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更新時間：2021-11-18
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一、2um TDFA放大器介紹
1、方案中各元件詳情請點擊對應圖片：
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1、激光控制盒 | 2、1.6um DFB泵浦激光器 | 3、 L波段EDFA放大器 | 4、1.95um DFB種子激光器 |
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5、Nufern 2um 波段傳輸單模光纖 | 6、日本精工法蘭 | 7、橫河中紅外光譜儀 | 8、2um 光纖耦合器： |
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9、1.55um/2um的波分復用器 | 10、Bristol波長計 |
我們筱曉采用1.95um的激光器作為種子源，用1.6um的激光器作為泵浦放大，泵浦功率要大一些，我們使用了L波段的EDFA放大器對1.6um的光進行放大。再把種子激光跟泵浦光通過波分復用器耦合在一起，輸入到一段2米長2um的摻銩光纖中，經過光纖吸收后，傳輸到2um的耦合器中，一分為二，把測量的譜在中紅外橫河AQ6377光譜儀上觀察波形。之后再利用Bristol 波長計觀察做出來的TDFA放大器自發輻射的光譜。
二、市場背景及應用
市場上的2um的激光器功率一般較低，在10mW以內，在搭建光路實驗中可能需要高功率輸出。比如測量CO2氣體,在實際應用中，激光在空氣中會被吸收掉部分，所以我們需要大功率輸出，也保證測量結果的準確性，這時候就需要我們使用放大器對光路進行一個放大作用，用一個低成本，便捷的方式完成實驗。我們可以把1mW的種子激光泵浦到164mW輸出，甚至能做到更大，可以滿足大部分實驗工作需求。
三、2um TDFA放大器技術原理
TDFA搭建原理圖
三價銩離子Tm+3有著豐富的能級結構，能夠吸收多種不同波長的泵浦光使離子進行躍遷，從而激發出不同波長的受激輻射光。其中，3H4-3F4的受激躍遷所輻射的激光波長范圍為1450-1500nm左右，正好可覆蓋S波段（1450-1520nm），其中心波長由基質和摻雜濃度等決定。因此就可以利用泵浦光將處于基態3H6的銩離子Tm+3抽運到激發態3H4實現粒子數反轉，再經S波段信號光誘發后使處于激發態3H4的Tm+3受激躍遷到3F4同時輻射出于信號光一樣的激光，實現S波段信號光的放大。
1. 2um TDFA的光譜圖
TDFA的輸出功率164mW時的光譜圖
2. 2um TDFA的功率曲線
我們可以看出，輸出的功率隨著泵浦功率的增加而增加，并在泵浦功率達到閾值后呈現線性變化，可以方便我們對輸出功率進行估值。
3. 2um TDFA的功率穩定性
我們實測功率波動4mW,功率穩定性在2%左右。
4. 2um TDFA放大器自發輻射光譜
可以看出放大器自發輻射的譜寬有200nm，而且有大量吸收峰，尤其是水分子吸收。
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