Усилитель на основе легированного висмутом волокна с окном 1700нм
Публиковать:Коробка Оптроника  Время:2019-02-22  Просмотры:511
Современные оптоволоконные сети связи обычно работают при спектральном окне 1550 нм и используют волоконно-оптический усилитель на основе эрбия (EDFA) для увеличения дальности связи или улучшения технологии мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM).
Однако для того, чтобы использовать новые спектральные окна для удовлетворения будущих требований к полосе пропускания связи и усиления сигналов от волокон с полыми сердцевинами с фотонной запрещенной зоной в спектральной области 1600-1750 нм, что недоступно по технологии EDFA, ученые из Исследовательского центра оптических волокон Российской академии наук разработан волоконный усилитель на основе висмута (Bi), в котором используется лазерный диод с длиной волны 1550 нм, продаваемый на рынке. Pu, работающий в диапазоне 1640-1770 нм.

Волокно легированное висмутом MCVD
Хотя волоконный усилитель с допуском Tm (TDFA) может работать в окнах 1700 нм (и до 1900 нм), TDFA трудно использовать в окнах 1700 нм из-за его низкой эффективности и подавления сильного усиленного спонтанного излучения (ASE) благодаря различным специальным ко допинг и самодельные методы фильтрации ASE.

В качестве альтернативы TDFA волокна из силиката германия, легированного висмутом, могут обеспечивать усиление при 1700 нм. Исследовательская группа разработала оптический усилитель 1700 нм, разработав специальные волокна, легированные висмутом, с высоким содержанием германия. Для получения оптимального распределения усиления было изготовлено несколько легированных висмутом волокон с различной концентрацией сердцевины путем улучшенного химического осаждения из паровой фазы (MCVD).
В волокнистом усилителе на основе висмута (BDFA) используются два лазерных диода мощностью 150 мВт и длиной волны 1550 нм для накачки двунаправленных волокон с различной концентрацией легирования, оболочкой 125 микрон и диаметром сердечника 2 микрона (см. Рисунок). Чтобы измерить характеристики BDFA, был сконструирован самодельный многоволновой источник света с суперлюминесцентным источником волокна, легированным висмутом, и волоконной решеткой Брэгга с высокой отражательной способностью (FBG) для генерации спектров с равномерным расстоянием 1615-1795 нм (интервал 15 нм).
Производительность 1700 нм основана на измерении различных параметров производительности BDFA. Чтобы получить максимальное оптическое усиление, делается вывод о том, что 0,015-0,02% легирующей массы висмута является лучшим выбором. Оптический усилитель с волокном, легированным висмутом, длиной 50 м, обеспечивает максимальное усиление 23 дБ при 1710 нм, ширину полосы 40 нм 3 дБ, коэффициент усиления 0,1 дБ / мВт и минимальный коэффициент шума около 7 дБ. По сравнению с TDFA, BDFA имеет лучшую пропускную способность и эффективность на 3 дБ.
«Важной проблемой является разработка волоконных усилителей в новых спектральных областях, где оптические потери в волокнах связи не превышают 0,4 дБ / км», - сказал профессор Евгений Дианов, научный директор Научно-исследовательского центра оптических волокон Российской академии наук. «Это позволит использовать расширенные спектральные области для передачи информации в высокоскоростных волоконно-оптических системах. Разработка этого усилителя является первым важным этапом в этом направлении». В этом стремлении нам необходимо создать широкополосные оптические усилители с усилением Полоса пропускания более 100 нм, что станет новым прорывом в развитии систем оптической связи с использованием этих усилителей и активных оптических волокон », - добавил Дианов.