4.1 Integrované optoelektronické prvky
- Fotonické prvky pro směrování optických signálů
- První zmínky o mikrostrukturních optických zesilovačích
- Mikrostrukturní vláknový laser
- Mikrostrukturní zesilovač s aktivní polovodičovou vrstvou
- Interferometrické (Mach-Zehnder) integrované vazební články
- Umožňuje nejen dělení výkonu, ale interferometrické zpracování
Planární 3D kaskádový vazební člen. PCF struktura pro dělení výkonu a interferometrické zpracování.
Realizace kaskádového vazebního členu u mikrostruktury.
4.2 První zmínky o mikrostrukturních polovodičových laserech a zesilovačích
Zesílení je možné díky zpomalení světla.
- Podmínkou jsou extrémní hodnoty skupinového indexu lomu
- Zpomalené světlo má větší intenzitu fotonu na určité vlnové délce
- Struktura je vyrobená metodou epitaxe z Si3N4
- Tloušťka mikroregionu je 200 nm, velikost mikrostruktury je 200 nm
- Pod mikrostrukturou je 330 nm široká membrána pro uvolnění záření
- Nutné čerpání na jiné vlnové délce
- Pozorované zesílení spontánní emise pro čerpání na vlnové délce 980 nm 7 až 125 mW
Zisk je generován v pásmu C + L. Z pohledu uživatele struktura připomíná EDFA zesilovač.
- Výzkum povede k návrhu mikrostrukturního laseru
- Nový optoelektronický prvek
- Rezonátor je tvořen defektem porušujícím periodicitu
- Čtyři mikrostruktury na cestě vzniklého svazku plní funkci 97% zrcadla
- Délka rezonátoru 70 μm
- Čerpání 1 ps laserem na vlnové délce 800 nm
- Větší mikrostruktury posouvají režim práce směrem k delším vlnovým délkám
- Generovaný výkon v řadu desetin mW
- Polovodičová vrstva vložená mezi dva fotonické krystaly
- Skupinový index nabývá velkých hodnot pro nízké hodnoty normalizované frekvence
- „slow light“, které se nachází blízko zádržného pásu
- Parametr „material gain“ jako funkce čerpání – zisk je generován v širokém spektru vlnových délek
- Pásmo omezené seshora
- Zesílení jednotlivých vidů – v blízkosti zakázaného pásu
Struktura mikrostrukturního rezonátoru.
Záření generované mikrostrukturním laserem.
Mikrostruktura s polovodičem.
Mikrostruktura s polovodičem.
Vliv čerpání na zisk.
4.3 Výroba preformy pro PCF vlákna
S ohledem na ceny a specifické vlastností, PCF vlákna jsou často vyráběny na zakázku. (Konkrétní požadavek na specifické vlákno).
Výroba PCF vláken je několikastupňový proces, který se skládá z několika kroků:
- výroby skla
- výroby prefabrikátu – takzvané preformy
- Prefabrikát = skleněná tyč (pro jádro IGPCF) a několik desítek skleněných trubek (pozdější mikrostruktury)
- Průměrtrubky–řadověcm
- tažení vlákna z preformy
- Trubky se uspořádá podle požadovaného motivu – nejčastěji hexagonální matice (tvořící úhel 60°)
- U IGPCF jádro tvoří ústřední skleněná tyč, může mít odlišné rozměry než obklopující tyče a je plná uvnitř
- UHCPCF jádro tvoří absence ústřední tyče, nebo ústřední, větší trubka
- Skleněná trubka (řádově cm) – potřebujeme několik desítek takových trubek, které jsou uspořádány do matice
- testování parametrů vláken
- výroby kabelů
- měření a značení kabelů
Prefabrikát – jedna skleněná trubka pro tažení PCF vlákna (z mnoha tyčí uspořádaných do matice).
4.4 Výroba mikrostrukturních vláken z preformy
- Z jedné trubky vznikne region obsahující jednu mikrostrukturu ~řadově mikrometry
- Teplota prefabrikátu ovlivňuje tlak uvnitř mikrostruktur
- S klesajícím objem preformy během tažení, mění se tlak při stejné teplotě
- Teplota v peci je přibližné 1800 °C
- Nutná kontrola teploty během výroby = mikrostruktury o stejných rozměrech
- Čtvercová mřížka (úhel 90°) může být realizovaná sčtvercovými mikrostrukturami, tvaruje je tlak sousedních mikrostruktur, které proto musí být velké, s malou roztečí
Tavná pec, ve které se v teplotě asi 1800°C (liší se podle typu skla a příměsí) vyrábí PCF vlákno.