Dnešné komunikačné siete s optickými vláknami zvyčajne pracujú pri spektrálnom okne 1550 nm a využívajú erbiom dopovaný vláknový zosilňovač (EDFA) na predĺženie komunikačnej vzdialenosti alebo zlepšenie výkonu technológie vlnovej dĺžky multiplexovania (WDM).
Aby však bolo možné použiť nové spektrálne okná na splnenie budúcich požiadaviek na šírku pásma komunikácie a zosilniť signály z dutých fotonických bandgap vlákien v spektrálnej oblasti 1600-1750 nm, ktoré nie sú dostupné technológiou EDFA, vedci z Výskumného centra optických vlákien z Ruskej akadémie vied vyvinuli vláknový zosilňovač dopovaný bizmutom (Bi), ktorý využíva 1550 nm laserové diódové čerpadlo predávané na trhu. Pu, pracujúci v pásme 1640-1770 nm.
MCVD vlákno dopované bizmutom
Hoci vláknový zosilňovač dopovaný Tm (TDFA) môže pracovať pri 1700 nm (a až 1900 nm) oknách, je ťažké použiť TDFA v 1700 nm oknách kvôli jeho nízkej účinnosti a silnému potlačeniu zosilnenej spontánnej emisie (ASE) prostredníctvom rôznych špeciálnych kooperácií. -doping a vlastné filtračné techniky ASE.
Ako alternatívu k TDFA môžu vlákna germániumsilikátu dopované bizmutom poskytnúť zosilnenie pri 1700 nm. Výskumný tím vyvinul 1700 nm optický zosilňovač vyvinutím špeciálnych bizmutom dopovaných vlákien s vysokým obsahom germánia. Aby sa získala optimálna distribúcia zisku, niekoľko vlákien dopovaných bizmutom s rôznou koncentráciou jadra bolo vyrobených zlepšeným chemickým nanášaním pár (MCVD).
Zosilňovač vlákien dopovaný bizmutom (BDFA) využíva dve laserové diódy s výkonom 150 mW a vlnovou dĺžkou 1550 nm na pumpovanie obojsmerných vlákien s rôznou koncentráciou dopingu, plášťom 125 mikrónov a priemerom jadra 2 mikróny (pozri obrázok). Na meranie výkonu BDFA sa skonštruoval vlastnoručne vyrobený zdroj svetla s viacerými vlnovými dĺžkami so superluminiscenčným vláknovým zdrojom dopovaným bizmutom a vláknovou Braggovou mriežkou s vysokou odrazivosťou (FBG), aby generoval spektrá s rovnomerným rozostupom 1615-1795 nm (15nm rozostup). Výkon 1700nm je založený na meraní rôznych výkonových parametrov BDFA. Na získanie maximálneho optického zisku sa dospelo k záveru, že 0,015 až 0,02 % hmotnosti dopingu bizmutu je najlepšou voľbou. Optický zosilňovač s 50 m vláknom dopovaným bizmutom poskytuje maximálny zisk 23 dB pri 1710 nm, šírku pásma 40 nm 3 dB, účinnosť zisku 0,1 dB/mW a minimálne šumové číslo asi 7 dB. V porovnaní s TDFA má BDFA lepšiu šírku pásma a efektivitu 3dB. „Dôležitou otázkou je vývoj vláknových zosilňovačov v nových spektrálnych oblastiach, kde je optická strata komunikačných vlákien menšia ako 0,4 dB/km,“ povedal profesor Evgeny Dianov, vedecký riaditeľ Centra pre výskum optických vlákien Ruskej akadémie vied. "To umožní využiť rozšírené spektrálne oblasti na prenos informácií vo vysokorýchlostných optických vláknových systémoch. Vývoj tohto zosilňovača je prvou významnou etapou v tomto smere." V tomto úsilí musíme vytvoriť širokopásmové optické zosilňovače so ziskom šírka pásma väčšia ako 100 nm, čo bude nový prelom vo vývoji optických komunikačných systémov využívajúcich tieto zosilňovače a aktívne optické vlákna,“ dodal Dianov.
