Dagens optiska fiberkommunikationsnätverk fungerar vanligtvis vid 1550 nm spektralfönster och använder erbiumdopad fiberförstärkare (EDFA) för att utöka kommunikationsavståndet eller förbättra kraften hos våglängdsdelningsmultiplexeringsteknik (WDM).
Men för att använda nya spektrala fönster för att möta framtida kommunikationsbandbreddskrav och förstärka signaler från fotoniska bandgapfibrer med ihåliga kärnor i spektralområdet 1600-1750 nm, vilket inte är tillgängligt med EDFA-teknik, har forskare vid Optical Fiber Research Center från den ryska vetenskapsakademin har utvecklat en vismutdopad (Bi) fiberförstärkare, som använder en 1550-nm laserdiodpump som säljs på marknaden. Pu, som arbetar i 1640-1770 nm band.
Vismutdopad MCVD-fiber
Även om Tm-dopad fiberförstärkare (TDFA) kan arbeta vid 1700 nm (och upp till 1900 nm) fönster, är det svårt för TDFA att användas i 1700 nm fönster på grund av dess låga effektivitet och starka förstärkta spontana emission (ASE) undertryckning genom olika speciella co- -doping och egentillverkade ASE-filtreringstekniker.
Som ett alternativ till TDFA kan vismutdopade germaniumsilikatfibrer ge amplifiering vid 1700 nm. Forskargruppen utvecklade en 1700 nm optisk förstärkare genom att utveckla speciella vismutdopade fibrer med högt germaniuminnehåll. För att erhålla den optimala förstärkningsfördelningen tillverkades flera vismutdopade fibrer med olika kärnkoncentration genom förbättrad kemisk ångavsättning (MCVD).
Vismutdopad fiberförstärkare (BDFA) använder två laserdioder med 150 mW effekt och 1550 nm våglängd för att pumpa dubbelriktade fibrer med olika dopningskoncentration, 125 mikron kapsling och 2 mikron kärndiameter (se figur). För att mäta prestandan hos BDFA konstruerades en självtillverkad ljuskälla med flera våglängder med superluminescerande vismutdopad fiberkälla och högreflektiv fiber Bragg-gitter (FBG) för att generera 1615-1795 nm enhetligt avstånd (15 nm mellanrum). Prestandan på 1700nm baseras på mätning av olika BDFA-prestandaparametrar. För att erhålla den maximala optiska förstärkningen dras slutsatsen att 0,015-0,02 % av vismutdopningsvikten är det bästa valet. En optisk förstärkare med 50 m vismutdopad fiber ger 23 dB maximal förstärkning vid 1710 nm, 40 nm 3 dB bandbredd, 0,1 dB/mW förstärkningseffektivitet och cirka 7 dB minsta brustal. Jämfört med TDFA har BDFA en bättre 3dB förstärkningsbandbredd och effektivitet. "En viktig fråga är att utveckla fiberförstärkare i nya spektrala regioner där den optiska förlusten av kommunikationsfibrer är mindre än 0,4dB/km", säger professor Evgeny Dianov, vetenskaplig chef för Optical Fiber Research Center vid Ryska vetenskapsakademin. "Detta kommer att göra det möjligt att använda utökade spektrala områden för informationsöverföring i höghastighets optiska fibersystem. Utvecklingen av denna förstärkare är det första stora steget i denna riktning. "I denna strävan behöver vi skapa optiska bredbandsförstärkare med förstärkning bandbredd över 100 nm, vilket kommer att bli ett nytt genombrott i utvecklingen av optiska kommunikationssystem som använder dessa förstärkare och aktiva optiska fibrer", tillade Dianov.
