Forskjellen mellom 980 nm og 1480 nm pumpebølgelengder

980 nm og 1480 nm er de to mest brukte pumpebølgelengdene for erbium dopede optiske fibre (EDF). Hovedforskjellene mellom dem er energinivåovergangsmekanismen til erbiumioner (Er³⁺), energikonverteringseffektivitet og tilpasningsevne til bruk.

1. Основной механизм: Различаются пути поглощения ионов эрбия и перехода энергетических уровней

Это наиболее фундаментальное различие между ними, непосредственно определяющее все последующие различия в характеристиках:

> 980 nm pumping: Refererer til "direkte resonanspumping" - energien til 980 nm fotonet tilsvarer nøyaktig den direkte overgangen fra grunntilstanden til den metastabile Er³⁺-tilstanden. Nesten all fotonets energi absorberes uten mellomliggende energitap på energinivåer. Når det først er absorbert, går Er³⁺ raskt over ikke-strålende til det øvre laserenerginivået, og sender til slutt ut kommunikasjonsbåndfotoner ved 1550 nm via stimulert emisjon.

Накачка с длиной волны > 1480 нм: относится к «нерезонансной непрямой накачке» — энергия фотона с длиной волны 1480 нм соответствует прямому переходу из основного состояния Er³⁺ на верхний уровень энергии лазера. Однако вероятность такого перехода мала (плохое согласование уровней энергии), и часть энергии фотона теряется из-за «многофотонного поглощения» или «релаксации уровней энергии». Для генерации лазера требуется накопление Er³⁺ на уровне энергии ⁴I₁₃/₂.

2. Эффективность накачки: 980 нм значительно выше, чем 1480 нм.

Разница в эффективности напрямую определяется «сечением поглощения», которое является основой выбора длины волны в инженерных приложениях:

> Absorpsjonstverrsnitt: Absorpsjonstverrsnittet ved 980 nm for Er³⁺ er omtrent 2 × 10⁺ cm², som er 2,5 ganger det ved 1480 nm (omtrent 0,8 × 10⁺ cm²). Ved samme pumpeeffekt kan 980 nm bølgelengden forbedre energikonverteringseffektiviteten til erbium-dopete fibre med 2–3 ganger.

> Krav til krafttetthet: Bølgelengden på 980 nm krever bare en lavere effekttetthet (f.eks. 100 mW/mm²) for mettet pumping, mens bølgelengden på 1480 nm krever en høyere effekttetthet (f.eks. 250 mW/mm²), noe som resulterer i et høyere strømforbruk på 180 nm² og 180 pumpetrykk.

3. Bruksbegrensninger: Bølgelengden på 980nm er gjenstand for "konsentrasjonsavkjøling", mens bølgelengden på 1480nm er egnet for høyt dopede fibre.

Оба типа чувствительны к «концентрации легирования» волокон, легированных эрбием, что ограничивает области их применения:

> Ulempen med bølgelengden på 980 nm: på grunn av den høye absorpsjonseffektiviteten, hvis konsentrasjonen av Er³⁺ i fiberen er for høy (f.eks. > 500 ppm), vil det føre til "konsentrasjonsslokking" - nabo-Er³⁺-fibre overfører energi gjennom ikke-strålende energitap og fører til kraftige energitap i pumpeeffekter (som fører til kraftige energitap i pumpen). varmeutvikling). Derfor er den kun egnet for fibre med lave til middels dopingkonsentrasjoner (100–300 ppm).

> Преимущество длины волны 1480 нм: низкая эффективность поглощения означает, что даже при высокой концентрации Er³⁺ (например, 500–1000 ppm) концентрационное тушение менее вероятно. Вместо этого «высокое легирование» может укоротить длину волокна (уменьшая потери при передаче), что делает его пригодным для миниатюрных, высокоинтегрированных систем накачки (таких как микро-EDFA-модули).

4. Applikasjonsscenarier: Hver av dem har sitt eget fokus og har ingen absolutt erstatning.

Исходя из упомянутых выше различий, сценарии применения обоих вариантов сильно сегментированы и не могут быть полностью заменены: