A mai optikai szálas kommunikációs hálózatok általában 1550 nm-es spektrális ablakon működnek, és erbiummal adalékolt szálerősítőt (EDFA) használnak a kommunikációs távolság növelésére vagy a hullámhosszosztásos multiplexelés (WDM) technológia teljesítményének javítására.
Az Optical Fiber Research Center tudósai azonban annak érdekében, hogy új spektrális ablakokat alkalmazzanak a jövőbeni kommunikációs sávszélesség-követelmények kielégítésére, és az 1600-1750 nm-es spektrális tartományban az üreges fotonikus sávszélességű szálakból származó jelek felerősítése érdekében, ami az EDFA technológia által nem elérhető. Az Orosz Tudományos Akadémia egy bizmuttal adalékolt (Bi) szálas erősítőt fejlesztett ki, amely 1550 nm-es lézerdióda szivattyút használ, amelyet a piacon értékesítenek. Pu, 1640-1770 nm-es sávban működik.
Bizmuttal adalékolt MCVD szál
Bár a Tm-adalékolt szálerősítő (TDFA) képes 1700 nm-es (és akár 1900 nm-es) ablakokon is működni, a TDFA-t nehéz használni 1700 nm-es ablakokban, mivel alacsony hatásfoka és erős amplifikált spontán emisszió (ASE) elnyomása a különböző speciális együttműködéseken keresztül. -dopping és saját készítésű ASE szűrési technikák.
A TDFA alternatívájaként a bizmuttal adalékolt germánium-szilikát szálak 1700 nm-en erősíthetnek. A kutatócsoport egy 1700 nm-es optikai erősítőt fejlesztett ki speciális bizmuttal adalékolt, magas germániumtartalmú szálak kifejlesztésével. Az optimális erősítési eloszlás elérése érdekében javított kémiai gőzleválasztással (MCVD) több, különböző magkoncentrációjú bizmuttal adalékolt szálat állítottak elő.
A bizmut-adalékolt szálerősítő (BDFA) két 150 mW teljesítményű és 1550 nm hullámhosszú lézerdiódát használ különböző adalékkoncentrációjú, 125 mikronos burkolatú és 2 mikron magátmérőjű kétirányú szálak pumpálására (lásd az ábrát). A BDFA teljesítményének mérésére egy saját készítésű, több hullámhosszú fényforrást készítettek szuperlumineszcens bizmuttal adalékolt szálforrással és nagy reflexiós szálas Bragg ráccsal (FBG), amely 1615-1795 nm-es egyenletes térközű (15 nm-es térközű) spektrumot generált. Az 1700 nm-es teljesítmény a különböző BDFA teljesítményparaméterek mérésén alapul. A maximális optikai erősítés elérése érdekében arra a következtetésre jutottunk, hogy a bizmut adalékanyag tömegének 0,015-0,02%-a a legjobb választás. Az 50 m-es, bizmuttal adalékolt szálas optikai erősítő 23 dB maximális erősítést biztosít 1710 nm-en, 40 nm 3 dB sávszélességet, 0,1 dB/mW erősítési hatékonyságot és körülbelül 7 dB minimális zajszintet. A TDFA-val összehasonlítva a BDFA jobb 3 dB-es sávszélességgel és hatékonysággal rendelkezik. "Fontos kérdés a szálerősítők fejlesztése olyan új spektrális régiókban, ahol a kommunikációs szálak optikai vesztesége kisebb, mint 0,4 dB/km" - mondta Jevgenyij Dianov professzor, az Orosz Tudományos Akadémia Optikai szálak Kutatóközpontjának tudományos igazgatója. "Ez lehetővé teszi kiterjesztett spektrális tartományok felhasználását információátvitelre a nagy sebességű optikai szálas rendszerekben. Ennek az erősítőnek a fejlesztése az első nagy lépés ebben az irányban. "Ebben a törekvésben szélessávú, erősítéssel rendelkező optikai erősítőket kell létrehoznunk. 100 nm-nél nagyobb sávszélesség, ami új áttörést jelent az ezeket az erősítőket és aktív optikai szálakat használó optikai kommunikációs rendszerek fejlesztésében” – tette hozzá Dianov.
