Сучасні волоконно-оптичні мережі зв’язку зазвичай працюють зі спектральним вікном 1550 нм і використовують волоконний підсилювач з легованим ербієм (EDFA) для розширення відстані зв’язку або покращення потужності технології мультиплексування з поділом довжини хвилі (WDM).
Однак, щоб використовувати нові спектральні вікна для задоволення майбутніх вимог до пропускної здатності зв’язку та посилення сигналів від волокон із порожнистими фотонною забороненою зоною в спектральній області 1600-1750 нм, яка недоступна за технологією EDFA, вчені з Дослідницького центру оптичних волокон Російської академії наук розробили волоконний підсилювач з вісмутом (Bi), в якому використовується лазерний діодний насос 1550 нм, що продається на ринку. Pu, що працює в діапазоні 1640-1770 нм.
Волокно MCVD, легованого вісмутом
Хоча Tm-легований волоконний підсилювач (TDFA) може працювати на 1700 нм (і до 1900 нм) вікнах, TDFA важко використовувати у вікнах 1700 нм через його низьку ефективність і сильне придушення посиленого спонтанного випромінювання (ASE) через різні спеціальні кооперативи. -допінг і саморобні методи фільтрації ASE.
Як альтернатива TDFA, волокна германію, леговані вісмутом, можуть забезпечити посилення при 1700 нм. Дослідницька група розробила оптичний підсилювач 1700 нм шляхом розробки спеціальних волокон, легованих вісмутом з високим вмістом германію. Щоб отримати оптимальний розподіл посилення, кілька волокон, легованих вісмутом з різною концентрацією серцевини, було виготовлено методом покращеного хімічного осадження з парової фази (MCVD).
Волоконний підсилювач з вісмутом (BDFA) використовує два лазерні діоди потужністю 150 мВт і довжиною хвилі 1550 нм для прокачування двонаправлених волокон з різною концентрацією легування, оболонкою 125 мікрон і діаметром серцевини 2 мікрона (див. малюнок). Для вимірювання продуктивності BDFA було сконструйовано саморобне багатохвильове джерело світла з волоконним джерелом, легованим суперлюмінесцентним вісмутом, і волоконною решіткою Брегга з високою відбивною здатністю (FBG) для створення рівномірних спектрів 1615-1795 нм (відстань 15 нм). Продуктивність 1700 нм базується на вимірюванні різних параметрів продуктивності BDFA. Для отримання максимального оптичного підсилення зроблено висновок, що найкращим вибором є 0,015-0,02% маси легування вісмуту. Оптичний підсилювач із волокном, легованим вісмутом довжиною 50 м, забезпечує максимальне посилення 23 дБ при 1710 нм, пропускну здатність 40 нм 3 дБ, ефективність посилення 0,1 дБ/мВт і мінімальний коефіцієнт шуму близько 7 дБ. У порівнянні з TDFA, BDFA має кращу пропускну здатність і ефективність посилення 3 дБ. «Важливим питанням є розробка волоконних підсилювачів у нових спектральних областях, де оптичні втрати волокна зв’язку становлять менше 0,4 дБ/км», – сказав професор Євген Діанов, науковий керівник Центру дослідження оптоволокна РАН. «Це дасть можливість використовувати розширені спектральні області для передачі інформації у високошвидкісних волоконно-оптичних системах. Розробка цього підсилювача є першим серйозним етапом у цьому напрямку. «Для цього нам необхідно створити широкосмугові оптичні підсилювачі з підсиленням. пропускною здатністю більше 100 нм, що стане новим проривом у розвитку систем оптичного зв’язку з використанням цих підсилювачів і активних оптичних волокон», – додав Діанов.
