980 nm と 1480 nm のポンプ波長の違い

980 nm と 1480 nm は、エルビウム添加光ファイバー (EDF) で最も一般的に使用される 2 つのポンプ波長です。それらの主な違いは、エルビウムイオン (Er3⁺) のエネルギー準位遷移機構、エネルギー変換効率、およびアプリケーションへの適応性です。

1. Основной механизм: Различаются пути поглощения ионов эрбия и перехода энергетических уровней

Это наиболее фундаментальное различие между ними, непосредственно определяющее все последующие различия в характеристиках:

> 980 nm ポンピング: 「直接共鳴ポンピング」を指します。980 nm 光子のエネルギーは、基底状態から準安定 Er3+ 状態への直接遷移に正確に対応します。光子のエネルギーのほとんどすべてが、エネルギーレベルでの中間エネルギー損失なしに吸収されます。 Er3⁺ は吸収されるとすぐに非放射的に上位レーザー エネルギー レベルに移行し、最終的には誘導放出によって 1550 nm の通信帯域光子を放出します。

波長 > 1480 nm ポンピング: 「非共鳴間接ポンピング」を指します。1480 nm 光子のエネルギーは、Er3+ 基底状態から上位レーザー エネルギー レベルへの直接遷移に対応します。しかし、そのような遷移の確率は低く（エネルギー準位の整合性が悪く）、「多光子吸収」または「エネルギー準位緩和」により光子エネルギーの一部が失われます。レーザーの生成には、エネルギー レベル ⁴I₁₃/₂ での Er3⁺ の蓄積が必要です。

2. ポンピング効率: 980nm は 1480nm よりも大幅に高くなります。

Разница в эффективности напрямую определяется «сечением поглощения», которое является основой выбора длины волны в инженерных приложениях:

> Сечение поглощения: сечение поглощения на длине волны 980 нм для Er³⁺ составляет приблизительно 2 × 10⁺ см², что в 2,5 раза больше, чем на длине волны 1480 нм (примерно 0,8 × 10⁺ см²). При той же мощности накачки длина волны 980 нм может повысить эффективность преобразования энергии в легированных эрбием волокнах в 2–3 раза.

> パワー密度の要件: 980 nm の波長では飽和ポンピングに低いパワー密度 (例: 100 mW/mm²) のみが必要ですが、1480 nm の波長ではより高いパワー密度 (例: 250 mW/mm²) が必要となるため、1480 nm ポンプ光源の消費電力と熱放散圧力が高くなります。

3. アプリケーションの制限: 980nm の波長は「濃度消光」の影響を受けますが、1480nm の波長は高濃度ドープされたファイバに適しています。

Оба типа чувствительны к «концентрации легирования» волокон, легированных эрбием, что ограничивает области их применения:

> Недостаток длины волны 980 нм: из-за высокой эффективности поглощения, если концентрация Er³⁺ в волокне слишком высока (например, > 500 ppm), это приведёт к «концентрационному тушению» — соседние волокна Er³⁺ переносят энергию посредством безызлучательных переходов, что приводит к потерям энергии (проявляющимся в резком падении эффективности накачки и повышенном тепловыделении). Поэтому она подходит только для волокон с низкой и средней концентрацией легирования (100–300 ppm).

> 1480 nm 波長の利点: 吸収効率が低いということは、Er3+ 濃度が高くても (例: 500 ～ 1000 ppm) 濃度消光の可能性が低いことを意味します。代わりに、「高ドーピング」によりファイバ長を短くすることができ（伝送損失を低減）、小型化された高度に統合されたポンプシステム（マイクロEDFAモジュールなど）に適しています。

4. Сценарии применения: Каждый из них имеет свою направленность, не имеет абсолютной замены.

上記の違いに基づいて、両方のオプションのアプリケーション シナリオは高度に細分化されており、完全に置き換えることはできません。