Tapered Amplifier

Two gold and white electronic components with multiple pins and a fiber optic cable; the component on the left is labeled "TOPTICA.

Ein Tapered Amplifier (TA oder TPA) ist ein speziell entwickelter optischer Halbleiterverstärker (SOA), der eine Ausgangsleistung von mehreren Watt erreichen kann. Das besondere Merkmal von Tapered Amplifiers ist die Beibehaltung der guten spektralen Eigenschaften des Seed-Lasers, wie z.B. eine geringe Linienbreite und ein starkes Seitenmodenunterdrückungsverhältnis (SMSR). Während die Ausgangsleistung von Breitstreifenlasern erreicht wird, können Tapered Amplifiers eine hohe Strahlqualität mit einem M² Faktor von deutlich unter 2 beibehalten.

Ein Tapered Amplifier besteht aus zwei Teilen, die monolithisch auf einem Halbleiterchip integriert sind.

Der erste Abschnitt ist ein Rippenwellenleiter mit einer Breite von wenigen Mikrometern, der nur die Ausbreitung einer einzigen Mode erlaubt. Das Eingangslicht wird in diesen Teil der TA eingespeist. Unsere DFB-Laser, die als Seed-Laser verwendet werden, passen perfekt zu unseren Tapered Amplifiers, da die Abmessungen der Rippenwellenleiter ähnlich sind. So ermöglicht eine einfache Fokussieroptik mit einem Abbildungsmaßstab von 1:1 eine perfekte optische Kopplung zwischen Seed-Laser und Tapered Amplifier.

Der zweite Abschnitt der aktiven Fläche ist trapezförmig mit zunehmender seitlicher Ausdehnung zur hinteren Facette hin, während die Höhe gleich bleibt wie beim ersten Abschnitt. Durch dieses spezielle Design bleibt die Strahlqualität hoch, während das ausgesäte Licht auf seinem Weg durch den sich stetig verbreiternden aktiven Bereich verstärkt wird. Die Verstärkung des eingestrahlten Lichts erfolgt durch eine Einwegübertragung durch die beiden Abschnitte des Tapered Amplifiers. Die Vorder- und Rückseite des Chips sind mit einer Antireflexionsbeschichtung (AR) versehen. Tapered Amplifier können für mehr als eine Wellenlänge verwendet werden, da das spektrale Profil der Verstärkung breit ist.

Tapered Amplifier werden oft als Teil eines Master-Oszillator-Leistungsverstärkersystems (MOPA) verwendet. Einfrequenzlaser wie DFB- und DBR-Laser sowie ECDLs sind geeignete Seed-Laser für alle Arten von MOPAs. Das C-Mount-Gehäuse unserer TAs ermöglicht den freien Zugang zu beiden Seiten des Chips, was ideal für Free-Beam-Setups ist, während unsere miniTAs mit 14-Pin-Butterfly-Gehäuse eine einfache und robuste Faserkopplung mit dem Seed-Laser ermöglichen.

Da es schwierig ist, Reflexionen von den optischen Elementen zu unterdrücken, die sich zwischen dem Seed-Laser und dem Tapered Amplifier befinden, ist ein optischer Isolator zwischen den beiden Komponenten des MOPA-Systems erforderlich. Wegen der Rückkopplungsempfindlichkeit aufgrund der hohen Verstärkung von Tapered Amplifier ist oft ein zusätzlicher Isolator auf der Ausgangsseite erforderlich.