Światłowodowy wzmacniacz erbowo-iterbowy typu „booster” dla części nadawczej wibrometru Paweł R. Kaczmarek, Grzegorz Soboń Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki Politechnika Wrocławska Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław

Plan Prezentacji Wprowadzenie Przedwzmacniacz czy Booster? Założenia projektowe dla boostera Opracowany układ Podsumowanie

Idea optycznego wzmacniania sygnałów wibrometrycznych sprzęgacz 1 50:50 sprzęgacz 2 kolimator generator dioda PIN modulator Bragga analizator widma RF układ demodulacji laser 1531nm zasilanie lasera EDFA obiekt drgający

Idea optycznego wzmacniania sygnałów wibrometrycznych sprzęgacz 99:1 kolimator generator laser 1531 nm modulator Bragga EDFA dioda PIN analizator widma RF układ demodulacji obiekt drgający

Przedwzmacniacz czy Booster? + prosta budowa + opanowana technika + duże wzmocnienia niewielka poprawa S/N w stosunku do wzmacniania elektrycznego duże problemy z odbiciami w torze światłowodowym Booster: + prosta budowa + możliwość uzyskiwania dużych mocy wiązek nadawczych + większa poprawa S/N w stosunku do wzmacniania elektrycznego + minimalizacja problemów z odbiciami potencjalne problemy z bezpieczeństwem - duże ilości generowanego ciepła

Założenia projektowe dla układu boostera Cztery kanały WDM Moc wejściowa na kanał – 10mW Zakładana moc wyjściowa > 100mW na kanał Całkowita moc wyjściowa > 400mW Układ w całości zrobiony w technice światłowodowej

Założenia projektowe dla układu boostera Wybór techniki budowy wzmacniacza typu booster: Klasyczny wzmacniacz EDFA podstawowy problem  dostępność i cena laserów pompujących dużej mocy sprzężonych ze światłowodami dużej mocy Wzmacniacz światłowodowy bazujący na włóknie z podwójnym płaszczem - do niedawna problem z wprowadzeniem mocy pompującej w technice światłowodowej  rozwiązany  wielomodowe sprzęgacze dedykowane do pompowania światłowodów z podwójnym płaszczem

Duża moc = Double Clad Tradycyjny światłowód jednomodowy pompa sygnał Światłowód jednomodowy z podwójnym płaszczem

Duża moc = Double Clad Odpowiedni kształt pierwszego płaszcza Aby maksymalizować moc pompującą możliwą do wprowadzenia do pierwszego płaszcza mamy dwie możliwości: -Zwiększenie średnicy pierwszego płaszcza -Zwiększenie apertury numerycznej pierwszego płaszcza-światłowody z drugim płaszczem polimerowym

Pompowanie światłowodowe pompa sygnał Całkowita eliminacja justowania Odporność na czynniki zewnętrzne Kompatybilność z pozostałą częścią wzmacniacza/lasera Ograniczenia na maksymalną moc pompującą

Pompowanie światłowodowe od czoła tapered bundle end pumping - US patent 5,864,644, DiGiovanni et al., US patent 6,434,302, Fidric et Al. large core fiber end pumping - US Patent pending, Gonthier et al.

Budowa boostera – Światłowód aktywny Światłowód EYDF Wejście Wyjście Nufern EYDF 7/130 Średnica rdzenia 7um Średnica pierwszego płaszcza 130um Apertura numeryczna rdzenia 0,17 Apertura numeryczna płaszcza 0,46 Drugi płaszcz z polimeru o niskim współczynniku załamania

Budowa boostera – Pompowanie Światłowód EYDF Sprzęgacz 6+1/1 Wejście Wyjście Sprzęgacz wielomodowy: Wejścia: 6x 105um NA=0,22 1x SMF 28 Wyjście: SMF 28 w pokryciu z polimeru o niskim współczynniku załamania Maksymalna moc transmitowana 70W

Budowa boostera – Pompy optyczne Diody pompujące Światłowód EYDF Sprzęgacz 6+1/1 Wejście Wyjście Pompy optyczne 10W z jednego emitera Światłowód wyjściowy 105um, NA 0,22 Długości fali: 915nm, 940nm, 975nm Diody pompujące

Budowa Boostera Światłowód EYDF Dioda pompująca Sprzęgacz 6+1/1 Absorber Wejście Wyjście Spawy

Charakterystyki spektralne

Pomiary wzmocnienia sygnałów WDM

Charakterystyka mocy wyjściowej

Opracowany układ

Podsumowanie Przedstawiono ideę optycznego wzmacniania sygnałów w układach wibrometrów Przedstawiono założenia i parametry wzmacniacza do układu czterokanałowego wibrometru WDM Zbudowany wzmacniacz spełnia założenia projektowe Opracowane rozwiązanie ma „zapas” – zwiększenie ilości kanałów lub mocy wyjściowej sygnałów optycznych możliwe bez konieczności modyfikacji układu wzmacniacza

Dziękuję za uwagę