2014年1月10日金曜日

EDFAのお勉強

本日は、博士課程のジャンさんのファイバーオシレータの増幅用の自作EDFA(エルビウム添加ファイバ増幅器)の制作を勉強した。EDFAは私が院生のころよく使用した素子であるが、新潟大に来て光学系が空間系になった今では全く使っていない。

しかし、今回、将来のファイバーレーザ構築のためには避けて通れないのでEDFとカプラー等を融着して自作して勉強することとなった。

下記の図は980nmの励起光(ポンプ光)により緑に光るEDFの写真である。この現象を見れて思わず写真にとってしまった。この時には非線形効果(XPMや4光波混合)の類だと思って波長の半分の光がファイバーを通れず漏れ出すと考えていたが、後になって文献等を調べて全くの間違いであることが分かった。

この現象は、エルビウム(Er)のエネルギー準位のうち、980nmによって励起される状態(4I11/2)からさらに上の準位(4S3/2)に励起されてしまい、緑である550nmの放射が起こるためであるらしい。詳しくはこのリンク先のPDFに解説されている。

EDFのファイバーも1500ナノ帯で伝搬するように設計されているので、550nmの緑の光は漏れ出してしまうわけである。答えはより根本的な量子論に隠されていたのである。うーん、勉強になるな。。

以下の写真は完成したEDFAである。簡単な構成図はその下に書いてみた。


さて、このようなファイバー増幅器はファイバー素子と融着器と励起用のレーザがあれば自作可能であることがよーく分かった。やはり問題はお金か。。。



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