Erbium-ytterbium doped optisk fiber (er: yb fiber)er enDobbeltkledd optisk fiberdopet medEr³⁺ (Erbium)ogYB³⁺ (Ytterbium)ioner, mye brukt iLasere med høy kraftogOptiske forsterkere, spesielt på1550 nmbølgelengdebånd .
Hva er ER: YB dopet fiber?
Definisjon:
AnErbium-ytterbium dopet fiberer enSpesialitetsoptisk fiberder fiberkjernen er co-doped medErbiumioner (er³⁺)ogYtterbiumioner (yb³⁺). yb³⁺ fungerer som enSensibilisator, absorberende pumpelys effektivt (typisk ved915–976 nm) ogOverføring av energi til er³⁺, som deretter avgir på1550 nmband .
Arbeidsprinsipp
Pumpelys (915–976 nm)blir absorbert først og fremst avYb³⁺.
Energioverføring: Begeistret yb³⁺ overfører energi til nærliggende er³⁺ioner .
Er³⁺ emisjon: Er³⁺ overganger produserer lys iC-band (1530–1565 nm).
Fiberkonstruksjon
| Lag | Beskrivelse |
|---|---|
| Kjerne | Silika dopet med er³⁺ og yb³⁺ioner |
| Indre kledning | Stor diameter, lav-na kledning for pumpelysutbredelse |
| Ytre kledning | Polymer eller glassbelegg for lys innesperring og beskyttelse |
Typiske kjernediametre:6–30 μm
Indre kledning:100–400 μm
Ytre diameter:125–500 μm
Sentrale optiske parametere
| Parameter | Typisk verdi |
|---|---|
| Pumpe bølgelengde | 915, 940, 976 nm |
| Utslippsbølgelengde | 1530–1565 nm (C-bånd), også 1480 nm region |
| Absorpsjon (yb³⁺) | >3–5 dB/m ved 976 nm |
| Gain (er³⁺) | 20–40 dB avhengig av lengde og pumpekraft |
| Konverteringseffektivitet | 30–60% (avhenger av design) |
| Polarisering | Tilgjengelig iPM (Polarization opprettholder)versjon |
Applikasjoner
1. High-Power Fiber Lasers
Brukt itelekom, Lidar, Free-Space Communication, Kutting/gravering, ogSensing.
Spesielt egnet forØyesikker 1,5 μm rekkeviddelasere .
2. erbium-ytterbium co-doped fiberforsterkere (EYDFA)
Boost Signal Power inTett WDM (DWDM)Fiberoptiske kommunikasjonssystemer .
Brukt ilangdistanse ubåtkabler, Metro/kjernenettverk.
3. Medisinske og industrielle applikasjoner
Høy effekt 1550 nm utgang er trygt forhud- og øyeeksponering.
Brukt iIkke-invasive behandlinger, Gassfølelse, rekkevidde.
4. SuperContinuum -generasjon
Pumping ER: YB -fiber med femtosekundkilder kan generereBredbånd IR -spektre.
Fordeler medER: YB co-dopede fibre
| Fordel | Beskrivelse |
|---|---|
| Høy pumpeabsorpsjon | YB³⁺ absorberer sterkt ved 976 nm (diode-effektivt) |
| Effektiv energioverføring | Muliggjør sterk ER³⁺ -eksitasjon med korte lengder |
| Høy utgangseffekt | Kraftskalabilitet ved bruk av dobbeltkledd arkitektur |
| Øyesikker bølgelengde | 1550 nm er tryggere enn kortere IR -bølgelengder |
| Termisk effektivitet | Høy kvanteeffektivitet reduserer varmebelastningen |
Utfordringer
Fotodarkening: Ytelsesforringelse over tid ved høye krefter
Slukking ved høy doping: For mye er³⁺ kan føre til ionklynging og energitap
ASE (forsterket spontan utslipp): Trenger spektralfiltrering i forsterkere
Pumpe bleking: Feil fiberlengde kan føre til ineffektiv pumpebruk
Designvarianter
| Fibertype | Beskrivelse |
|---|---|
| Dobbeltkledd ER: YB-fiber | For høy effekt, kledningspumped (e . g ., 10w-100w) |
| Enkeltkledd ER: YB Fiber | For moderat forsterkning, kjernepumpede systemer |
| PM ER: YB Fiber | Polarisasjonsmaling, kritisk for sammenhengende systemer |
| LMA ER: YB Fiber | Stort modusområde → Høyere strøm uten ikke -lineariteter |
Typiske produkter
| Modell | Kjerne/kledning (um) | Søknad | Produsent |
|---|---|---|---|
| Licki er 80-8/125 | 8 / 125 | EYDFA, lav effektlaser | Nlight-Likki (Finland) |
| Nufern eydfa-pm -10/125 | 10 / 125 | PM -forsterker | Nufern |
| YB/ER LMA Fiber (25/250) | 25 / 250 | Høymakt laser | YOFC, Thorlabs, sammenhengende |