مضخم ليفي مخدر من البزموت مع نافذة 1700 نانومتر

تعمل شبكات اتصالات الألياف الضوئية حاليًا في نافذة طيفية تبلغ 1550 نانومتر ، وتستخدم مضخم الألياف المشبعة بالإربيوم (EDFA) لتوسيع مسافة الاتصال أو تحسين قوة تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي (WDM).
ومع ذلك ، من أجل استخدام النوافذ الطيفية الجديدة لتلبية متطلبات النطاق الترددي للاتصالات المستقبلية وتضخيم الإشارات من الألياف ذات فجوة الحزمة الضوئية المجوفة في المنطقة الطيفية من 1600-1750 نانومتر ، والتي لا تتوفر بواسطة تقنية EDFA ، العلماء في مركز أبحاث الألياف الضوئية من الأكاديمية الروسية للعلوم طورت مضخمًا ليفيًا مخدرًا بالبزموت (Bi) ، والذي يستخدم مضخة ليزر ديود 1550 نانومتر تباع في السوق. بو ، تعمل في نطاق 1640-1770 نانومتر.
ألياف البزموت مخدر MCVD
على الرغم من أن مضخم الألياف الضوئية Tm-doped (TDFA) يمكن أن يعمل في نوافذ 1700 نانومتر (وحتى 1900 نانومتر) ، إلا أنه من الصعب استخدام TDFA في نوافذ 1700 نانومتر بسبب كفاءته المنخفضة وإخماد الانبعاث التلقائي القوي المضخم (ASE) من خلال مجموعة خاصة مختلفة - المنشطات والعصامية تقنيات تصفية ASE.
كبديل لـ TDFA ، يمكن أن توفر ألياف سيليكات الجرمانيوم المشبعة بالبزموت تضخيمًا عند 1700 نانومتر. طور فريق البحث مكبرًا ضوئيًا بقوة 1700 نانومتر من خلال تطوير ألياف خاصة مخدرة بالبزموت ذات محتوى عالٍ من الجرمانيوم. من أجل الحصول على توزيع الكسب الأمثل ، تم تصنيع العديد من الألياف المشبعة بالبزموت بتركيز قلب مختلف عن طريق ترسيب البخار الكيميائي المحسن (MCVD).
يستخدم مضخم الألياف المخدر بالبزموت (BDFA) ثنائيات ليزر بقوة 150 ميغاواط وطول موجي 1550 نانومتر لضخ ألياف ثنائية الاتجاه بتركيز منشطات مختلف ، وتكسية 125 ميكرون وقطر لب 2 ميكرون (انظر الشكل). من أجل قياس أداء BDFA ، تم إنشاء مصدر ضوئي متعدد الأطوال الموجية ذاتي الصنع مع مصدر ألياف مغطى بالبزموت فائق الإضاءة وألياف Bragg عالية الانعكاس (FBG) لتوليد 1615-1795 نانومتر تباعد منتظم (15 نانومتر تباعد) أطياف. يعتمد أداء 1700 نانومتر على قياس معايير أداء BDFA المختلفة. من أجل الحصول على أقصى كسب بصري ، استنتج أن 0.015-0.02٪ من وزن المنشطات البزموت هو الخيار الأفضل. يوفر مكبر بصري مع ألياف مغطاة بالبزموت بطول 50 مترًا أقصى كسب قدره 23 ديسيبل عند 1710 نانومتر وعرض نطاق 40 نانومتر 3 ديسيبل وكفاءة اكتساب 0.1 ديسيبل / ميغاواط وحوالي 7 ديسيبل أدنى رقم ضوضاء. بالمقارنة مع TDFA ، يتمتع BDFA بنطاق ترددي وكفاءة أفضل بمقدار 3 ديسيبل. قال البروفيسور إيفجيني ديانوف ، المدير العلمي لمركز أبحاث الألياف الضوئية التابع لأكاديمية العلوم الروسية: "هناك قضية مهمة تتمثل في تطوير مضخمات الألياف في مناطق طيفية جديدة حيث يكون الفقد البصري لألياف الاتصال أقل من 0.4 ديسيبل / كم". "هذا سيجعل من الممكن استخدام مناطق طيفية ممتدة لنقل المعلومات في أنظمة الألياف الضوئية عالية السرعة. يعد تطوير هذا مكبر الصوت هو المرحلة الرئيسية الأولى في هذا الاتجاه." في هذا المسعى ، نحتاج إلى إنشاء مضخمات ضوئية عريضة النطاق مع كسب عرض النطاق الترددي أكبر من 100 نانومتر ، وهو ما سيكون طفرة جديدة في تطوير أنظمة الاتصالات الضوئية باستخدام هذه المكبرات والألياف الضوئية النشطة "، أضاف ديانوف.