لیزر فیبری دوپ شده با اربیوم (Erbium-Doped Fiber Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر فیبری دوپ شده با اربیوم (Erbium-Doped Fiber Laser) :
Erbium-Doped Fiber Laser (EDFL) یکی از مهمترین لیزرهای فیبری به دلیل کاربرد گسترده در مخابرات نوری است. یون های اربیوم (
\[ Er^{3+} \]) در فیبر سیلیکایی گسیل در محدوده ۱۵۲۵-۱۵۶۵ نانومتر (پنجره مخابراتی C-band) و ۱۵۷۰-۱۶۱۰ نانومتر (L-band) تولید می کنند. این محدوده ها کمترین تلفات را در فیبرهای سیلیکایی استاندارد دارند و برای انتقال داده در مسافت های طولانی ایده آل هستند. پمپاژ EDFL معمولا با دیودهای لیزری در ۹۸۰ یا ۱۴۸۰ نانومتر انجام می شود.
مکانیزم عملکرد EDFL بر اساس سیستم سه ترازی است. پمپاژ در ۹۸۰ نانومتر، یون ها را به تراز
\[ ^4I_{11/2} \]برانگیخته می کند که به سرعت (با واپاشی غیرتابشی) به تراز لیزری فوقانی
\[ ^4I_{13/2} \]وامی نشیند. گسیل القایی از این تراز به تراز پایه
\[ ^4I_{15/2} \]منجر به تولید فوتون های ۱۵۵۰ نانومتر می شود. بازده کوانتومی آن حدود ۶۰-۷۰٪ است. پمپاژ در ۱۴۸۰ نانومتر مستقیما به تراز فوقانی انجام می شود و بازده بالاتری دارد.
کاربرد اصلی EDFL به عنوان تقویت کننده نوری (EDFA) در سیستم های مخابرات نوری است. EDFAها سیگنال های نوری را بدون نیاز به تبدیل به سیگنال الکتریکی تقویت می کنند و امکان انتقال داده در مسافت های طولانی (بین قاره ای) را فراهم می سازند. همچنین به عنوان منبع نور در سنجش از دور (LIDAR)، پزشکی (جراحی چشم و پوست)، و طیف سنجی کاربرد دارند. لیزرهای فیبری اربیوم با قفل مدی می توانند پالس های فوق کوتاه (فمتوثانیه) در محدوده مخابراتی تولید کنند که در تحقیقات علمی و مترولوژی فرکانسی استفاده می شود.
یکی از ویژگی های مهم EDFL، پهنای باند وسیع و قابل تنظیم آن است که امکان مالتی پلکس کردن طول موجی (WDM) در مخابرات را فراهم می کند. همچنین این لیزرها در محدوده امن برای چشم کار می کنند (۱۵۵۰ نانومتر توسط قرنیه جذب شده و به شبکیه آسیب نمی رساند)، بنابراین در کاربردهای LIDAR و مسافت یاب نظامی ایمن هستند. چالش های EDFL شامل اثرات غیرخطی، نویز، و محدودیت در توان خروجی (معمولا تا چند وات) است. با این حال، برای کاربردهای توان بالا (چند ده وات) می توان از فیبرهای با میدان بزرگ و طراحی خاص استفاده کرد. EDFL یکی از فناوری های کلیدی در انقلاب ارتباطات نوری بوده است.
