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1,5-µm-Band-Einzelfrequenz-Faserlaser

2023-02-08
Einzelfrequenzlaser auf Basis von Er3+-dotierten oder Er3+/Yb3+-kodotierten Verstärkungsfasern arbeiten hauptsächlich im 1,5-µm-Band (C-Band: 1530–1565 nm) und einem Teil des L-Bands (1565–1625 nm). Seine Wellenlänge liegt im C-Fenster der Glasfaserkommunikation, weshalb der 1,5-µm-Band-Einzelfrequenz-Faserlaser mit schmaler Linienbreite und geringem Rauschen für die kohärente optische Kommunikation sehr wichtig ist. Es wird in der hochauflösenden Sensorik, im optischen Frequenzbereichsreflektometer, im Laserradar und in anderen Bereichen eingesetzt und bietet ebenfalls ein breites Anwendungsspektrum.
Der augensichere L-Band-Einzelfrequenz-Faserlaser kann in der hochauflösenden Molekularspektroskopie, Lidar, Hochleistungspumpquelle für Tm3+-dotierte Laser und nichtlineare Frequenzumwandlung sowie in anderen Bereichen eingesetzt werden.
(1) 1,5-µm-Band-CW-Einzelfrequenz-Faserlaser
Im Hinblick auf eine kontinuierliche Einzelfrequenz-Laserleistung mit einer Wellenlänge von etwa 1,6 µm kann die MOPA-Struktur zur Verstärkung der 1,6 µm Einzelfrequenz-Faserlaser-Seedquelle verwendet werden. Die mit Feldbereich Er3+/Yb3+ kodotierte polarisationserhaltende Doppelmantelfaser erzielte eine kontinuierliche Einzelfrequenz-Laserleistung von 1603 nm mit einer Leistung von 15 W, einer Linienbreite von 4,5 kHz und einem Polarisationsauslöschungsverhältnis von mehr als 23 dB.

Im Hinblick auf die kontinuierliche Einzelfrequenz-Laserleistung mit hoher Leistung kann die MOPA-Struktur im Jahr 2016 zur Verstärkung der Einzelfrequenz-Faserlaser-Seed-Quelle verwendet werden. Dotierte Doppelmantelfaser, ein kontinuierlicher Einzelfrequenz-Laserausgang von 1560 nm mit einer Leistung von 207 W und einem Steigungswirkungsgrad von 50,5 % wurde erhalten. Dies ist die höchste bisher gemeldete Leistung des auf der MOPA-Struktur basierenden Einzelfrequenzlasers im 1,5-µm-Band. Das experimentelle schematische Diagramm und das Leistungskurvendiagramm sind in Abbildung 4 bzw. Abbildung 5 dargestellt.


Schematische Darstellung eines Hochleistungs-Einzelfrequenz-Faserverstärkers mit Er3+/Yb3+-Kodotierung


Ausgangsleistungskurve von Hochleistungs-EYDFA, gepumpt bei 940 nm


Im Hinblick auf die Unterdrückung von Einzelfrequenz-Laserrauschen kann die MOPA-Struktur aus zweistufigen Faserverstärkern verwendet werden, um die durch Intensitätsrauschen unterdrückte Einzelfrequenz-Faserlaser-Seedquelle und einen rauscharmen 1550 mit einer Leistung zu verstärken von 23 W und einer Linienbreite von weniger als 1,7 kHz erreicht werden. Bei der kontinuierlichen Einzelfrequenz-Laserleistung im Nanometerbereich beträgt das relative Intensitätsrauschen im Frequenzband von 0,1–50 MHz nur -150 dB/Hz bei 0,5 mW, was nahe an der Grenze des Quantenrauschens liegt.


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