Источники оптического излучения.

4.1 Требования к источникам излучения:

-сигнал излучается на длине волны в окнах прозрачности (где затухание минимально) – 0.85; 1.33; 1.55 мкм;

- большая доля световой энергии должна попадать в ОВ;(т.е. потери должны быть минимальными) ;

- на выходе источника излучения должно обеспечиваться требуемое значение уровня мощности;

- изменение параметров окружающей среды должно оказывать минимальное влияние на источник излучения.

4.2 В поверхностном светодиоде волоконный световод присоединяется к поверхности излучения через специальную выемку в полупроводниковой подложке. Такой способ стыковки СИД и стекловолокна обусловлен необходимостью ввода максимальной мощности спонтанного излучения в световод. В конструкции торцевого светодиода предусмотрен вывод оптической мощности излучения через один из торцов. При этом другой торец выполнен в виде зеркала, которое отражает фотоны в активный слой. В приборе применяются дополнительные слои полупроводникового материала GaAlAs, который отличается от активного слоя показателем преломления и шириной запрещенной зоны. Это создает в активном слое оптический волновод, способствующий концентрации фотонов и усилению бегущей волны в инверсной насыщенной зарядами среде. Светоизлучающий торец СИД согласуется с волоконным световодом линзовой системой.

Рисунок. - Конструкция торцевого светодиода

4.3 Волоконный лазер состоит из модуля накачки (как правило, широкополосные светодиоды или лазерные диоды), световода, в котором происходит генерация, и резонатора. Световод содержит активное вещество (легированнное оптическое волокно — сердцевина без оболочки, в отличие от обычных оптических волноводов) и волноводы накачки.^[8] Конструкция резонатора обычно определяетсятехническим заданием, но можно выделить наиболее распространенные классы: резонаторы типа Фабри — Перо и кольцевые резонаторы. В промышленных установках для повышения выходной мощности иногда объединяют несколько лазеров в одной установке.

4.4 Резона́тор Фабри́ — Перо́ - является основным видом оптического резонатора и представляет собой два соосных, параллельно расположенных и обращенных друг к другу зеркала, между которыми может формироваться резонансная стоячая оптическая волна. В лазерах одно из зеркал делается обычно более пропускающим для преимущественного вывода излучения в этом направлении.

Виды оптических резонаторов типа Фабри-Перо:
1. плоско-параллельный;
2. концентрический (сферический);
3. полусферический;
4. конфокальный;
5. выпукло-вогнутый.

4.6 Мода лазерного резонатора – это стоячая электромагнитная волна. В оптическом диапазоне на длине резонатора L должна быть кратна половине длинны волны излучения λ, N*λ/2=L.

Разность частот между соседними модами Δ ν=c/(2*L). При длине резонатора 0,5 м разность частот между модами где-то 300 МГц.
Отсюда следует простой вывод. Для построения одночастотного (одномодового) лазера нужно использовать активную среду с узкой полосой усиления, т.е. возбуждать атомные переходы. Из-за эффекта Доплера любая атомная линия уширяется, то нужно использовать короткие резонаторы, так чтобы Δ ν > ν(доплера).

4.7 Стабилизация температурного режима работы лазера.

Изменение температурного режима приводит к увеличению потерь и шумов. Поэтому необходимо стабилизировать температурный режим. Приведем некоторые способы:

Рисунок 1.- Система стабилизации температуры.

Рисунок 2 - Система контроля температуры с обратной связью.

4.8 Перестройка длины волны излучения одномодового лазера производится при помощи изменения ориентации или температуры нелинейного кристалла.

4.9 Диаграмма направленности показывает распределение мощности излучения в пространстве.

4.10Для повышения эффективности ввода излучения в стекловолокно используются различные линзы позволяющие сконцентрировать световой луч, что эквивалентно увеличению апертуры