Разница между длинами волн накачки 980 нм и 1480 нм

980 nm og 1480 nm er de to mest almindeligt anvendte pumpebølgelængder for erbium-doterede optiske fibre (EDF). De vigtigste forskelle mellem dem er energiniveauovergangsmekanismen for erbiumioner (Er³⁺), energiomdannelseseffektivitet og tilpasningsevne til anvendelse.

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

Dette er den mest grundlæggende forskel mellem dem, der direkte bestemmer alle efterfølgende forskelle i egenskaber:

> Накачка 980 нм: относится к «прямой резонансной накачке» — энергия фотона 980 нм точно соответствует прямому переходу из основного состояния в метастабильное состояние Er³⁺. Практически вся энергия фотона поглощается без промежуточных потерь энергии на энергетических уровнях. После поглощения Er³⁺ быстро безызлучательно переходит на верхний уровень энергии лазера, в конечном итоге испуская фотоны коммуникационной полосы с длиной волны 1550 нм посредством вынужденного излучения.

Bølgelængde > 1480 nm pumpning: Refererer til "ikke-resonant indirekte pumpning" - energien af ​​en 1480 nm foton svarer til en direkte overgang fra Er³⁺ grundtilstanden til det øvre laserenerginiveau. Sandsynligheden for en sådan overgang er imidlertid lav (dårlig energiniveautilpasning), og en del af fotonenergien går tabt på grund af "multifotonabsorption" eller "energiniveaurelaksation". Lasergenerering kræver akkumulering af Er³⁺ ved energiniveauet ⁴I₁₃/₂.

2. Pumpeeffektivitet: 980nm er væsentligt højere end 1480nm.

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

> Сечение поглощения: сечение поглощения на длине волны 980 нм для Er³⁺ составляет приблизительно 2 × 10⁺ см², что в 2,5 раза больше, чем на длине волны 1480 нм (примерно 0,8 × 10⁺ см²). При той же мощности накачки длина волны 980 нм может повысить эффективность преобразования энергии в легированных эрбием волокнах в 2–3 раза.

> Krav til effekttæthed: 980 nm bølgelængden kræver kun en lavere effekttæthed (f.eks. 100 mW/mm²) til mættet pumpning, hvorimod 1480 nm bølgelængden kræver en højere effekttæthed (f.eks. 250 mW/mm²), hvilket resulterer i et højere strømforbrug på 180 nm til pumpen.

3. Anvendelsesbegrænsninger: 980 nm bølgelængden er underlagt "koncentrationsslukning", mens 1480 nm bølgelængden er velegnet til højt doterede fibre.

Begge typer er følsomme over for "dopingkoncentrationen" af erbium-doterede fibre, hvilket begrænser deres anvendelse:

> Ulempe ved 980 nm bølgelængden: på grund af den høje absorptionseffektivitet, hvis koncentrationen af Er³⁺ i fiberen er for høj (f.eks. > 500 ppm), vil det føre til "koncentrationsslukning" - nabo Er³⁺ fibre overfører energi gennem ikke-strålende energitab, hvilket fører til et kraftigt energitab i pumpen, hvilket medfører kraftige energitab i pumpen. varmeudvikling). Derfor er den kun egnet til fibre med lave til middel dopingkoncentrationer (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. Сценарии применения: Каждый из них имеет свою направленность, не имеет абсолютной замены.

Baseret på de ovenfor nævnte forskelle er applikationsscenarierne for begge muligheder stærkt segmenterede og kan ikke erstattes fuldstændigt: