Волоконні бреггівські решітки (FBG) широко використовуються в різних додатках, що вимагають високої точності та стабільності довжини хвилі для напівпровідникових лазерних діодів. FBG пропонують численні переваги, включаючи високу термічну стабільність, легкість інтеграції та велику універсальність, усі з яких детально описано в цій статті.
Лазери з вузькою шириною лінії та стабільною довжиною хвилі відіграють вирішальну роль у багатьох галузях, таких як зондування, лікування, спектральний аналіз, зображення та телекомунікації. Незважаючи на те, що лазери з розподіленим рефлектором Брегга (DBR) і лазери з розподіленим зворотним зв’язком (DFB) забезпечують чудову продуктивність, вартість їх виробництва вища, ніж у лазерних діодів Фабрі-Перо (FP), оскільки вони потребують індивідуального тестування перед упаковкою.
Крім того, у порівнянні з хвилевідними гратами, що використовуються в лазерах DFB і DBR, FBG забезпечують чудову стабільність і точність довжини хвилі. Об’ємні брегговські решітки (VBG) можуть служити альтернативою FBG у певних додатках, але FBG мають переваги в термічній стабільності, простоті інтеграції та універсальності.
Напівпровідникові лазери накачування високої вихідної потужності зі стабільною довжиною хвилі відіграють ключову роль у сучасних волоконних лазерах, волоконних підсилювачах і волоконних підсилювачах Рамана. Оскільки середовища лазерного підсилення дуже чутливі до коливань довжини хвилі накачки, напівпровідникові лазери накачки зі стабілізованою довжиною хвилі FBG стали основним рішенням на ринку.
Рисунок 1 ілюструє структуру типового лазерного модуля накачування з блокуванням довжини хвилі FBG. У таких додатках FBG нанесено на волокно кіски лазера накачування, зазвичай розташоване на відстані від 50 см до 2 м від лазерного чіпа.
У системі використовуються колімаційні оптичні компоненти або лінзовані волоконно-волоконні кіски для ефективного переведення світла, що випромінюється від напівпровідникового лазерного чіпа, в одномодовий кіску.
Волоконна бреггівська решітка створює зовнішній механізм зворотного зв’язку, ефективно стабілізуючи довжину хвилі лазера поблизу центральної довжини хвилі FBG і звужуючи спектральну ширину вихідного сигналу лазера. Таким чином лазерний модуль насоса забезпечує як високу ефективність насоса, так і чудову стабільність.
Рисунок 1. Насосний модуль FBG
Створення лазера із зовнішнім резонатором із використанням волоконно-брегговської решітки (FBG) є економічно ефективним рішенням для підвищення продуктивності недорогих лазерів. Як показано на малюнку 1, FBG вписаний у волоконний пігтейл, зазвичай близько до випромінюючого чіпа, утворюючи зовнішній резонаторний лазер.
Порівняно зі звичайними лазерними діодами Фабрі-Перо, лазери із зовнішнім резонатором на основі FBG мають не лише вужчу ширину лінії, але й демонструють сильніше придушення дрейфу довжини хвилі, спричиненого коливаннями температури або струму приводу — двох загальних факторів, що спричиняють зміни продуктивності лазерних діодів.
Щоб забезпечити ефективну та надійну фіксацію довжини хвилі або стабілізацію лазерних діодів, виробники лазерів повинні вибирати FBG, які відповідають основним характеристикам продуктивності.
Виробники лазерних діодів також повинні вибирати надійних і технічно зрілих постачальників FBG, які можуть запропонувати широкий вибір довжин хвиль і конфігурацій, включаючи тип волокна, поляризаційне (PM) або неполяризаційне волокно, розміри тощо.
Завдяки високій термічній стабільності, відмінній сумісності з інтеграцією, універсальності для багатьох сценаріїв і можливості точного контролю довжини хвилі, волоконно-брегговська решітка (FBG) стала основним компонентом для високоточної фіксації довжини хвилі та стабілізації в різних застосуваннях напівпровідникових лазерів. FBG забезпечує точне фіксування довжини хвилі та звуження ширини лінії за рахунок оптимізації зовнішнього механізму зворотного зв’язку, одночасно ефективно протистоячи зовнішнім завадам, таким як температура та коливання струму приводу.
Авторське право @ 2020 Shenzhen Box Optronics Technology Co., Ltd. – Китайські волоконно-оптичні модулі, виробники оптоволоконних лазерів, постачальники лазерних компонентів. Усі права захищено.
