2um TDFA 摻銩光纖放大器對1.6um的光進行放大實驗

一、2um TDFA放大器介紹 

1、方案中各元件詳情請點擊對應圖片：

我們筱曉采用1.95um的激光器作為種子源，用1.6um的激光器作為泵浦放大，泵浦功率要大一些，我們使用了L波段的EDFA放大器對1.6um的光進行放大。再把種子激光跟泵浦光通過波分復用器耦合在一起，輸入到一段2米長2um的摻銩光纖中，經過光纖吸收后，傳輸到2um的耦合器中，一分為二，把測量的譜在中紅外橫河AQ6377光譜儀上觀察波形。之后再利用Bristol 波長計觀察做出來的TDFA放大器自發輻射的光譜。

二、市場背景及應用

市場上的2um的激光器功率一般較低，在10mW以內，在搭建光路實驗中可能需要高功率輸出。比如測量CO2氣體,在實際應用中，激光在空氣中會被吸收掉部分，所以我們需要大功率輸出，也保證測量結果的準確性，這時候就需要我們使用放大器對光路進行一個放大作用，用一個低成本，便捷的方式完成實驗。我們可以把1mW的種子激光泵浦到164mW輸出，甚至能做到更大，可以滿足大部分實驗工作需求。

三、2um TDFA放大器技術原理

TDFA搭建原理圖

三價銩離子Tm+3有著豐富的能級結構，能夠吸收多種不同波長的泵浦光使離子進行躍遷，從而激發出不同波長的受激輻射光。其中，3H4-3F4的受激躍遷所輻射的激光波長范圍為1450-1500nm左右，正好可覆蓋S波段（1450-1520nm），其中心波長由基質和摻雜濃度等決定。因此就可以利用泵浦光將處于基態3H6的銩離子Tm+3抽運到激發態3H4實現粒子數反轉，再經S波段信號光誘發后使處于激發態3H4的Tm+3受激躍遷到3F4同時輻射出于信號光一樣的激光，實現S波段信號光的放大。

1. 2um TDFA的光譜圖

TDFA的輸出功率164mW時的光譜圖

2. 2um TDFA的功率曲線

我們可以看出，輸出的功率隨著泵浦功率的增加而增加，并在泵浦功率達到閾值后呈現線性變化，可以方便我們對輸出功率進行估值。

3. 2um TDFA的功率穩定性

我們實測功率波動4mW,功率穩定性在2%左右。

4. 2um TDFA放大器自發輻射光譜

 可以看出放大器自發輻射的譜寬有200nm，而且有大量吸收峰，尤其是水分子吸收。