6.2. Активные ОВ и волоконно-оптические устройства на их основе

6.2.1. Активные ОВ и технология их получения

6.2.2. Волоконные брэгговские решетки

6.2.3. Волоконно-оптические лазеры

6.2.4. Волоконно-оптические усилители

6.2.5. ВКР-лазеры

6.2.1. Активные оптические волокна

Рассмотренные ранее ОВ (телекоммуникационные, сохраняющие поляризацию излучения и т.д.), являются пассивными элементами ВОСПИ, а именно они служат для передачи излучения света, введенного в волокно. Однако, как и в любой развивающейся области науки, в процессе решения первоначальной задачи, появились другие возможности волоконной оптики – разработка активных ОВ (АкОВ) и создание волоконно-оптических лазеров и усилителей на их основе. АкОВ получили свое название по аналогии с активной средой лазеров, которая вбирает в себя энергию накачки и переизлучает ее в виде когерентной генерации. АкОВ представляют собой ОВ (преимущественно на основе кварцевого стекла) сердцевина которых дополнительно легирована ионами лантаноидов (редкоземельных элементов – РЗЭ). Специфические оптические свойства РЗЭ определяются тем, что для них характерна достройка внутренней f-оболочки при заполненной внешней оболочки. Это приводит к появлению ярко выраженной дискретной структуры электронных переходов. Приме нимость активного иона для легирования кварцевых ОВ определяется следующими факторами:

активный ион должен иметъ излучательный переход в ближней ИК-области, где малые потери кварцевых ОВ;

энергия фононов в кварцевом стекле составляет 400-1100 см^-1, поэтому наличие энергетических уровней с малым энергетическим зазором приводит к безизлучательной релаксации, препятствуя появлению люминесценции.

Рис. 6.12. Схема энергетических уровней ионов ряда редкоземельных элементов

Для примера на рис. 6.12 приведены энергетические уровни, а в. таблице 6.2 — длины волны накачки, области люминесценции и время жизни на метастабильном уровне ряда ионов РЗЭ в кварцевых ОВ.

Таблица 6.2 Свойства ионов РЗЭ в кварцевых ОВ