Современные оптоволоконные сети связи обычно работают в спектральном окне 1550 нм и используют волоконно-оптический усилитель, легированный эрбием (EDFA), для увеличения дальности связи или улучшения мощности технологии мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM).
Однако для того, чтобы использовать новые спектральные окна для удовлетворения будущих требований к пропускной способности связи и усиления сигналов полых фотонных запрещенных волокон в спектральной области 1600-1750 нм, которая недоступна для технологии EDFA, ученые Исследовательского центра оптического волокна Российской академии наук разработали волоконный усилитель, легированный висмутом (Bi), в котором используется продаваемый на рынке лазерный диод накачки с длиной волны 1550 нм. Pu, работающий в диапазоне 1640-1770 нм.
MCVD-волокно, легированное висмутом
Хотя волоконный усилитель, легированный Tm (TDFA), может работать в окнах 1700 нм (и вплоть до 1900 нм), использование TDFA в окнах 1700 нм затруднено из-за его низкой эффективности и сильного подавления усиленного спонтанного излучения (ASE) с помощью различных специальных соединений. -допирование и самодельные методы фильтрации УСИ.
В качестве альтернативы ТДФА волокна силиката германия, легированные висмутом, могут обеспечивать усиление на длине волны 1700 нм. Исследовательская группа разработала оптический усилитель с длиной волны 1700 нм, разработав специальные волокна, легированные висмутом, с высоким содержанием германия. Чтобы получить оптимальное распределение усиления, несколько легированных висмутом волокон с разной концентрацией сердцевины были изготовлены с помощью улучшенного химического осаждения из паровой фазы (MCVD).
Волоконный усилитель, легированный висмутом (BDFA), использует два лазерных диода мощностью 150 мВт и длиной волны 1550 нм для накачки двунаправленных волокон с различной концентрацией легирования, оболочкой 125 мкм и диаметром сердцевины 2 мкм (см. рисунок). Чтобы измерить производительность BDFA, был сконструирован самодельный многоволновой источник света с источником суперлюминесцентного волокна, легированного висмутом, и волоконной брэгговской решеткой (ВБР) с высоким коэффициентом отражения для получения спектров с равномерным интервалом 1615–1795 нм (расстояние 15 нм). Производительность 1700 нм основана на измерении различных параметров производительности BDFA. Сделан вывод, что для получения максимального оптического усиления наилучшим выбором является легирование висмутом в количестве 0,015–0,02 %. Оптический усилитель с 50-метровым висмутовым волокном обеспечивает максимальное усиление 23 дБ на длине волны 1710 нм, полосу пропускания 40 нм 3 дБ, эффективность усиления 0,1 дБ/мВт и минимальный коэффициент шума около 7 дБ. По сравнению с TDFA, BDFA имеет лучшую полосу пропускания и эффективность усиления на 3 дБ. «Важным вопросом является разработка волоконных усилителей в новых спектральных диапазонах, где оптические потери в волокнах связи составляют менее 0,4 дБ/км, — сказал профессор Евгений Дианов, научный руководитель Научно-исследовательского центра оптического волокна Российской академии наук. «Это позволит использовать расширенные спектральные области для передачи информации в высокоскоростных волоконно-оптических системах. Разработка этого усилителя является первым крупным этапом в этом направлении. полосой пропускания более 100 нм, что станет новым прорывом в развитии систем оптической связи с использованием этих усилителей и активных оптических волокон», — добавил Дианов.
