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Amplificador de fibra dopada con bismuto con ventana de 1700 nm

2021-03-24
Las redes de comunicación de fibra óptica actuales suelen funcionar en una ventana espectral de 1550 nm y utilizan un amplificador de fibra dopada con erbio (EDFA) para ampliar la distancia de comunicación o mejorar la potencia de la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda (WDM).
Sin embargo, con el fin de utilizar nuevas ventanas espectrales para cumplir con los futuros requisitos de ancho de banda de comunicación y amplificar las señales de las fibras de banda prohibida fotónica de núcleo hueco en la región espectral de 1600-1750 nm, que no está disponible con la tecnología EDFA, los científicos del Centro de Investigación de Fibra Óptica de la Academia Rusa de Ciencias han desarrollado un amplificador de fibra dopada con bismuto (Bi), que utiliza una bomba de diodo láser de 1550 nm que se vende en el mercado. Pu, operando en la banda de 1640-1770 nm.
Fibra MCVD dopada con bismuto
Aunque el amplificador de fibra dopada con Tm (TDFA) puede operar en ventanas de 1700nm (y hasta 1900nm), es difícil usar TDFA en ventanas de 1700nm debido a su baja eficiencia y su fuerte supresión de emisión espontánea amplificada (ASE) a través de varias combinaciones especiales. -técnicas de filtrado ASE de fabricación propia y dopaje.
Como alternativa al TDFA, las fibras de silicato de germanio dopadas con bismuto pueden proporcionar amplificación a 1700 nm. El equipo de investigación desarrolló un amplificador óptico de 1700 nm mediante el desarrollo de fibras especiales dopadas con bismuto con alto contenido de germanio. Para obtener la distribución de ganancia óptima, se fabricaron varias fibras dopadas con bismuto con diferente concentración de núcleo mediante deposición química de vapor mejorada (MCVD).
El amplificador de fibra dopada con bismuto (BDFA) utiliza dos diodos láser con una potencia de 150 mW y una longitud de onda de 1550 nm para bombear fibras bidireccionales con diferente concentración de dopaje, revestimiento de 125 micras y diámetro de núcleo de 2 micras (ver figura). Para medir el rendimiento de BDFA, se construyó una fuente de luz de múltiples longitudes de onda de fabricación propia con una fuente de fibra superluminiscente dopada con bismuto y una rejilla de Bragg de fibra de alta reflectividad (FBG) para generar espectros de espaciado uniforme de 1615-1795 nm (espaciado de 15 nm). El rendimiento de 1700nm se basa en la medición de varios parámetros de rendimiento de BDFA. Con el fin de obtener la máxima ganancia óptica, se concluye que 0,015-0,02% del peso de dopaje de bismuto es la mejor opción. Un amplificador óptico con fibra dopada con bismuto de 50 m proporciona una ganancia máxima de 23 dB a 1710 nm, un ancho de banda de 3 dB de 40 nm, una eficiencia de ganancia de 0,1 dB/mW y una figura de ruido mínima de aproximadamente 7 dB. En comparación con TDFA, BDFA tiene un mejor ancho de banda y eficiencia de ganancia de 3dB. "Un tema importante es desarrollar amplificadores de fibra en nuevas regiones espectrales donde la pérdida óptica de las fibras de comunicación es inferior a 0,4 dB/km", dijo el profesor Evgeny Dianov, director científico del Centro de Investigación de Fibra Óptica de la Academia Rusa de Ciencias. "Esto hará posible el uso de regiones espectrales extendidas para la transmisión de información en sistemas de fibra óptica de alta velocidad. El desarrollo de este amplificador es la primera etapa importante en esta dirección. "En esta búsqueda, necesitamos crear amplificadores ópticos de banda ancha con ganancia ancho de banda superior a 100 nm, lo que supondrá un nuevo avance en el desarrollo de sistemas de comunicación óptica que utilicen estos amplificadores y fibras ópticas activas", añadió Dianov.