거의 모든 광섬유 레이저 및 증폭기는 특히 광섬유 코어 영역 내에서 레이저 활성 희토류 이온으로 도핑된 유리 섬유에 의존합니다. 이러한 이온은 일반적으로 레이저 또는 증폭기 파장(업컨버전 레이저 제외)보다 짧은 파장의 펌프 광을 흡수하여 준안정 에너지 수준으로 여기시킵니다. 이는 유도 방출을 통한 광학 증폭을 가능하게 합니다. 이러한 특수 섬유는 일반적으로 "활성 섬유" 또는 "레이저 및 증폭기 섬유"라고 하며 섬유 도파관 구조의 강력한 광학적 구속으로 인해 매우 효율적인 이득 매체 역할을 합니다.
희토류 도핑 섬유는 이테르븀(Yb), 에르븀(Er), 툴륨(Tm)과 같은 이온을 섬유 코어에 통합하여 독특한 레이저 활성 특성을 부여합니다. 기존 이득 매체와 비교하여 이 광섬유는 다음을 제공합니다.
| 이온 | 공통 호스트 안경 | 방출 파장 범위 |
|---|---|---|
| 이테르븀(Yb³⁺) | 규산염 유리 | 1.0~1.1μm |
| 에르븀(Er³⁺) | 규산염/인산염/불화물 유리 | 1.5~1.6μm, 2.7μm |
| 툴륨(Tm³⁺) | 규산염/게르마산염/불화물 유리 | 1.7~2.1μm |
| 네오디뮴(Nd³⁺) | 규산염/인산염 유리 | 0.9~1.35μm |
기술적으로 가장 중요한 구현에는 통신용 EDFA(에르븀 첨가 광섬유 증폭기)와 고출력 산업용 레이저용 이테르븀 첨가 광섬유가 포함됩니다.
호스트 유리의 화학적 조성은 다음을 통해 섬유 성능에 결정적인 영향을 미칩니다.
일반적인 호스트 유리에는 규산염(기계적 견고성), 인산염(낮은 포논 에너지) 및 불소(중적외선 투명도) 종류가 포함되며 각각 뚜렷한 절충점이 있습니다.
엔지니어들은 섬유 성능을 향상시키기 위해 공동 도핑 기술을 자주 사용합니다.
특히, Er:Yb 공동 도핑 섬유는 980nm 펌프 흡수(Yb를 통해)와 1.5μm 방출(Er에서)을 결합하여 더 짧은 장치 길이를 허용하며, 이는 소형 단일 주파수 레이저에 이상적입니다.
활성 광섬유에는 표준 광섬유 이상의 특수한 특성화가 필요합니다.
측정 기술에는 백색광 흡수 분광법, McCumber 이론을 통한 형광 분석 및 펄스 펌프 형광 붕괴 측정이 포함됩니다.
장치 최적화에는 여러 가지 복잡성을 해결해야 합니다.
결과적으로 효율적인 레이저 및 증폭기 설계를 개발하려면 포괄적인 광섬유 데이터를 통합하는 정교한 모델링 도구가 필수적입니다.
희토류 첨가 섬유의 지속적인 발전은 통신, 산업 처리, 의료 응용 및 과학 연구 전반에 걸쳐 더 높은 전력 출력, 더 넓은 스펙트럼 범위 및 더 작은 장치를 향한 진보를 이끌 것입니다.
거의 모든 광섬유 레이저 및 증폭기는 특히 광섬유 코어 영역 내에서 레이저 활성 희토류 이온으로 도핑된 유리 섬유에 의존합니다. 이러한 이온은 일반적으로 레이저 또는 증폭기 파장(업컨버전 레이저 제외)보다 짧은 파장의 펌프 광을 흡수하여 준안정 에너지 수준으로 여기시킵니다. 이는 유도 방출을 통한 광학 증폭을 가능하게 합니다. 이러한 특수 섬유는 일반적으로 "활성 섬유" 또는 "레이저 및 증폭기 섬유"라고 하며 섬유 도파관 구조의 강력한 광학적 구속으로 인해 매우 효율적인 이득 매체 역할을 합니다.
희토류 도핑 섬유는 이테르븀(Yb), 에르븀(Er), 툴륨(Tm)과 같은 이온을 섬유 코어에 통합하여 독특한 레이저 활성 특성을 부여합니다. 기존 이득 매체와 비교하여 이 광섬유는 다음을 제공합니다.
| 이온 | 공통 호스트 안경 | 방출 파장 범위 |
|---|---|---|
| 이테르븀(Yb³⁺) | 규산염 유리 | 1.0~1.1μm |
| 에르븀(Er³⁺) | 규산염/인산염/불화물 유리 | 1.5~1.6μm, 2.7μm |
| 툴륨(Tm³⁺) | 규산염/게르마산염/불화물 유리 | 1.7~2.1μm |
| 네오디뮴(Nd³⁺) | 규산염/인산염 유리 | 0.9~1.35μm |
기술적으로 가장 중요한 구현에는 통신용 EDFA(에르븀 첨가 광섬유 증폭기)와 고출력 산업용 레이저용 이테르븀 첨가 광섬유가 포함됩니다.
호스트 유리의 화학적 조성은 다음을 통해 섬유 성능에 결정적인 영향을 미칩니다.
일반적인 호스트 유리에는 규산염(기계적 견고성), 인산염(낮은 포논 에너지) 및 불소(중적외선 투명도) 종류가 포함되며 각각 뚜렷한 절충점이 있습니다.
엔지니어들은 섬유 성능을 향상시키기 위해 공동 도핑 기술을 자주 사용합니다.
특히, Er:Yb 공동 도핑 섬유는 980nm 펌프 흡수(Yb를 통해)와 1.5μm 방출(Er에서)을 결합하여 더 짧은 장치 길이를 허용하며, 이는 소형 단일 주파수 레이저에 이상적입니다.
활성 광섬유에는 표준 광섬유 이상의 특수한 특성화가 필요합니다.
측정 기술에는 백색광 흡수 분광법, McCumber 이론을 통한 형광 분석 및 펄스 펌프 형광 붕괴 측정이 포함됩니다.
장치 최적화에는 여러 가지 복잡성을 해결해야 합니다.
결과적으로 효율적인 레이저 및 증폭기 설계를 개발하려면 포괄적인 광섬유 데이터를 통합하는 정교한 모델링 도구가 필수적입니다.
희토류 첨가 섬유의 지속적인 발전은 통신, 산업 처리, 의료 응용 및 과학 연구 전반에 걸쳐 더 높은 전력 출력, 더 넓은 스펙트럼 범위 및 더 작은 장치를 향한 진보를 이끌 것입니다.
