Vláknové lasery a zesilovače - NOOE131

• Anglický název: Fiber lasers and amplifiers
• Zajišťuje: Fyzikální ústav UK (32-FUUK)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2013
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
• Garant: Mgr. Pavel Peterka; Dr. Ing. Pavel Honzátko
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Optika a optoelektronika

Anotace

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

Úvod: optická vlákna, pasivní komponenty, čerpací lasery. Spektroskopie prvků vzácných zemin. Erbiem dopovaný vláknový zesilovač, rychlostní rovnice, saturace zesílení. Podrobný teoretický model, návrh a optimalizace zesilovače. Měření zesílení a šumového čísla zesilovače. Erbiem dopované vláknové lasery, kontinuální a pulzní režim. Vláknové zesilovače a lasery s jinými prvky vzácných zemin, výkonové vláknové lasery čerpané přes plášť, Ramanovské vláknové zesilovače. Využití vláknových zesilovačů v optických komunikacích. Vhodné i pro PGS.

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

Introduction: optical fibers, passive components, pump lasers. Spectroscopy of rare-earth elements. Erbium-doped fiber amplifier, rate equations, gain saturation. Complex theoretical model and optimization of the amplifier. Amplifier characterization (gain, noise figure). Erbium doped fiber laser, continuous wave and pulse regime. Fiber amplifiers and lasers doped with other rare earth ions, high-power fiber lasers utilizing cladding pumping, Raman fiber amplifiers. Implementation of fiber amplifiers in optical communication systems.

Cíl předmětu

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

Student by měl porozumět principům vláknových zesilovačů a laserů a metodám jejich optimalizace. Z aplikací by měl student porozumět zvláště dvěma oblastem: využití výkonových vláknových laserů v průmyslu a využití optických zesilovačů v optických komunikacích.

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

The student should be able to understand the principles of fiber amplifiers and lasers and methods of their optimization. Concerning the applications, the student should be able to understand mainly the following two topics: industrial applications of high-power fiber lasers and implementation of fiber amplifiers in optical communication systems.

Deskriptory

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

vláknové lasery, vláknové zesilovače, optické vlákna, optické vláknové komunikace

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

fiber lasers, fiber amplifiers, optical fibers, optical fiber communications

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

1-2 individuální úlohy na výpočet charakteristik EDFA na procvičení Salehova a Gilesova modelu.

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

One or two individual tasks for calculation of EDFA characteristics using Giles‘ and Salehs‘ models.

Literatura

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

přednášky ve formátu pdf

další studijní materiály:

P. Peterka: Vláknové lasery

M. Karásek: Optical fiber amplifiers

dostupné na

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

lectures are available for the students in pdf format

other study materials:

P. Peterka: Fiber lasers

M. Karásek: Optical fiber amplifiers

available in

B. E. A. Saleh and M. C. Teich. Fundamentals of photonics. John Willey & sons, inc., 1991.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

1. Komponenty vláknových laserů a zesilovačů.

2. Spektroskopie prvků vzácných zemin v optických vláknech

3.-.4 Erbiem dopovaný vláknový zesilovač (EDFA, Erbium-doped fiber amplifier)

5. Kontinuální vláknové lasery a výkonové vláknové lasery čerpané přes plášť

6. Vláknové lasery s dalšími prvky vzácných zemin, vybrané problémy výzkumu v ÚFE a na FJFI

7. Exkurze v ÚFE Suchdol: výroba optických vláken a jejich základní charakterizace

8.-9. Pulzní režimy vláknových laserů.

10. Polovodičové optické zesilovače (SOA, semiconductor optical amplifiers) a jejich aplikace v komponentách pro transparentní optické sítě,

11. Ramanovské vláknové zesilovače a parametrické vláknové zesilovače

12. Numerické modelování EDFA - cvičení

13. Exkurze v ÚFE Kobylisy: vláknové lasery

14. Rezerva

Osnova cvičení

Analytické řešení rychlostních rovnic erbiem dopovaného vláknového zesilovače pro (kvazi)dvouhladinový model (tzv. Salehův model).

Příklady použití tzv. Gilesových parametrů erbiem dopovaného vlákna pro výpočet výstupních charakteristik EDFA.

Exkurze v ÚFE Suchdol: výroba optických vláken a jejich základní charakterizace

Exkurze v laboratořích ÚFE Kobylisy: vláknové lasery

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

1. Components of fiber amplifiers and lasers.

2. Rare-earth doped fiber spectroscopy

3.-4. Erbium-doped fiber amplifier (EDFA)

5. Continuous-wave fiber lasers and high-power cladding-pumped fiber lasers

6. Fiber lasers with based on other rare-earth dopants, discussion of selected research topics

7. Laboratory visit in ÚFE Suchdol: preparation of optical fibers and their basic characterisation

8.-9. Pulsed fiber lasers

10.-11. Semiconductor optical amplifiers (SOA) and their application in components for transparent optical networks, Raman fiber amplifiers and parametric fiber amplifiers

12. EDFA numerical modelling - exercise

13. Laboratory visit in ÚFE Kobylisy: fiber lasers

Analytical solution of rate equations of the EDFA for the simplified two-level model (Saleh’s model)

Examples of application of the Giles‘s EDFA parameters for calculation of the amplifier‘s gain characteristics

Laboratory visit in ÚFE Suchdol: preparation of optical fibers and their basic characterization

Laboratory visit in ÚFE Kobylisy: fiber lasers

Vstupní požadavky

čeština

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

Základní znalosti teorie laserů, laserové techniky a optických vláken; základní znalosti programování (pro cvičení).

angličtina

Poslední úprava: T_FUUK (03.05.2013)

Basic knowledge of laser physics, laser technology and fiber optics; basic programming knowledge.