Разница между длинами волн накачки 980 нм и 1480 нм

980 nm e 1480 nm são os dois comprimentos de onda de bomba mais comumente usados ​​para fibras ópticas dopadas com érbio (EDF). As principais diferenças entre eles são o mecanismo de transição do nível de energia dos íons érbio (Er³⁺), eficiência de conversão de energia e adaptabilidade à aplicação.

1. Основной механизм: Различаются пути поглощения ионов эрбия и перехода энергетических уровней

Esta é a diferença mais fundamental entre eles, determinando diretamente todas as diferenças subsequentes nas características:

> Bombeamento de 980 nm: Refere-se ao “bombeamento ressonante direto” - a energia do fóton de 980 nm corresponde exatamente à transição direta do estado fundamental para o estado Er³⁺ metaestável. Quase toda a energia do fóton é absorvida sem perdas intermediárias de energia nos níveis de energia. Uma vez absorvido, Er³⁺ transita rapidamente de forma não radiativa para o nível de energia superior do laser, eventualmente emitindo fótons de banda de comunicação a 1550 nm por meio de emissão estimulada.

Comprimento de onda > bombeamento de 1480 nm: Refere-se a “bombeamento indireto não ressonante” - a energia de um fóton de 1480 nm corresponde a uma transição direta do estado fundamental Er³⁺ para o nível de energia superior do laser. No entanto, a probabilidade de tal transição é baixa (má correspondência de nível de energia), e parte da energia do fóton é perdida devido à "absorção multifotônica" ou "relaxamento do nível de energia". A geração de laser requer acúmulo de Er³⁺ no nível de energia ⁴I₁₃/₂.

2. Eficiência de bombeamento: 980 nm é significativamente maior que 1480 nm.

Разница в эффективности напрямую определяется «сечением поглощения», которое является основой выбора длины волны в инженерных приложениях:

> Seção transversal de absorção: A seção transversal de absorção em 980 nm para Er³⁺ é de aproximadamente 2 × 10⁺ cm², que é 2,5 vezes maior que em 1480 nm (aproximadamente 0,8 × 10⁺ cm²). Com a mesma potência da bomba, o comprimento de onda de 980 nm pode melhorar a eficiência de conversão de energia das fibras dopadas com érbio em 2 a 3 vezes.

> Требования к плотности мощности: для длины волны 980 нм требуется лишь меньшая плотность мощности (например, 100 мВт/мм²) для насыщенной накачки, тогда как для длины волны 1480 нм требуется более высокая плотность мощности (например, 250 мВт/мм²), что приводит к большему энергопотреблению и давлению на рассеивание тепла для источника накачки с длиной волны 1480 нм.

3. Limitações de aplicação: O comprimento de onda de 980 nm está sujeito a “extinção de concentração”, enquanto o comprimento de onda de 1480 nm é adequado para fibras altamente dopadas.

Ambos os tipos são sensíveis à "concentração de dopagem" das fibras dopadas com érbio, o que limita suas aplicações:

> Недостаток длины волны 980 нм: из-за высокой эффективности поглощения, если концентрация Er³⁺ в волокне слишком высока (например, > 500 ppm), это приведёт к «концентрационному тушению» — соседние волокна Er³⁺ переносят энергию посредством безызлучательных переходов, что приводит к потерям энергии (проявляющимся в резком падении эффективности накачки и повышенном тепловыделении). Поэтому она подходит только для волокон с низкой и средней концентрацией легирования (100–300 ppm).

> Преимущество длины волны 1480 нм: низкая эффективность поглощения означает, что даже при высокой концентрации Er³⁺ (например, 500–1000 ppm) концентрационное тушение менее вероятно. Вместо этого «высокое легирование» может укоротить длину волокна (уменьшая потери при передаче), что делает его пригодным для миниатюрных, высокоинтегрированных систем накачки (таких как микро-EDFA-модули).

4. Cenários de aplicação: Cada um deles tem seu foco e não possui substituto absoluto.

Исходя из упомянутых выше различий, сценарии применения обоих вариантов сильно сегментированы и не могут быть полностью заменены: