Heutige Glasfaser-Kommunikationsnetzwerke arbeiten normalerweise mit einem Spektralfenster von 1550 nm und verwenden Erbium-dotierte Faserverstärker (EDFA), um die Kommunikationsentfernung zu erweitern oder die Leistung der Wellenlängenmultiplex-Technologie (WDM) zu verbessern.
Um jedoch neue Spektralfenster zu verwenden, um zukünftige Anforderungen an die Kommunikationsbandbreite zu erfüllen und Signale von Hohlkern-Photonen-Bandgap-Fasern im Spektralbereich von 1600-1750 nm zu verstärken, der durch die EDFA-Technologie nicht verfügbar ist, haben Wissenschaftler des Optical Fiber Research Center der Russischen Akademie der Wissenschaften haben einen Wismut-dotierten (Bi) Faserverstärker entwickelt, der eine auf dem Markt erhältliche 1550-nm-Laserdiodenpumpe verwendet. Pu, das im 1640-1770-nm-Band arbeitet.
Wismut-dotierte MCVD-Faser
Obwohl Tm-dotierte Faserverstärker (TDFA) bei 1700-nm- (und bis zu 1900-nm-) Fenstern betrieben werden können, ist es für TDFA schwierig, in 1700-nm-Fenstern verwendet zu werden, wegen seiner geringen Effizienz und starken Unterdrückung der verstärkten spontanen Emission (ASE) durch verschiedene spezielle co -Doping und selbstgemachte ASE-Filtertechniken.
Als Alternative zu TDFA können Wismut-dotierte Germaniumsilikatfasern eine Verstärkung bei 1700 nm liefern. Das Forschungsteam entwickelte einen optischen 1700-nm-Verstärker, indem es spezielle Wismut-dotierte Fasern mit hohem Germaniumgehalt entwickelte. Um die optimale Verstärkungsverteilung zu erhalten, wurden mehrere Wismut-dotierte Fasern mit unterschiedlicher Kernkonzentration durch verbesserte chemische Gasphasenabscheidung (MCVD) hergestellt.
Wismut-dotierter Faserverstärker (BDFA) verwendet zwei Laserdioden mit 150 mW Leistung und 1550 nm Wellenlänge, um bidirektionale Fasern mit unterschiedlicher Dotierungskonzentration, 125 Mikrometer Mantel und 2 Mikrometer Kerndurchmesser zu pumpen (siehe Abbildung). Um die Leistung von BDFA zu messen, wurde eine selbstgebaute Multiwellenlängen-Lichtquelle mit superlumineszierender Wismut-dotierter Faserquelle und hochreflektierendem Faser-Bragg-Gitter (FBG) konstruiert, um 1615–1795 nm gleichmäßige Abstandsspektren (15 nm Abstand) zu erzeugen. Die Leistung von 1700 nm basiert auf der Messung verschiedener BDFA-Leistungsparameter. Um die maximale optische Verstärkung zu erhalten, wird gefolgert, dass 0,015–0,02% Wismutdotierungsgewicht die beste Wahl ist. Ein optischer Verstärker mit 50 m Wismut-dotierter Faser liefert 23 dB maximale Verstärkung bei 1710 nm, 40 nm 3 dB Bandbreite, 0,1 dB/mW Verstärkungseffizienz und etwa 7 dB minimale Rauschzahl. Verglichen mit TDFA hat BDFA eine bessere 3-dB-Verstärkungsbandbreite und -effizienz. "Ein wichtiges Thema ist die Entwicklung von Faserverstärkern in neuen Spektralbereichen, in denen der optische Verlust von Kommunikationsfasern weniger als 0,4 dB/km beträgt", sagte Professor Evgeny Dianov, wissenschaftlicher Direktor des Optical Fiber Research Center der Russischen Akademie der Wissenschaften. „Dies wird es ermöglichen, erweiterte Spektralbereiche für die Informationsübertragung in Hochgeschwindigkeits-Glasfasersystemen zu nutzen. Die Entwicklung dieses Verstärkers ist der erste große Schritt in diese Richtung.“ Dazu müssen wir breitbandige optische Verstärker mit Verstärkung schaffen Bandbreiten von mehr als 100 nm, was ein neuer Durchbruch in der Entwicklung optischer Kommunikationssysteme sein wird, die diese Verstärker und aktiven optischen Fasern verwenden", fügte Dianov hinzu.
