通过优化掺铒光纤设计，提高了紧凑型ASE光源的热稳定性 刘建明、 林文斌、 刘伟、 程金娟、 何成成、 徐伟、 郭佳

《Photonics》：Enhanced Thermal Stability in Compact ASE Sources Enabled by Optimized Erbium-Doped Fiber Design Jianming Liu, Wenbin Lin, Wei Liu, Jinjuan Cheng, Chengcheng He, Wei Xu and Jia Guo

　　摘要
放大自发辐射（ASE）源被广泛用作高精度导航和光学检测等领域中高度稳定的宽带光源。掺铒光纤（EDF）作为ASE源的核心活性组件，一直是热稳定性研究的关键对象。我们利用气相掺杂（VPD）技术制备了一种具有80 μm包层的低掺杂EDF，并将其与一种商用125 μm包层的EDF进行了对比，后者采用了双通正向（DPF）光路配置和窄带滤波器。我们研究了这两种EDF在不同参数条件下产生的ASE光谱的温度依赖特性。基于光谱的三个关键指标（平均波长、光谱带宽和输出功率），分析了两种EDF的温度漂移性能。与常用的EDF相比，结果表明，适当设计的小包层EDF在适当的长度下可以提供更高的ASE输出功率，并表现出更低的平均波长温度漂移。本研究为推动高精度光纤传感设备的微型化提供了重要指导。

1. 引言
基于掺铒光纤（EDF）的ASE源具有高功率、低相干性、优异的光谱稳定性和易于与光纤耦合的优点。由于这些优势，ASE源已被广泛应用于各个领域，尤其是在高精度光纤陀螺仪（FOG）中作为关键组件[1,2,3]。干涉式FOG通过萨格纳克效应测量角速度，因此光源的稳定性对于最小化陀螺误差至关重要[4]。研究ASE源的热稳定性有助于优化设计，以确保在恶劣温度条件下的稳定输出并减少环境引起的误差[5,6]。同时，提高精度和微型化是FOG的主要发展趋势和研究重点[7]。然而，大多数研究都集中在FOG组件的微型化和集成上。光源的微型化仍然是一个重大挑战[8]。因此，研究紧凑且高稳定的ASE源非常重要。众所周知，温度波动会导致ASE光谱的变化，这受多种因素的影响。提高ASE源热稳定性的研究一直在进行中[9,10,11,12]。目前有几种主流方法来改善ASE源：优化ASE源的光路、动态调整源反馈以及优化稀土（RE）掺杂光纤[7]。例如，Wan等人使用具有光谱整形能力的热控组件，在整个光谱范围内实现了1.3 ppm/°C的平均波长温度漂移[13]。Kikilich等人通过实时调整双激光泵浦二极管比例，在双通双向光路结构中实现了平均波长为1669 nm、光谱宽度超过16.5 nm的平均波长稳定度为0.32 ppm/°C的ASE输出[11]。这些研究在改进ASE源方面取得了显著进展。然而，许多努力都以牺牲输出功率和光谱稳定性为代价来实现超宽带光谱。同时，大多数提出的方案依赖于复杂的光学设计和较高的系统功耗，这给设备微型化带来了重大障碍。由于EDF是ASE过程中的唯一活性组件，其性质对于确定光源的整体热稳定性至关重要。因此，研究EDF的性质对于开发高稳定性的紧凑ASE源非常重要。

本文介绍了一种通过气相掺杂（VPD）技术制备的80 μm包层EDF。这种EDF的掺杂浓度低于市面上常见的商用EDF。在双通正向（DPF）光路生成并通过1530 nm窄带滤波器过滤后，对两种EDF的ASE输出进行了输出功率、平均波长和光谱宽度的表征。结果表明，使用小包层和低掺杂浓度的EDF获得了更高的功率转换效率（24.7%）和超过6.9 nm的3 dB带宽。此外，它在-50 °C至75 °C的温度范围内的平均波长漂移仅为0.102 ppm/°C，表明其在高精度FOG的紧凑ASE源中具有应用潜力。附录A中的表A1展示了所提出方法与其他已发表方法之间的比较。

2. 实验装置和光纤制备
目前，大多数ASE光源配置源自四种基本的ASE源结构[14]。铒离子有许多吸收峰；然而，当在900 nm以下的短波长下泵浦时，激发态吸收变得非常严重。因此，主流的泵浦波长主要是980 nm和1480 nm。虽然1480 nm和980 nm激光器都可以泵浦基于EDF的ASE源，但980 nm具有更高的转换效率，并且所需的EDF长度更短[15]。这使得它在FOG的ASE源中得到更广泛的应用。

对于980 nm的泵浦波长，光谱可以分为多个区间，每个区间的带宽分别为。设表示第区间内单色成分的波长和频率。其传播可以表示为[5]：
(1)
(2)
其中表示位置（z）和波长处的正向和反向ASE功率，表示位置（z）处的泵浦功率。项表示EDF在波长处的固有衰减，表示单色成分在处的重叠因子。这里，是泵浦波长。和分别是铒离子在基态和亚稳态的种群数。和分别是EDF在波长处的发射和吸收截面。在热平衡状态下，它们通过McCumber关系关联：
(3)
在这个表达式中，是玻尔兹曼常数，表示热力学温度。是吸收和发射截面相等的波长。在热平衡状态下，N1和N2严格遵循玻尔兹曼分布：
(4)
是第能级的简并度，是两个能级之间的能量差。重叠因子出现是因为光并不完全限制在纤芯内传播，部分光能量在包层中传播。其表达式为：
(5)
其中是纤芯直径，通过求解亥姆霍兹特征值方程可以获得标准化的横向电场。

总之，ASE光谱是由EDF的发射和吸收截面共同决定的。这两种截面都依赖于温度，这种温度依赖性是ASE源温度漂移的关键原因之一。由于自发发射的光子在随机方向上传播，在单通正向（SPF）和单通反向（SPB）配置中，朝输出方向相反传播的ASE成分会被衰减。因此，单通ASE源的输出功率远低于双通配置，现已很少使用。

在双通方案中，反向配置对EDF长度相对不敏感，并且在广泛的EDF长度范围内提供了稳定的光谱。相比之下，在DPF配置中，ASE输出光谱的稳定性对EDF长度更为敏感，需要精确调整EDF长度以实现高稳定性的光谱[16]。此外，一些研究采用了双级双泵浦配置[11,17,18]。尽管这种架构提供了多种修改，并通常能够实现更宽的ASE光谱宽度，但对于ASE源来说，同时实现宽带宽度和高光谱稳定性仍然具有挑战性。通常，原始ASE光谱是非平坦且不对称的。温度变化会改变EDF的增益光谱，从而改变每个ASE光谱成分的功率密度。此外，更宽的光谱包含了更多的频率成分。温度引起的功率密度变化会在更宽的带宽上累积。因此，带宽过大的ASE源受温度的影响更大。

在像FOG这样的对误差敏感的传感系统中，光谱稳定性的优势显然超过了超宽带的优势。窄带滤波可以有效重塑光谱并显著提高其稳定性，这也是最经济有效的光谱稳定方法之一[4]。然而，双通反向（DPB）配置的光谱带宽通常比DPF配置大得多，这会导致窄带滤波时输出功率迅速下降。同时，两种双通配置都有最佳EDF长度，而DPF配置所需的EDF长度更短[16,19]，这对集成到紧凑ASE源中是有益的。附录A中的表A2总结了近年来研究的主流ASE源光路配置的特点。总之，DPF配置提供了高的光谱稳定性和转换效率，在窄带滤波下损耗最低，并且所需的EDF长度最短。这使得它成为实现高稳定性、紧凑结构的ASE源的理想选择。

因此，在确保ASE源的高可靠性和稳定性的前提下，结合窄带滤波器的DPF配置在紧凑ASE源中具有很强的应用潜力。在本研究中，我们采用了在输出端装有窄带滤波器隔振器（中心波长为1530 nm）的DPF配置。由于本研究仅关注EDF的热稳定性，因此仅将EDF放置在了温度腔中。实验装置的示意图如图1所示。图1显示了带有窄带滤波的双通正向ASE源的实验装置示意图。在这种装置中，EDF由980 nm光源泵浦。铒离子吸收泵浦能量并被激发到更高能级，从而形成种群反转。通过自发射产生的光子在传播过程中在增益介质中不断被放大。反向传播的光被反射，转换为正向传播的光，然后重新进入EDF进行进一步放大。值得注意的是，反射光首先在接近泵浦源的位置重新进入EDF区域。通过调整EDF长度，可以在1530 nm附近最大化总增益，使ASE光谱功率集中在1530 nm附近。在这种情况下，以1530 nm为中心的窄带滤波不会导致输出功率的过度损失[20]。然后，正向传播的ASE光通过中心波长为1530 nm的窄带滤波器隔振器，输送到测量设备进行分析。滤波器隔振器是一种集成了滤波器和隔振功能的装置，可以在过滤和整形原始ASE光谱的同时抑制自振荡。图2显示了实验中使用的滤波器隔振器的测量透射光谱，其带内透射率约为95%。反射器的反射率约为85%（包括WDM插入损耗）。整个ASE源光路通过光纤熔接连接，以减少总体光损耗。

总之，DPF配置提供了高的光谱稳定性和转换效率，在窄带滤波下的损耗最低，并且所需的EDF长度最短。这使得它成为实现高稳定性、紧凑结构的ASE源的理想选择。因此，在确保ASE源高可靠性和稳定性的前提下，结合窄带滤波器的DPF配置在紧凑ASE源中具有强大的应用潜力。

3. 实验结果
目前，大多数ASE光源配置都基于四种基本的ASE源结构[14]。尽管铒离子有许多吸收峰，但在900 nm以下的短波长下泵浦时，激发态吸收会变得非常严重。因此，主流的泵浦波长主要是980 nm和1480 nm。尽管1480 nm和980 nm激光器都可以泵浦基于EDF的ASE源，但980 nm具有更高的转换效率，并且所需的EDF长度更短[15]。这使得它在FOG的ASE源中更受欢迎。

对于980 nm的泵浦波长，光谱可以分为多个区间，每个区间的带宽分别为。设和分别表示第区间内的单色成分的波长和频率。其传播可以表示为[5]：
(1)
(2)
其中表示位置（z）和波长处的正向和反向ASE功率，是位置（z）处的泵浦功率。项表示EDF在波长处的固有衰减，是单色成分在处的重叠因子。这里是泵浦波长。和分别是铒离子在基态和亚稳态的种群数。和分别是EDF在波长处的发射和吸收截面。在热平衡状态下，它们通过McCumber关系关联：
(3)
在这个表达式中，是玻尔兹曼常数，表示热力学温度。是吸收和发射截面相等的波长。在热平衡状态下，N1和N2严格遵循玻尔兹曼分布：
(4)
是第能级的简并度，是两个能级之间的能量差。重叠因子的出现是因为光并不完全限制在纤芯内传播，部分光能量在包层中传播。其表达式为：
(5)
其中是纤芯直径，通过求解亥姆霍兹特征值方程可以获得标准化的横向电场。

总之，ASE光谱由EDF的发射和吸收截面共同决定。这两个截面都依赖于温度，这种温度依赖性是ASE源温度漂移的关键原因之一。由于自发发射的光子在随机方向上传播，在单通正向（SPF）和单通反向（SPB）配置中，朝输出方向相反传播的ASE成分会被衰减。因此，单通ASE源的输出功率远低于双通配置，现在很少使用。

在双通方案中，反向配置对EDF长度相对不敏感，并且在广泛的EDF长度范围内提供稳定的光谱。相比之下，在DPF配置中，ASE输出光谱的稳定性对EDF长度更为敏感，需要精确调整EDF长度以实现高稳定性的光谱[16]。此外，一些研究采用了双级双泵浦配置[11,17,18]。尽管这种架构提供了多种修改方式，并通常能够实现更宽的ASE光谱宽度，但对于ASE源来说，同时实现宽带宽度和高光谱稳定性仍然具有挑战性。通常，原始ASE光谱是非平坦和不对称的。温度变化会改变EDF的增益光谱，从而改变每个ASE光谱成分的功率密度。此外，更宽的光谱包含更多的频率成分。温度引起的功率密度变化会在更宽的带宽上累积。因此，带宽过大的ASE源更容易受到温度的影响。

在像FOG这样的对误差敏感的传感系统中，光谱稳定性的优势明显超过了超宽带的优势。窄带滤波可以有效重塑光谱并显著提高其稳定性，这也是最具成本效益的光谱稳定方法之一[4]。然而，双通反向（DPB）配置的光谱带宽通常比DPF配置大得多，这会导致窄带滤波时输出功率迅速下降。同时，两种双通配置都有最佳EDF长度，而DPF配置所需的EDF长度更短[16,19]，这有利于集成到紧凑ASE源中。此外，在SD方法中，沉积过程完成后必须移除多孔管，并对其进行多次处理，如浸泡和干燥。在这些过程中，核心区域直接暴露在外部环境中，容易受到污染和结构缺陷的影响[21]。与SD方法相比，VPD工艺可以同时沉积RE离子、共掺杂剂和二氧化硅。这导致了玻璃中掺杂剂的分布更加均匀，并消除了与溶液掺杂相关的芯-包层界面缺陷[22]。同时，原位掺杂显著减少了外部杂质和OH?的引入[23]。由于铒离子之间的相互作用而产生的上转换是荧光淬灭的关键机制，其影响可以通过精确的波导结构优化来部分缓解。然而，高掺杂水平下铒离子聚集引起的淬灭只能通过降低掺杂浓度、使用适当的共掺杂剂（通常是铝）以及提高掺杂剂分布均匀性来解决[24]。在这方面，VPD工艺具有显著优势。

长期以来，VPD的发展受到室温下缺乏合适的RE元素液态前体的限制。RE卤化物的升华温度超过800°C，这使得难以获得具有足够压力的蒸汽。1990年，R. P. Tumminelli等人使用有机螯合物作为VPD工艺的前体，制备出了高RE掺杂浓度的光纤，为现代VPD技术奠定了基础[25]。然而，螯合物在约200°C时可以产生足够的蒸汽，但在更高温度下会迅速分解。

在这项研究中，采用了一种基于无机金属前体（无水氯化铒，升华温度超过850°C）的VPD工艺。为了防止前体在输送管路中凝结并造成堵塞，对MCVD系统进行了适当的修改。每种前体通过独立的管道输送到反应区。工艺的简化示意图如图3所示，反应过程如方程式(7)–(10)所述进行。

（7）（8）（9）（10）

图3. VPD系统示意图。在VPD工艺中，掺杂浓度由载气流量和升华器温度控制，这使得可以精确实现目标掺杂水平和芯折射率。为了比较同一光路中不同设计的EDF的ASE输出特性，使用了商用M12 980/125光纤（来自英国南安普顿的Fibercore有限公司）作为EDF1。此外，还使用VPD工艺制备了具有80微米包层的低掺杂EDF，作为EDF2。表1列出了它们的关键参数，图4显示了这两种EDF的发射和吸收光谱。

表1. EDF的参数。

图4. （a）EDF的发射光谱；（b）EDF的吸收光谱。

在温度漂移实验中，泵浦功率保持在66.1 mW。只有EDF被放置在一个温度 chamber（ATH-80L-6D，来自中国东莞的Dongguan Aibo Instrument Equipment Co., Ltd.）中，并卷成60毫米的环状。光路中的所有其他组件都保持在室温下。将腔室温度从?50°C升高到75°C，这个范围被分为15个测量点，每个间隔5°C或10°C。一旦腔室内的温度在每个目标点稳定下来，就使用光谱分析仪（OSA，Yokogawa AQ6370D，来自日本Musashino的Yokogawa Electric Co., Ltd.）和光功率计（Thorlabs PM100D，来自美国Newton的Thorlabs, Inc.）分别收集ASE光源的光谱和功率数据。为了实验的方便，所有光学组件被集成到一个平台上。附录A中的图A1和图A2展示了实验装置的照片和示意图。由于使用了窄带滤波器，输出光谱没有二次峰；因此，光谱宽度定义为3-dB带宽。平均波长定义为：

（11）

其中，是中心位于的采样光谱间隔内的功率。

十次重复测量显示，平均波长的范围（最大值减去最小值）小于0.01纳米，标准化范围（范围除以十次测量的平均值）小于0.7 ppm。输出功率的标准化范围小于1%。这些结果表明实验方案具有很高的可靠性和重复性。

3. 实验结果与讨论

如图5所示，我们在室温下、泵浦功率为66.1 mW的条件下，测量了两种不同长度EDF类型的ASE光源的输出功率。由于EDF2的掺杂浓度较低，其所需长度比EDF1更长。每种EDF都有一个最佳长度，可在该长度下获得最大的ASE输出功率。当EDF太短时，整个EDF会被强烈泵浦，导致ASE光谱主要由1530纳米峰主导。随着EDF长度的增加，ASE光源的输出功率逐渐上升[26]。相反，当EDF太长时，信号饱和和泵浦耗尽导致EDF末端出现低增益区域。在这种情况下，1530纳米附近的能量被丰富的基态铒离子重新吸收。同时，1560纳米处的增益开始增加，EDF中的损耗逐渐增大[20]。最大ASE光源输出功率分别为3.2米长的EDF1为14.44 mW，9.0米长的EDF2为16.31 mW。

图5. 不同长度的EDF1（a）和EDF2（b）在66.1 mW泵浦功率下的ASE光源输出功率。

图6 显示了不同温度下EDF1（3.2米）和EDF2（9.0米）的ASE输出光谱。EDF产生的原始ASE光通过窄带滤波器隔离器过滤后，得到了对称的、接近高斯的输出光谱。实际上，窄带过滤过程消除了原始ASE光谱中的尖锐峰和弛豫振荡，有效抑制了边缘噪声和寄生干扰。这显著提高了输出光谱的热稳定性，并有助于减少FOGs中比例因子的非线性[4,27]。同时，两种EDF的输出ASE光谱在整个-50°C至75°C的温度范围内都表现出相对稳定的形状。这些结果表明，该光学路径可以在宽温度范围内保持明确的高斯光谱输出，而不出现光谱失真，表明所提出的方案在实际应用中可以实现高度稳定的光谱输出。

图6. 不同温度下使用（a）3.2米EDF1和（b）9.0米EDF2的ASE光源输出光谱。

进一步使用3.2米长的EDF1和9.0米长的EDF2分别表征了ASE光源输出功率与泵浦功率之间的关系，结果如图7所示。在这种光学配置中，由于EDF2的掺杂浓度较低，其输出功率显著高于使用EDF1的情况，显示出更高的信噪比和转换效率。这归因于高掺杂EDF1中铒离子的聚集效应，这些聚集的铒离子吸收并浪费了泵浦光子 和ASE光子[28,29]。即使是一小部分铒离子聚集也会显著降低转换效率，且在高掺杂浓度下这种效应更为明显[21]。因此，使用低掺杂EDF2的ASE光源在转换效率和信噪比方面具有显著优势。当泵浦功率为66.1 mW时，EDF1和EDF2的转换效率分别为21.8%和24.7%。

图7. 不同泵浦功率下使用EDF1（3.2米）和EDF2（9.0米）的ASE光源输出功率。

图8 显示了在这种光学设置中，使用两种不同长度EDF的ASE光源输出功率与温度之间的关系。当泵浦源无法为整个EDF长度提供足够的能量时，泵浦端附近产生的ASE光会被EDF的远端部分重新吸收，作为二次泵浦源[15]。图8还显示，平均波长作为温度的函数呈现出一个最小值，这与之前的报告一致[30]。此外，随着EDF长度的减小，该最小值出现的温度也向更低值移动，同时曲线在温度区间内的变化范围也发生了变化。

图8. 不同长度的EDF1（a）和EDF2在各种温度下的ASE光源平均波长。

图9 说明了在不同温度下使用不同长度的EDF1和EDF2时，ASE光源的3-dB带宽的变化。对于这两种ASE光源，随着EDF长度的缩短，在给定温度下光谱宽度减小。此外，光谱宽度大致与温度呈线性增加。值得注意的是，低掺杂的EDF2通常比高掺杂的EDF1具有更宽的光谱宽度。这一特性有助于抑制各种类型的光学噪声[31,32,33]。此外，类似于图8中讨论的平均波长行为，光谱宽度的温度漂移也取决于EDF长度。

图9. 不同温度下使用（a）EDF1和（b）EDF2的不同长度的ASE光源的光谱宽度。

如图10所示，对于使用EDF1和EDF2的ASE光源，在1530纳米处的总吸收为不同的情况下，两种光源的平均波长和光谱宽度的温度漂移。对于每种EDF，两种漂移都显示出了最小值。值得注意的是，在当前的实验条件下，当两种EDF在1530纳米处的总吸收分别达到大约53 dB时，两种漂移同时达到了相对较低的水平。具体来说，对于长度为2.8米的EDF1，平均波长温度漂移达到了最小值17.0 ppm，光谱宽度温度漂移为1.53%。同样，对于长度为6.5米的EDF2，平均波长温度漂移达到了最小值12.8 ppm，光谱宽度温度漂移为1.73%。

图10. 不同温度下使用不同EDF的ASE光源的总吸收与（a）平均波长温度漂移和（b）光谱宽度温度漂移之间的关系。

图11 显示了在不同温度下使用EDF1和EDF2的ASE光源的输出功率。显然，对于两种EDF，ASE输出功率的温度漂移随长度变化。小包层、低掺杂的EDF2在整个温度范围内保持ASE输出功率在16 mW以上。此外，高掺杂浓度的EDF1在其长度为3.6米时，ASE输出功率在温度范围内几乎没有变化。进一步观察图11a可以看出，对于长度超过3.6米的EDF1，ASE输出功率随温度升高。实际上，在这种光学设置中，输出功率的变化受到两个主要因素的影响。理论上，在一定的温度范围内，温度的升高会缩短铒离子的荧光寿命并降低980纳米处的吸收系数[34]，这通常会导致ASE输出功率随温度上升而近似线性降低。

图11. 不同温度下使用EDF1（a）和EDF2（b）的不同长度的ASE光源输出功率。

然而，由于光路中存在滤波器，EDF产生的整个ASE光谱被过滤和重塑，只保留了1530纳米峰。随着EDF长度的增加，原始ASE光谱在1530纳米峰处的能量逐渐被吸收，而1560纳米峰开始增强[13]，因此更多的光谱能量落入了滤波器的阻挡带。相反，当温度升高时，整个ASE光谱向更短的波长移动。这种移动使得更多的ASE能量从滤波器的阻挡带转移到了通带，保留了更多的原始光谱能量。当这两种效应结合时，过长的掺铒光纤（EDF）的ASE（受激半导体发射）输出功率会随着温度的升高而增加。实际上，当EDF2的长度超过13米时，就出现了这种现象。实验结果表明，高掺杂的EDF1的ASE输出功率受温度的影响比低掺杂的EDF2要小。然而，由于在高浓度下铒原子会聚集，EDF1的最大ASE输出功率明显低于EDF2。此外，通过调整EDF的长度，可以获得一个温度漂移相对较低的光源，这对于提高光纤光栅（FOG）的精度至关重要。当EDF1和EDF2的长度分别为2.8米和6.5米时，它们的平均波长温度漂移达到了最小值，分别为17.0 ppm和12.8 ppm。在这些长度下，高掺杂EDF1的ASE输出功率温度稳定性略优于EDF2，但EDF2的平均波长漂移明显低于EDF1。这可以显著提高FOG的尺度因子稳定性[4]。此外，80微米包层的EDF2重量更轻、体积更小，在小直径线圈下具有更长的机械寿命[35,36]，使其更适合用于紧凑型ASE光源。详细的温度漂移数据见表2。

在实际应用中，通常会选择输出功率最高的EDF长度以实现高信噪比。对于EDF1，当长度为3.2米时，其最大滤波ASE输出功率为14.44毫瓦。由于EDF1的低掺杂浓度能够提供较高的ASE输出功率，因此可以选择合适的长度，既实现比EDF1更高的输出功率，又具有更稳定的输出光谱。例如，当EDF2的长度为7.0米时，输出功率为14.76毫瓦。这两种EDF在这些长度下的ASE输出特性在表3中总结，并在图12中进行了说明。可以看出，7.0米长的EDF2在输出功率、光谱宽度、平均波长温度漂移和光谱宽度温度漂移方面均优于3.2米长的EDF1[3, 4]。

总之，在实验光学设置中，我们观察到当不同参数的EDF在1530纳米处的总吸收约为53分贝时，平均波长和3分贝光谱宽度的温度漂移同时达到相对最小值。这一发现可以通过计算总吸收来快速确定低温度漂移的EDF长度。此外，通过VPD（垂直外包层沉积）工艺制造的80微米包层低掺杂浓度EDF，在9.0米长度时实现了24.7%的转换效率和16.3毫瓦的最大ASE输出功率，并且在6.5米长度时表现出0.102 ppm/°C的最小平均波长温度漂移。最重要的是，由于其高输出功率，这种80微米包层EDF允许选择最佳长度，在保持所需信噪比的同时提供热稳定的输出光谱。这些优势使其特别适用于微型光器件的应用。这些结果表明，通过协调优化光学配置和EDF参数，可以在保持结构简洁性的同时实现高光谱稳定性的紧凑型ASE光源。这项研究通过实验验证了VPD在生产高性能EDF方面的应用潜力，并为下一代紧凑型ASE光源的光纤级优化策略提供了重要基础。