Разница между длинами волн накачки 980 нм и 1480 нм

980nm와 1480nm는 에르븀 도핑 광섬유(EDF)에 가장 일반적으로 사용되는 두 가지 펌프 파장입니다. 이들 사이의 주요 차이점은 에르븀 이온(Er³⁺)의 에너지 준위 전환 메커니즘, 에너지 변환 효율 및 적용 적응성입니다.

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

Это наиболее фундаментальное различие между ними, непосредственно определяющее все последующие различия в характеристиках:

> 980nm 펌핑: "직접 공진 펌핑"을 의미합니다. 980nm 광자의 에너지는 바닥 상태에서 준안정 Er3⁺ 상태로의 직접적인 전환과 정확히 일치합니다. 거의 모든 광자의 에너지는 에너지 수준에서 중간 에너지 손실 없이 흡수됩니다. 흡수되면 Er³⁺는 비방사적으로 상위 레이저 에너지 수준으로 빠르게 전환되어 결국 유도 방출을 통해 1550nm의 통신 대역 광자를 방출합니다.

Накачка с длиной волны > 1480 нм: относится к «нерезонансной непрямой накачке» — энергия фотона с длиной волны 1480 нм соответствует прямому переходу из основного состояния Er³⁺ на верхний уровень энергии лазера. Однако вероятность такого перехода мала (плохое согласование уровней энергии), и часть энергии фотона теряется из-за «многофотонного поглощения» или «релаксации уровней энергии». Для генерации лазера требуется накопление Er³⁺ на уровне энергии ⁴I₁₃/₂.

2. 펌핑 효율: 980nm는 1480nm보다 훨씬 높습니다.

효율성의 차이는 엔지니어링 응용 분야에서 파장 선택의 기초가 되는 "흡수 단면적"에 의해 직접적으로 결정됩니다.

> Сечение поглощения: сечение поглощения на длине волны 980 нм для Er³⁺ составляет приблизительно 2 × 10⁺ см², что в 2,5 раза больше, чем на длине волны 1480 нм (примерно 0,8 × 10⁺ см²). При той же мощности накачки длина волны 980 нм может повысить эффективность преобразования энергии в легированных эрбием волокнах в 2–3 раза.

> 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. 적용 제한: 980nm 파장은 "농도 소멸"의 대상이 되는 반면, 1480nm 파장은 고농도 광섬유에 적합합니다.

두 가지 유형 모두 에르븀 첨가 섬유의 "도핑 농도"에 민감하므로 적용이 제한됩니다.

> 980nm 파장의 단점: 흡수 효율이 높기 때문에 섬유 내 Er3⁺ 농도가 너무 높으면(예: > 500ppm) "농도 급랭"이 발생합니다. 인접한 Er3⁺ 섬유는 비방사 전이를 통해 에너지를 전달하여 에너지 손실을 초래합니다(펌프 효율이 급격히 떨어지고 열 발생이 증가하는 것으로 나타남). 따라서 도핑 농도가 낮거나 중간인 섬유에만 적합합니다(100-300ppm).

> 1480nm 파장의 장점: 낮은 흡수 효율은 높은 Er3⁺ 농도(예: 500-1000ppm)에서도 농도 소멸 가능성이 낮다는 것을 의미합니다. 대신, "고도핑"은 섬유 길이를 단축하여(전송 손실 감소) 소형화, 고도로 통합된 펌프 시스템(예: 마이크로 EDFA 모듈)에 적합합니다.

4. 적용 시나리오: 각각은 고유한 초점을 갖고 있으며 절대적인 대체가 없습니다.

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