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.
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.
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.
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).
Исходя из упомянутых выше различий, сценарии применения обоих вариантов сильно сегментированы и не могут быть полностью заменены:
| Тип сценария | Предпочтительная длина волны | Основная причина |
| EDFA med høy forsterkning for korte avstander (f.eks. datasentre) | 980nm | Высокая эффективность и высокий коэффициент усиления достигаются при малой мощности, что снижает энергопотребление устройства |
| EDFA с низким уровнем шума на большие расстояния (например, подводные оптические кабели) | 980nm | Совместимость с высоколегированными волокнами позволяет сократить длину волокна (уменьшить потери при передаче), а накопление шума замедляется на больших расстояниях |
| Miniatyrsensorsystemer (f.eks. DTS) | 980nm | Kan operere med lav effekt, kompakt størrelse, egnet for innebygde systemer |
| Распределенные датчики на большие расстояния (например, мониторинг нефте- и газопроводов) | 1480nm | Хорошая совместимость с высоколегированными волокнами, меньшее затухание сигнала |
| Мощный волоконный лазер | 980nm | Høy energikonverteringseffektivitet reduserer antallet pumpekilder, og reduserer systemets kompleksitet |