Transcript Laserové vysilače s vnějším rezonátorem

Laserové vysilače s vnějším rezonátorem
 Rozdělení podle typu technologie:
Laser s vláknovou Braggovou optickou
mřížkou-(FGL-ECL
fiber
Bragg
grating
external cavity laser)
je tvořen SOA se
zadním reflektorem a vláknovou optickou
mřížkou ve formě ferrule, která tvoří druhé
zrcadlo ECL
Laser s hybridně integrovanou optickou
mřížkou-(HI-ECL hybrid integrating external
cavity laser ) je tvořen SS-LD (spot-size LD)
navázanou na planární optický vlnovod
realizovaný jako PLC (planar lightwave
circuit) na Si s Braggovskou mřížkou
vytvořenou UV zářením
Laserové vysilače s vnějším
rezonátorem
 Vlastnosti:

Velmi úzká spektrální pološířka daná použitím
vnějšího rezonátoru
( řádově stovky kHz ), nízký šum RIN < -160 dB/Hz,
nízká teplotní závislost vlnové délky kolem 10 pm/K
 Nevýhodou je nemožnost přelaďování a náročné
mechanické provedení ( rozdílná teplotní závislost )
 Použití:
Zdroje záření pro optické přenosové systémy
DWDM se vzdáleností kanálů méně než 25 GHz.
Laserové vysilače s vnějším
rezonátorem
Laser s vnějším rezonátorem realizovaným FBG lit. [ 5 ]
Laserové vysilače s vnějším rezonátorem
FEC-LD natsavení spektrálního maxima lit. [ 5 ]
Laserové vysilače s vnějším rezonátorem
Laser s hybridně integrovanou optickou mřížkou HI-ECL lit. [ 6 ]
Laserové vysílače s vnějším rezonátorem
Porovnání vlastností vysílačů osazených DFB-LD a FGL-LD
Optické zesilovače
Princip optického zesilování
Optické vláknové zesilovače
Optické zesilovače – vlnová pásma lit.[ 7 ]
Optické zesilovače-základní rozdělení

Vláknové lineární optické zesilovače:
- II.optické okno (1310-1340 nm ) PDFA
(praseodymium-doped fiber amplifiers)
- III.optické okno (1450-1480 nm ) TDFA
( thulium-doped fiber amplifiers), S+ pásmo
- III.optické okno (1480-1510 nm ) GS-TDFA
( gain shifted TDFA ), S pásmo
- III.optické okno (1530-1560 nm ) EDFA
( erbium-doped fiber amplifiers), C pásmo
- III.optické okno (1570-1610 nm ) EDFA
( gain shifted EDFA ), L pásmo
 Ramanovy nelineární vláknové optické zesilovače:
- II. a III.optické okno (1310-1610 nm ) FRA
(fiber Raman amplifiers ), S, S+,C,L pásma
Optické vláknové zesilovače
Vláknový zesilovač EDFA – blokové schéma, princip
Optické vláknové zesilovače
Vláknový zesilovač TDFA - pásový model lit.[ 7 ]
Optické vláknové zesilovače
Vláknový zesilovač TDFA – blokové schéma lit. [ 7 ]
Optické vláknové zesilovače
Blokové schéma zapojení hybribního optického zesilovače lit. [ 8 ]
Optické vláknové zesilovače
Optické spektrální průběhy hybridní sestavy optických vláknových zesilovačů
Parametrické vláknové zesilovače
FOPA
 Parametrické nelineární vláknové zesilovače
FOPA - (fiber optical parametric amplifier)
využívají
nelinearity
optického
vlákna
vyplývající z modulace indexu lomu vyvolané
zářením tzv. čtyřvlnového směšování. FOPA
tvoří nelineární vlákno opticky čerpané, kde
přes optický slučovač je připojen zesilovaný
signál. Výsledkem nelineárního směšování je
prokopírování modulace na novou zesílenou
optickou vlnovou délku.
Parametrické vláknové zesilovače FOPA
Blokové schéma FOPA s potlačením Brillouinova rozptylu lit. [ 9 ]
Parametrické vláknové zesilovače FOPA
Spektrum FOPA s dvojitým čerpáním
Parametrické vláknové zesilovače FOPA
Spektrum FOPA s fázovou modulací pro potlačení Brillouinova rozptylu SBS
a) Jednoduché čerpání
b) Dvojité čerpáním
Optické polovodičové zesilovače
 Polovodičové
zesilovače SOA-( semiconductor
optical amplifier ) využívají stimulované emise
záření, generovaného na technologické struktuře LD,
kde na přední, nebo zadní fasetě případně na obou
jsou antireflexní povlaky, které zabraňují reflexi
záření. Pro vlnové délky 1310 až 1550 nm se využívá
InP/InGaAsP,
pro 780 až 850 nm GaAs/ GaAlAs
 Ramanovy
polovodičové
zesilovače
SRA-(
semiconductor Raman amplifier ) využívají optické
nelineárních
vlastností
čerpaného
optického
vlnovodu, na kterém při optických výkonech > 50
mW dochází k zesilování optického záření vlivem
stimulovaného Ramanova rozptylu. Páskový vlnovod
GaP je obklopen pláštěm z AlGaP. Délka vlnovodu je
5 až 10 mm
Polovodičové zesilovače SOA
Polovodičový InP/ InGaAsP zesilovač
lit.[ 3 ]
Polovodičové zesilovače SOA
Ilustrace zesílení a disperzních a absorpčních nelinearit SOA
Ramanovy polovodičové zesilovače SRA
Ramanův polovodičový zesilovač realizovaný technologií GaP/GaAlP lit.[ 10 ]
Ramanovy polovodičové zesilovače
SRA
Příčný řez strukturou SRA lit. [ 10 ]
Ramanovy polovodičové zesilovače SRA
Závislost zisku SRA na impulsním čerpacím výkonu
Ramanovy polovodičové zesilovače SRA
Závislost zisku SRA na CW čerpacím výkonu
Optické zesilovače - vlastnosti
 Základní vlastnosti optických zesilovačů
Vláknové optické zesilovače
- Zářivý výkon 10 až 100mW
- Optický zisk 30 až 40 dB
- Šum F = 3 až 5 dB
- Spektrální šířka 30 až 40 nm
- Dynamika saturace zisku 0,1 až 10 ms
- Velké rozměry, velké energetické nároky
Vláknové parametrické zesilovače
- Vysoký diferenciální zisk 80 až 130 dB/W/km
- Velká šířka pásma ( stovky GHz ) s vln. konverzí
Optické zesilovače - vlastnosti

Polovodičové optické zesilovače SOA
- Zářivý výkon 3 až 20 mW
- Optický zisk 25 až 35 dB
- Šum F = 5 až 10 dB
- Dynamika saturace zisku 0,1 až 0,01ns
- malé rozměry, malé energetické nároky
Ramanovy polovodičové zesilovače SRA
- CW zisk < 3,5 dB s čerpacím výkonem
do 200 mW
- Impulsní zisk až 20 dB s čerpacím impulsním
výkonem do 25 W
- Velmi dobrá dynamika zasahující do terabitové
oblasti