让有源光纤大放异彩

相干公司全新有源光纤优势出众,尤其适用于卫星通信和激光雷达应用

2021 年 10 月 7 日,作者:相干公司

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大多数光纤的工作方式有点像水管。也就是说,从一端射入光,光将通过光纤传播一段距离,然后从另一端射出相同量(或更少)的光。但是,射出的光不会比开始时射入的光多。

这类光纤称为“无源光纤”。但是,还有一类光纤叫主动光纤,实际上可以增加或放大光。 因此,射出的光比开始时射入的光多。这是如何实现的?

酷炫的光纤

其实现方式是“掺杂”。这意味着在光纤中加入少量化学物质,通常是稀土元素(如铒、镱或铥)的离子。 这些离子吸收一个波长的光,然后重新发射另一个波长的光。 

下图简单显示了如何使用有源光纤制作“光纤放大器”(一种用于激光放大的设备)。一束来自相对低功率二极管激光器的“种子光”耦合到一根无源光纤中,另有一束来自半导体泵浦激光源的泵浦光(波长比种子激光短)也耦合到这根光纤中,所有这些光都进入有源光纤。在有源光纤中,掺杂剂吸收半导体泵浦光,然后发射出波长和种子光相同的光。重要的是,这种重新发射的光与种子光相干,这意味着它是在各方面都与种子激光相同的激光。 

用于制作光纤放大器的有源光纤

因此,从光纤中出来的以种子激光波长传输的光比开始时进入光纤的光更多。 使用这种方法很可能将光量增加 1000 倍。 为了实现更高水平的增益,通常会将多段有源光纤组合在一起。 

有源光纤 — 成功之路

具有“增益”(光学放大)的掺杂光纤是光纤激光器光学放大器的基础。 这些技术本身就广泛应用于许多领域,包括材料加工、电信、医学/外科和传感等。

光纤放大器还有一项正在开发中的重要应用,那就是用于自动驾驶汽车和高级驾驶员辅助系统的激光雷达(光探测和测距)系统。 在这两种应用中,激光雷达能让汽车“看到”道路和环境。

对于汽车应用,基于 1550 nm 光纤放大器的激光雷达的优势在于它可在紧凑、轻便的封装中提供相对较高的激光功率。 激光功率越大越有用,因为它可以让汽车“看得”更远、更清楚。 但是,即使是相当高功率的 1550 nm 激光也是“人眼安全的”(意味着激光不会到达视网膜),因此不会对其他驾驶员构成危险。当然,尺寸和重量始终是车辆的重要考虑因素。

1550 nm 光纤放大器的另一个正在开发中的重要应用是卫星通信。 许多成熟和发展中的卫星通信公司都表示有兴趣将数千颗相对便宜的小型卫星发射到所谓的低地球轨道“星座”。 这些星座可以提供互联网服务和其他高速通信服务。

这些数量众多的卫星需要一种相互通信的方式,而激光可以非常有效地做到这一点。 这是因为它们的光在太空中几乎没有损耗或失真。 此外,基于激光的链路不会像射频通信那样受到干扰。而且,1550 nm 光纤放大器有利的尺寸重量比和整体电效率使它们成为该应用的理想选择。

相干公司是有源光纤专业公司

相干公司制造各种有源光纤,最近推出了专门用于前面所述卫星通信和汽车激光雷达系统的新产品。 虽然这些用途看似非常不同,但它们实际上有几个共同的要求,最明确的是需要紧凑、轻便、高电效率且强大的激光源。另外,两者都涉及恶劣的环境,热量或辐射在这些环境中都会随着时间发生性能衰减。此外,在两种应用中使用相同的光纤会提高产量,从而降低成本。

新的相干公司 NuEYDF 系列铒镱共掺有源光纤具有独特的特性组合,在当前市场中独树一帜。 这些特性包括:

  • 对太空应用至关重要的抗辐射性
  • 可在高温汽车应用中实现可靠运行和长使用寿命的涂层
  • 非常低的 ASE(放大自发辐射),可实现非常高的增益、降低噪音并延长使用寿命
  • 匹配的无源光纤可实现非常大的系统总产量

相干公司提供 400 多种不同类型的无源和有源光纤,适用于通信、传感、惯性导航和外科以及材料加工等各种应用。 而且大部分产品是现货,可以立即发货。 请访问我们的在线商店查看目前的供货情况。

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