Nutidens optiske fiberkommunikationsnetværk opererer normalt ved 1550 nm spektralvindue og bruger erbium-dopet fiberforstærker (EDFA) til at forlænge kommunikationsafstanden eller forbedre kraften i bølgelængdedelingsmultipleksing (WDM) teknologi.
Men for at bruge nye spektrale vinduer til at opfylde fremtidige krav til kommunikationsbåndbredde og forstærke signaler fra hulkerne fotoniske båndgab-fibre i spektralområdet 1600-1750 nm, som ikke er tilgængeligt af EDFA-teknologi, har forskere ved Optical Fiber Research Center fra det russiske videnskabsakademi har udviklet en bismuth-doteret (Bi) fiberforstærker, som bruger en 1550 nm laserdiodepumpe, der sælges på markedet. Pu, der opererer i 1640-1770 nm bånd.
Bismuth-doteret MCVD-fiber
Selvom Tm-dopet fiberforstærker (TDFA) kan fungere ved 1700 nm (og op til 1900 nm) vinduer, er det vanskeligt for TDFA at blive brugt i 1700 nm vinduer på grund af dens lave effektivitet og stærke forstærkede spontane emission (ASE) undertrykkelse gennem forskellige specielle co- -doping og selvfremstillede ASE-filtreringsteknikker.
Som et alternativ til TDFA kan bismuth-doterede germaniumsilikatfibre give amplifikation ved 1700 nm. Forskerholdet udviklede en 1700 nm optisk forstærker ved at udvikle specielle bismuth-doterede fibre med højt germaniumindhold. For at opnå den optimale forstærkningsfordeling blev flere bismuth-doterede fibre med forskellig kernekoncentration fremstillet ved forbedret kemisk dampaflejring (MCVD).
Bismuth-doteret fiberforstærker (BDFA) bruger to laserdioder med 150 mW effekt og 1550 nm bølgelængde til at pumpe tovejsfibre med forskellig dopingkoncentration, 125 mikron beklædning og 2 mikron kernediameter (se figur). For at måle ydeevnen af BDFA blev en selvfremstillet lyskilde med flere bølgelængder med superluminescerende bismuth-doteret fiberkilde og højreflekterende fiber Bragg-gitter (FBG) konstrueret til at generere 1615-1795 nm ensartet mellemrum (15 nm afstand) spektre. Ydeevnen på 1700nm er baseret på måling af forskellige BDFA-ydeevneparametre. For at opnå den maksimale optiske forstærkning konkluderes det, at 0,015-0,02% af bismuth-dopingvægten er det bedste valg. En optisk forstærker med 50 m bismuth-doteret fiber giver 23 dB maksimal forstærkning ved 1710 nm, 40 nm 3 dB båndbredde, 0,1 dB/mW forstærkningseffektivitet og omkring 7 dB minimum støjtal. Sammenlignet med TDFA har BDFA en bedre 3dB forstærkningsbåndbredde og effektivitet. "Et vigtigt spørgsmål er at udvikle fiberforstærkere i nye spektrale områder, hvor det optiske tab af kommunikationsfibre er mindre end 0,4 dB/km," siger professor Evgeny Dianov, videnskabelig direktør for Optical Fiber Research Center i Det Russiske Videnskabsakademi. "Dette vil gøre det muligt at bruge udvidede spektrale områder til informationstransmission i højhastigheds optiske fibersystemer. Udviklingen af denne forstærker er det første store trin i denne retning. "I denne forfølgelse er vi nødt til at skabe optiske bredbåndsforstærkere med forstærkning båndbredde større end 100 nm, hvilket vil være et nyt gennembrud i udviklingen af optiske kommunikationssystemer, der bruger disse forstærkere og aktive optiske fibre," tilføjede Dianov.
