Επαγγελματική γνώση

Ενισχυτής ινών Bismuth Doped με παράθυρο 1700nm

2021-03-24
Τα σημερινά δίκτυα επικοινωνίας οπτικών ινών λειτουργούν συνήθως σε φασματικό παράθυρο 1550 nm και χρησιμοποιούν ενισχυτή erbium-doped fiber (EDFA) για να επεκτείνουν την απόσταση επικοινωνίας ή να βελτιώσουν την ισχύ της τεχνολογίας πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM).
Ωστόσο, προκειμένου να χρησιμοποιηθούν νέα φασματικά παράθυρα για να ικανοποιηθούν οι μελλοντικές απαιτήσεις εύρους ζώνης επικοινωνίας και να ενισχυθούν σήματα από ίνες φωτονικής ζώνης κοίλου πυρήνα στη φασματική περιοχή των 1600-1750 nm, η οποία δεν είναι διαθέσιμη από την τεχνολογία EDFA, επιστήμονες στο Κέντρο Ερευνών Οπτικών Ινών της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών έχει αναπτύξει έναν ενισχυτή ινών με βισμούθιο (Bi), ο οποίος χρησιμοποιεί μια αντλία διόδου λέιζερ 1550 nm που πωλείται στην αγορά. Pu, λειτουργεί σε ζώνη 1640-1770 nm.
Bismuth Doped MCVD Fiber
Παρόλο που ο ενισχυτής ινών με Tm-doped (TDFA) μπορεί να λειτουργήσει στα παράθυρα 1700nm (και έως 1900nm), είναι δύσκολο για το TDFA να χρησιμοποιηθεί σε παράθυρα 1700nm λόγω της χαμηλής απόδοσης και της ισχυρής καταστολής αυθόρμητων εκπομπών (ASE) μέσω διαφόρων ειδικών - τεχνικές φιλτραρίσματος ντοπαρίσματος και αυτοματοποιημένου ASE.
Ως εναλλακτική λύση για το TDFA, οι πυριτικές ίνες γερμανίου με βισμούθιο μπορούν να παρέχουν ενίσχυση στα 1700 nm. Η ερευνητική ομάδα ανέπτυξε έναν οπτικό ενισχυτή 1700 nm αναπτύσσοντας ειδικές ίνες με βισμούθιο με υψηλή περιεκτικότητα σε γερμάνιο. Προκειμένου να επιτευχθεί η βέλτιστη κατανομή κέρδους, κατασκευάστηκαν αρκετές ίνες με βισμούθιο με διαφορετική συγκέντρωση πυρήνα με βελτιωμένη εναπόθεση χημικών ατμών (MCVD).
Ο ενισχυτής ινών με βισμούθιο (BDFA) χρησιμοποιεί δύο διόδους λέιζερ με ισχύ 150 mW και μήκος κύματος 1550 nm για την άντληση ινών διπλής κατεύθυνσης με διαφορετική συγκέντρωση ντόπινγκ, επένδυση 125 μικρών και διάμετρο πυρήνα 2 μικρών (βλέπε σχήμα). Προκειμένου να μετρηθεί η απόδοση του BDFA, κατασκευάστηκε μια αυτο-κατασκευασμένη πηγή φωτός πολλαπλών μηκών κύματος με υπερφωταυγή πηγή ινών βισμουθίου και υψηλής ανακλαστικότητας ίνα Bragg grating (FBG) για τη δημιουργία ομοιόμορφων διαστάσεων 1615-1795 nm (απόσταση 15nm). Η απόδοση των 1700nm βασίζεται στη μέτρηση διαφόρων παραμέτρων απόδοσης BDFA. Προκειμένου να επιτευχθεί το μέγιστο οπτικό κέρδος, συνάγεται το συμπέρασμα ότι το 0,015-0,02% του βάρους ντόπινγκ βισμούθιου είναι η καλύτερη επιλογή. Ένας οπτικός ενισχυτής με ίνες με βισμούθιο 50 m παρέχει μέγιστο κέρδος 23 dB στα 1710 nm, εύρος ζώνης 40 nm 3 dB, απόδοση κέρδους 0,1 dB / mW και ελάχιστο ποσοστό θορύβου περίπου 7 dB. Σε σύγκριση με το TDFA, το BDFA έχει καλύτερο εύρος ζώνης και αποδοτικότητα 3dB. "Ένα σημαντικό ζήτημα είναι η ανάπτυξη ενισχυτών ινών σε νέες φασματικές περιοχές όπου η οπτική απώλεια ινών επικοινωνίας είναι μικρότερη από 0,4dB / km", δήλωσε ο καθηγητής Evgeny Dianov, επιστημονικός διευθυντής του Κέντρου Ερευνών Οπτικών Ινών της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών. "Αυτό θα επιτρέψει τη χρήση εκτεταμένων φασματικών περιοχών για μετάδοση πληροφοριών σε συστήματα οπτικών ινών υψηλής ταχύτητας. Η ανάπτυξη αυτού του ενισχυτή είναι το πρώτο σημαντικό στάδιο προς αυτήν την κατεύθυνση." Σε αυτήν την επιδίωξη, πρέπει να δημιουργήσουμε ευρυζωνικούς οπτικούς ενισχυτές με κέρδος εύρος ζώνης μεγαλύτερο από 100 nm, το οποίο θα είναι μια νέα καινοτομία στην ανάπτυξη συστημάτων οπτικής επικοινωνίας χρησιμοποιώντας αυτούς τους ενισχυτές και ενεργές οπτικές ίνες ", πρόσθεσε ο Dianov.