Dzisiejsze światłowodowe sieci komunikacyjne zwykle działają w oknie spektralnym 1550 nm i wykorzystują wzmacniacz światłowodowy domieszkowany erbem (EDFA), aby zwiększyć odległość komunikacji lub poprawić moc technologii multipleksowania z podziałem długości fali (WDM).
Jednak w celu wykorzystania nowych okien spektralnych w celu spełnienia przyszłych wymagań dotyczących przepustowości komunikacji i wzmocnienia sygnałów z pustych w środku fotonicznych światłowodów z przerwą energetyczną w zakresie widmowym 1600-1750 nm, który nie jest dostępny w technologii EDFA, naukowcy z Centrum Badań Światłowodów z Rosyjskiej Akademii Nauk opracowali wzmacniacz światłowodowy domieszkowany bizmutem (Bi), który wykorzystuje sprzedawaną na rynku pompę z diodą laserową 1550 nm. Pu, działający w paśmie 1640-1770 nm.
Włókno MCVD domieszkowane bizmutem
Chociaż wzmacniacz światłowodowy domieszkowany Tm (TDFA) może działać w oknach 1700 nm (i do 1900 nm), trudno jest stosować TDFA w oknach 1700 nm ze względu na jego niską wydajność i silne tłumienie wzmocnionej emisji spontanicznej (ASE) przez różne specjalne -doping i własne techniki filtrowania ASE.
Jako alternatywa dla TDFA, włókna krzemianu germanu domieszkowane bizmutem mogą zapewnić wzmocnienie przy 1700 nm. Zespół badawczy opracował wzmacniacz optyczny 1700 nm, opracowując specjalne włókna domieszkowane bizmutem o wysokiej zawartości germanu. Aby uzyskać optymalny rozkład wzmocnienia, kilka włókien domieszkowanych bizmutem o różnych stężeniach rdzenia zostało wyprodukowanych poprzez ulepszone osadzanie chemiczne z fazy gazowej (MCVD).
Wzmacniacz światłowodowy domieszkowany bizmutem (BDFA) wykorzystuje dwie diody laserowe o mocy 150 mW i długości fali 1550 nm do pompowania włókien dwukierunkowych o różnym stężeniu domieszkowania, płaszczu 125 mikronów i średnicy rdzenia 2 mikrony (patrz rysunek). Aby zmierzyć wydajność BDFA, skonstruowano samodzielnie wykonane źródło światła o wielu długościach fali z superluminescencyjnym źródłem światłowodowym domieszkowanym bizmutem i światłowodową siatką Bragga o wysokim współczynniku odbicia (FBG), aby wygenerować widma o równomiernym rozstawie 1615-1795 nm (odstęp 15 nm). Wydajność 1700 nm opiera się na pomiarze różnych parametrów wydajności BDFA. W celu uzyskania maksymalnego wzmocnienia optycznego stwierdzono, że najlepszym wyborem jest 0,015-0,02% masy domieszkowanej bizmutu. Wzmacniacz optyczny z 50 m włóknami domieszkowanymi bizmutem zapewnia maksymalne wzmocnienie 23 dB przy 1710 nm, szerokość pasma 40 nm 3 dB, skuteczność wzmocnienia 0,1 dB/mW i minimalny poziom szumów około 7 dB. W porównaniu z TDFA, BDFA ma lepszą przepustowość i wydajność wzmocnienia 3dB. „Ważną kwestią jest opracowanie wzmacniaczy światłowodowych w nowych obszarach widmowych, w których straty optyczne w światłowodach komunikacyjnych są mniejsze niż 0,4 dB/km” – powiedział profesor Jewgienij Dianow, dyrektor naukowy Centrum Badawczego Światłowodów Rosyjskiej Akademii Nauk. „Umożliwi to wykorzystanie rozszerzonych zakresów widmowych do transmisji informacji w szybkich systemach światłowodowych. Opracowanie tego wzmacniacza jest pierwszym ważnym etapem w tym kierunku. „W tym dążeniu musimy stworzyć szerokopasmowe wzmacniacze optyczne ze wzmocnieniem szerokość pasma większa niż 100 nm, co będzie nowym przełomem w rozwoju optycznych systemów komunikacyjnych wykorzystujących te wzmacniacze i aktywne światłowody” – dodał Dianov.
