Разница между длинами волн накачки 980 нм и 1480 нм

980 нм и 1480 нм — две наиболее часто используемые длины волн накачки для легированных эрбием оптических волокон (EDF). Основные различия между ними заключаются в механизме перехода энергетических уровней ионов эрбия (Er³⁺), эффективности преобразования энергии и адаптируемости к применению.

1. Temel mekanizma: Erbiyum iyonlarının emilme yolları ve enerji seviyelerinin geçişi farklıdır

Bu, özelliklerdeki sonraki tüm farklılıkları doğrudan belirleyen, aralarındaki en temel farktır:

> 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.

Dalga boyu > 1480 nm pompalama: "Rezonanssız dolaylı pompalamayı" ifade eder - 1480 nm fotonun enerjisi, Er³⁺ temel durumundan üst lazer enerji seviyesine doğrudan geçişe karşılık gelir. Bununla birlikte, böyle bir geçişin olasılığı düşüktür (enerji seviyesi eşleşmesinin zayıf olması) ve foton enerjisinin bir kısmı, "çoklu foton soğurulması" veya "enerji seviyesi gevşemesi" nedeniyle kaybolur. Lazer üretimi, Er³⁺'nin ⁴I₁₃/₂ enerji seviyesinde birikmesini gerektirir.

2. Pompalama verimliliği: 980 nm, 1480 nm'den önemli ölçüde yüksektir.

Verimlilikteki fark, mühendislik uygulamalarında dalga boyu seçiminin temeli olan "soğurma kesiti" ile doğrudan belirlenir:

> Absorpsiyon kesiti: Er³⁺ için 980 nm'deki absorpsiyon kesiti yaklaşık 2 × 10⁺ cm²'dir; bu, 1480 nm'dekinin (yaklaşık 0,8 × 10⁺ cm²) 2,5 katıdır. Aynı pompa gücünde, 980 nm dalga boyu, erbiyum katkılı fiberlerin enerji dönüşüm verimliliğini 2-3 kat artırabilir.

> Güç Yoğunluğu Gereksinimleri: 980 nm dalga boyu, doymuş pompalama için yalnızca daha düşük bir güç yoğunluğu (örn. 100 mW/mm²) gerektirirken 1480 nm dalga boyu, daha yüksek bir güç yoğunluğu (örn. 250 mW/mm²) gerektirir; bu da 1480 nm pompa kaynağı için daha yüksek güç tüketimi ve ısı dağıtma basıncıyla sonuçlanır.

3. Uygulama sınırlamaları: 980 nm dalga boyu "konsantrasyon söndürmeye" tabidir, 1480 nm dalga boyu ise yüksek katkılı fiberler için uygundur.

Her iki tip de erbiyum katkılı fiberlerin "doping konsantrasyonuna" duyarlıdır ve bu da uygulamalarını sınırlandırır:

> Недостаток длины волны 980 нм: из-за высокой эффективности поглощения, если концентрация Er³⁺ в волокне слишком высока (например, > 500 ppm), это приведёт к «концентрационному тушению» — соседние волокна Er³⁺ переносят энергию посредством безызлучательных переходов, что приводит к потерям энергии (проявляющимся в резком падении эффективности накачки и повышенном тепловыделении). Поэтому она подходит только для волокон с низкой и средней концентрацией легирования (100–300 ppm).

> 1480 nm dalga boyunun avantajı: düşük emme verimliliği, yüksek Er³⁺ konsantrasyonlarında (örn. 500–1000 ppm) bile konsantrasyonun söndürülmesinin daha az olası olduğu anlamına gelir. Bunun yerine, "yüksek katkılama" fiber uzunluğunu kısaltabilir (iletim kaybını azaltarak), onu minyatürleştirilmiş, yüksek düzeyde entegre pompa sistemleri (mikro-EDFA modülleri gibi) için uygun hale getirir.

4. Сценарии применения: Каждый из них имеет свою направленность, не имеет абсолютной замены.

Yukarıda belirtilen farklılıklara dayanarak, her iki seçeneğe ilişkin uygulama senaryoları oldukça bölümlendirilmiştir ve tamamen değiştirilemez: