина волны (нм)1125Соотношение интегральных мощностей усиленного сигнала исуперлюминесцентной составляющей при входном сигнале 2 мВт и постояннойвыходной мощности 20 мВт.НаРис.3.2.8представленыхронограммыресурсныхиспытанийрассматриваемого ПОУ в двухпроходном режиме при выходной мощности50 мВт. Приведенные кривые позволяют оценить срок службы величиной неменее, чем 10 000 часов. Это дало возможность приступить к выпуску новоймодели ПОУ-модуля - SOA-542 (см.
приложение). Ближайшим аналогом этогоприбора является ПОУ-модуль на основе наногетероструктуры с квантовымиточками в активном слое – модель SOA-1060-100-PM-24dB производстванемецкой компании INNOLUME GmbH. Серьёзным преимуществом SOA-542является то, что он обладает в 3 раза более низким рабочим током инжекции.Выходная мощность (отн. ед.)1021,051,000,950,900Рис.
3.2.84008001200Время (ч.)1600Хронограммы ресурсных испытаний.Заключение.Разработан и внедрён в серийное производство новый тип ПОУ-модуляповышенной мощности и широкополосности. В Табл. 3.2.2 представленыосновные технические характеристики данного прибора.ПараметрЗначениеМаксимальный ток накачки, мА160Напряжение, В2,5Максимальная выходная мощность, дБм13Центральная длинна волны λc, нм1060Максимальная ширина контура усиления по уровню-3 дБ, нм75Спектральный Ripple, дБ<0.1Максимальное оптическое усиление (G), дБ25Табл.
3.2.2 Основные параметры разработанного ПОУ-модуля SOA-542.1033.2 Быстроперестраиваемый лазер на основе разработанного ПОУиакустооптическогофильтравовнешнемкольцевомоптоволокном резонатореНиже приводятся результаты исследования перестраиваемого лазера, вкотором ПОУ-модуль, описанный в разделе 1 данной главы исполнял рольактивного элемента. Внешний резонатор лазера был построен на основеоптоволокна с сохранением поляризации Corning PANDA 980. В качествеспектрально-селективногоэлементабылиспользованакустооптическийперестраиваемый фильтр (АОПФ), с квазиколлинеарным взаимодействиемоптической и акустической волн, подобный описанному в [116]. Хотя АОПФобладаетотносительнокрупнымигабаритамииотносительнонизкимбыстродействием, он имеет по сравнению с другими селективными элементамиперестраиваемых лазеров неоспоримое преимущество – высокую точность ивоспроизводимость навязываемой длины волны генерации, которая определяетсячастотой управляющего электронного ВЧ-генератора.
В отличие от схем,описанных в [84], в данной работе был использован кольцевой оптоволоконныйрезонатор, содержащий совмещенный с АОПФ оптический изолятор, которыйобеспечивал однонаправленную генерацию. Такая схема позволяет получитьболее высокую выходную мощность, чем линейные схемы, в которых ПОУработает в двухпроходном режиме. Исследованы два типа кольцевых схем,отличающихсярасположениемвыходногооптоволоконногоразветвителя(Рис. 3.3.1).
При оптимизации схем были использованы широкополосныеразветвители РМТС-06 (AFR Ltd.) c коэффициентами деления 50:50, 30:70 и20:80.Оптимальноесоотношениемеждупороговымтокомивнешнейэффективностью получено для второго из них. В схеме 1-го типа он располагаетсяпосле АОПФ, в схеме 2-го типа – непосредственно после ПОУ. Преимуществопервой схемы – «чистый» спектр выходного излучения (SMS>55 дБ). Втораясхема позволяет реализовать более высокую выходную мощность, однако приэтом в спектре выходного излучения присутствует суперлюминесцентный«пьедестал», высота которого изменяется при перестройке лазера.
Отметим, что104для многих практических применений величина SMS на уровне 30-40 дБ являетсяприемлемой.Рис. 3.3.1Два типа кольцевых схем, отличающихся расположениемвыходного оптоволоконного разветвителя (1 – ПОУ-модуль; 2 – АОПФ;3 – оптический изолятор; 4 – разветвитель 30:70; 5 – контроллер; 6 – фотодиодмонитор системы АКМ).105В частности, упомянутые во введении перестраиваемые лазеры на основеЛД с просветленной гранью также не свободны от этого недостатка. Кроме того,дляниххарактернакусочно-непрерывнаяперестройка,тогдакакрассматриваемые схемы обеспечивают непрерывную перестройку в пределах всейполосы усиления ПОУ.На Рис. 3.3.2 представлены Вт-А характеристики лазеров обоих типов принастройке АОПФ на длину волны 1060 нм.
Отметим, что схема 2-го типа даетВыходная мощность, дБм2.5-кратный выигрыш по внешней эффективности.20215101500Рис. 3.3.250100150Ток усилителя (мА)200Вт-А характеристики лазеров обоих типов.Перестроечные кривые лазеров в режиме АКМ при различных уровняхвыходной мощности изображены на Рис.
3.3.3. Ток инжекции был ограниченвеличиной 200 мА, при которой ПОУ-модуль прошел ресурсные испытания. Каки следовало ожидать, с уменьшением выходной мощности диапазон спектральнойперестройки увеличивается.106Ток инжекции ПОУ (мА)2503мВт2005мВт1501001мВт50100010401080Длина волны (нм)а.1120Ток инжекции ПОУ (мА)25020020 мВт15010010 мВт501000104010801120Длина волны, нмб.Рис. 3.3.3Перестроечные кривые лазеров типа 1 (а) и типа 2 (б) в режимеАКМ при различных уровнях выходной мощности.107На Рис. 3.3.4 представлены типичные спектры выходного излучениялазеров. У лазеров 1-го типа относительный уровень фона не превышал -55 дБ ибыл ниже чувствительности использованного спектрометра ADVANTEST-Q8347.0Интенсивность (дБ)-10-20-30-40-50-60-701058105910601061Дина волны (нм)а.1062105910601061Дина волны (нм)б.1062Интенсивность (дБ)0-10-20-30-40-50-60-701058Рис. 3.3.4 Типичные спектры выходного излучения лазеров типа 1 (а) и типа2 (б).108У лазеров 2-го типа величина SMS изменялась в пределах 30-50 дБ приспектральной перестройке и изменении уровня выходной мощности (Рис.
3.3.5).Контроллер ПОУ и АОПФ обеспечивал ручную перестройку с точностью 0.05 нмили свипирование длины волны по линейном закону в заданном диапазоне соскорость до 104 нм/сек. При этом мгновенная ширина линии не превышала 0.1 нм.Проведенные исследования позволили значительно усовершенствовать ранеевыпускавшуюся модель перестраиваемого лазера BroadSweeper-1060, в которомбыли использованы менее эффективный ПОУ и линейная схема внешнегорезонатора.5520 мВтSMS (дБ)50454010 мВт3530100010401080Длина волны (нм)1120Рис. 3.3.5 Зависимость величины SMS от длины волны лазера типа 2.ЗаключениеПроведённые исследования легли в основу разработки и внедрения впроизводство новой серии приборов BroadSweeper-1060, превосходящих старуюмодель по полосе спектральной перестройки и по выходной мощности.109ПриложениеП.1 Спецификации на приборы, разработанные в рамках даннойдиссертационной работы.Спецификации широкополосных СЛД с колоколообразной формой спектра(SLD-34-MP, SLD-34-MP):110111Спецификация СЛД с центральной длиной волны 840 нм и выходнойнепрерывной мощностью до 100 мВт (SLD-340-UHP):112Спецификация комбинированного источника излучения с колоколообразнойформой спектра (BroadLighter D-860-G):113Спецификация двухканального комбинированного источника излученияповышенной широкополосности нечувствительного к оптической обратной связи(BroadLighter D-880-MP):114Спецификация широкополосного ПОУ-модуля с центральной длиной волныспектра усиления 1060 нм (SOA-542):115Спецификации перестраиваемых лазеров серии BroadSweeper-1060:116117П.2 СЛД – модули с центральной длиной волны 1300 нм,работоспособные при температуре окружающей среды от –55 оСдо +125 оС.Длянекоторыхпрактическихприменений(например,дляволоконнооптическихгироскопов)востребованыСЛД-модулисвыводомизлучения через ОВС, обладающие широким диапазоном рабочих температур.Насколько нам известно, коммерчески доступные образцы обладают предельнойрабочей температурой 85оС.
Для поддержания постоянной мощности испектральных характеристик при температуре окружающей среды от –55 оС до+125оСпотребоваласьразработкаохлаждаемогомодуляспециальнойконструкции.Для этого использовались недавно разработанные СЛД спектральногодиапазона 1300 нм [117], которые позволили получить достаточную оптическуюмощностьоколо1 мВтпринаименьшейпотребляемоймощностии,соответственно, наименьшем тепловыделении.
Такая оптическая мощность былаполучена при токах меньше 100 мА и потребляемой мощности не больше 0.2 Вт.Образцы СЛД имели традиционную конструкцию. Ось гребневидного волноводадлиной 1000 мкм и шириной 4 мкм имела наклон 12˚ по отношению к нормали кторцевым граням кристалла, на которые были нанесены антиотражающиепокрытия. Типичный спектр и Вольт-Амперная характеристика такого СЛДпредставлены на Рис. П.2.1.Интенсивность (отн. ед.)Выходная мощностьчерез ОВС (мВт)1,61,20,80,40,00Рис. П.2.13060Ток накачки (мА)а.Типичная901,000,750,500,250,001250Вольт-Ампернаяизлучения (б) использованного СЛД.127513001325Длина волны (нм)б.характеристика(а)1350испектр118Для температур выше 85оС нельзя использовать традиционный ОВСCorning SMF-28 и защитную трубку (при таких температурах произойдётоплавление всей органики).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
