Оптоэлектроника и волоконная оптика. Гуртов В.А. - 150 стр.

на соединения.
    Принципиальным является выбор легирующих добавок, формирующих
сердцевину активного световода, а также подбор концентрации ионов эрбия.
Различные добавки в кварцевое стекло изменяют характер штарковского рас-
щепления уровней энергии ионов эрбия (рис.1). В свою очередь это приводит
к изменению спектров поглощения и излучения.




Рис. 7.4. Спектры излучения ионов эрбия в кварцевом стекле с различными добавка-
ми

    На рис. 4. представлены спектры излучения ионов эрбия в кварцевом
стекле, легированном наиболее часто применяемыми в технологии волокон-
ных световодов добавками. Из представленных данных видно, что наиболее
широкий спектр излучения (а значит, и спектр усиления), составляющий око-
ло 40 нм по полувысоте, достигается при использовании в качестве добавки
алюминия. Поэтому этот элемент стал необходимой составляющей материала
сердцевины эрбиевых волоконных световодов. Концентрация ионов эрбия в
сердцевине оптического волокна фактически определяет его длину, использу-
емую в усилителе при заданных уровнях сигнала и накачки. Верхний предел
концентрации активных ионов определяется возникновением эффекта коопе-
ративной апконверсии. Это явление состоит в том, что при большой концен-
трации активных ионов возможно образование кластеров, состоящих из двух
и более ионов эрбия. Когда эти ионы оказываются в возбужденном состоянии,
происходит обмен энергиями, в результате чего один из них переходит в состо-
яние с еще более высокой энергией, а второй -безызлучательно релаксирует
на основной уровень. Таким образом, часть ионов эрбия поглощает излучение
усиленного сигнала, снижая эффективность усилителя.
    Нижний предел по концентрации ионов эрбия определяется тем, что
слишком длинный активный световод неудобен при изготовлении усилителя,
а также тем, что при использовании большого количества активного светово-

                                     150