"ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ" ISSN 1684-1719, N 8, 2018

оглавление выпуска         DOI  10.30898/1684-1719.2018.8.12     текст статьи (pdf)   

УДК  528.8.044.6

Математическое моделирование и экспериментальное сравнение прямой и обратной накачки в рамановском усилителе для лидарных применений

 

В. И. Григорьевский

Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, 141120, Московская область, Фрязино, пл. академика Введенского, 1

 

Статья поступила в редакцию 28 июля 2018 г.

 

Аннотация. В работе проведено исследование характеристик выходного излучения рамановского волоконного усилителя на длину волны 1650 нм при сравнении прямой и обратной накачки, осуществляемой  на длине волны 1540 нм. Усилитель предназначен для лидарных измерений концентрации метана в атмосфере Земли. Использовался как модельный расчет выходной мощности на основе точных уравнений распространения накачки в волокне  в прямом и обратном направлении, так и прямой эксперимент по сравнению обеих видов накачки мощностью 3.5 Вт в волокне длиной 1500 метров, который подтвердил преимущество обратной накачки для характеристик  выходного сигнала, таких как  мощность и спектральная чистота.  

Ключевые слова: лидар, рамановский усилитель, лазер, накачка.

Abstract. In this work a study of the characteristics of the output radiation of a Raman fiber amplifier at a wavelength of 1650 nm when comparing direct and reverse pumping performed at a wavelength of 1540 nm was carried out. The amplifier is designed for lidar measurements of methane concentration in the Earth's atmosphere. A model calculation of the output power was used on the basis of exact equations for the propagation of pumping in the fiber in the forward and backward directions. Also we made a direct experiment comparing both pump types with a power of 3.5 W in a fiber with a length of 1500 m. The study showed the advantage of reverse pumping in Raman amplifiers in the wavelength range of ~ 1650 nm both in terms of output power, as well as in spectral purity of the output signal, which is especially valuable for lidar applications. A qualitative explanation of this effect consists in a more efficient use of pumping: with small input signals, together with low pumping at the initial length of the active fiber and at high pumping, together with a large signal on a finite length of fiber. The filtration of the pumping residuals is also better in this case. When the pumping is propagated back with a small input signal, the noise characteristics of the output signal are better, the spectrum is cleaner, the filtration of the pumping remains is better. With large input signals, the difference in output power for both types of pumping decreases: if for small signals this difference is 2-3 times, then for large signals ~ 1.5 times. This is also understandable, since large input signals with direct pumping efficiently remove the inversion on the initial portion of the fiber, that is, the pumping is used more fully.   

Keywords: lidar, Raman amplifier, laser, pumping.

 

Для цитирования:

В. И. Григорьевский. Математическое моделирование и экспериментальное сравнение прямой и обратной накачки в рамановском усилителе для лидарных применений. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. №8. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/aug18/12/text.pdf

DOI 10.30898/1684-1719.2018.8.12