ほぼすべてのファイバーレーザーと増幅器は、特にファイバーコア領域内でレーザー活性希土類イオンがドープされたガラスファイバーに依存しています。これらのイオンは、通常、レーザーまたは増幅器の波長よりも短い波長のポンプ光（アップコンバージョン レーザーを除く）を吸収し、準安定エネルギー レベルまで励起します。これにより、誘導放出による光増幅が可能になります。これらの特殊なファイバーは一般に「アクティブ ファイバー」または「レーザーおよび増幅ファイバー」と呼ばれ、ファイバー導波路構造内の強力な光閉じ込めにより高効率の利得媒体として機能します。
希土類ドープ ファイバーは、ファイバー コアにイッテルビウム (Yb)、エルビウム (Er)、ツリウム (Tm) などのイオンを組み込み、独特のレーザー活性特性を与えます。従来のゲインメディアと比較して、これらのファイバーは次のような特長を備えています。
| イオン | 一般的なホストメガネ | 発光波長範囲 |
|---|---|---|
| イッテルビウム (Yb3⁺) | ケイ酸ガラス | 1.0～1.1μm |
| エルビウム (Er3⁺) | ケイ酸塩・リン酸塩・フッ化物ガラス | 1.5～1.6μm、2.7μm |
| ツリウム (Tm3⁺) | ケイ酸塩/ゲルマニウム塩/フッ化物ガラス | 1.7～2.1μm |
| ネオジム (Nd3⁺) | ケイ酸塩/リン酸塩ガラス | 0.9～1.35μm |
技術的に最も重要な実装には、通信用のエルビウムドープファイバー増幅器 (EDFA) や高出力産業用レーザー用のイッテルビウムドープファイバーが含まれます。
ホスト ガラスの化学組成は、以下を通じてファイバーの性能に重大な影響を与えます。
一般的なホストガラスには、ケイ酸塩 (機械的堅牢性)、リン酸塩 (フォノンエネルギーが低い)、フッ化物 (中赤外透明度) などの種類があり、それぞれに異なるトレードオフがあります。
エンジニアは、ファイバーの性能を向上させるために、頻繁に同時ドーピング技術を採用しています。
特に、Er:Yb共ドープファイバは、980nmポンプ吸収(Yb経由)と1.5μm発光(Erから)を組み合わせることでデバイス長を短くすることができ、コンパクトな単一周波数レーザーに最適です。
アクティブ ファイバーには、標準的な光ファイバーを超えた特殊な特性評価が必要です。
測定技術には、白色光吸収分光法、マッカンバー理論による蛍光分析、およびパルスポンプ蛍光減衰測定が含まれます。
デバイスの最適化には、いくつかの複雑な問題に対処する必要があります。
したがって、効率的なレーザーおよび増幅器の設計を開発するには、包括的なファイバー データを組み込んだ高度なモデリング ツールが不可欠です。
希土類ドープファイバーの継続的な進歩により、電気通信、産業処理、医療用途、科学研究にわたる、より高い出力、より広いスペクトル範囲、よりコンパクトなデバイスに向けた進歩が推進されるでしょう。
ほぼすべてのファイバーレーザーと増幅器は、特にファイバーコア領域内でレーザー活性希土類イオンがドープされたガラスファイバーに依存しています。これらのイオンは、通常、レーザーまたは増幅器の波長よりも短い波長のポンプ光（アップコンバージョン レーザーを除く）を吸収し、準安定エネルギー レベルまで励起します。これにより、誘導放出による光増幅が可能になります。これらの特殊なファイバーは一般に「アクティブ ファイバー」または「レーザーおよび増幅ファイバー」と呼ばれ、ファイバー導波路構造内の強力な光閉じ込めにより高効率の利得媒体として機能します。
希土類ドープ ファイバーは、ファイバー コアにイッテルビウム (Yb)、エルビウム (Er)、ツリウム (Tm) などのイオンを組み込み、独特のレーザー活性特性を与えます。従来のゲインメディアと比較して、これらのファイバーは次のような特長を備えています。
| イオン | 一般的なホストメガネ | 発光波長範囲 |
|---|---|---|
| イッテルビウム (Yb3⁺) | ケイ酸ガラス | 1.0～1.1μm |
| エルビウム (Er3⁺) | ケイ酸塩・リン酸塩・フッ化物ガラス | 1.5～1.6μm、2.7μm |
| ツリウム (Tm3⁺) | ケイ酸塩/ゲルマニウム塩/フッ化物ガラス | 1.7～2.1μm |
| ネオジム (Nd3⁺) | ケイ酸塩/リン酸塩ガラス | 0.9～1.35μm |
技術的に最も重要な実装には、通信用のエルビウムドープファイバー増幅器 (EDFA) や高出力産業用レーザー用のイッテルビウムドープファイバーが含まれます。
ホスト ガラスの化学組成は、以下を通じてファイバーの性能に重大な影響を与えます。
一般的なホストガラスには、ケイ酸塩 (機械的堅牢性)、リン酸塩 (フォノンエネルギーが低い)、フッ化物 (中赤外透明度) などの種類があり、それぞれに異なるトレードオフがあります。
エンジニアは、ファイバーの性能を向上させるために、頻繁に同時ドーピング技術を採用しています。
特に、Er:Yb共ドープファイバは、980nmポンプ吸収(Yb経由)と1.5μm発光(Erから)を組み合わせることでデバイス長を短くすることができ、コンパクトな単一周波数レーザーに最適です。
アクティブ ファイバーには、標準的な光ファイバーを超えた特殊な特性評価が必要です。
測定技術には、白色光吸収分光法、マッカンバー理論による蛍光分析、およびパルスポンプ蛍光減衰測定が含まれます。
デバイスの最適化には、いくつかの複雑な問題に対処する必要があります。
したがって、効率的なレーザーおよび増幅器の設計を開発するには、包括的なファイバー データを組み込んだ高度なモデリング ツールが不可欠です。
希土類ドープファイバーの継続的な進歩により、電気通信、産業処理、医療用途、科学研究にわたる、より高い出力、より広いスペクトル範囲、よりコンパクトなデバイスに向けた進歩が推進されるでしょう。
