แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์เจือบิสมัทพร้อมหน้าต่าง 1700nm

เครือข่ายการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงในปัจจุบันมักจะทำงานที่ช่องสเปกตรัม 1550 นาโนเมตร และใช้เครื่องขยายสัญญาณใยแก้วนำแสงเออร์เบียม (EDFA) เพื่อขยายระยะการสื่อสารหรือปรับปรุงพลังของเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM)
อย่างไรก็ตาม เพื่อใช้หน้าต่างสเปกตรัมใหม่เพื่อตอบสนองความต้องการแบนด์วิดท์การสื่อสารในอนาคตและขยายสัญญาณจากเส้นใยโฟโตนิกแบนด์แกปแบบแกนกลวงในพื้นที่สเปกตรัม 1600-1750 นาโนเมตร ซึ่งเทคโนโลยี EDFA ไม่สามารถใช้ได้ นักวิทยาศาสตร์ที่ศูนย์วิจัยใยแก้วนำแสง ของ Russian Academy of Sciences ได้พัฒนาเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์แบบบิสมัท (Bi) ซึ่งใช้ปั๊มไดโอดเลเซอร์ขนาด 1550 นาโนเมตรที่จำหน่ายในตลาด ปู ปฏิบัติการในแถบความถี่ 1640-1770 นาโนเมตร
บิสมัทเจือไฟเบอร์ MCVD
แม้ว่าเครื่องขยายสัญญาณใยแก้วแบบ Tm-doped (TDFA) สามารถทำงานได้ที่ 1700nm (และสูงถึง 1900nm) หน้าต่าง TDFA นั้นยากที่จะใช้ในหน้าต่าง 1700nm เนื่องจากมีประสิทธิภาพต่ำและการปราบปรามการแผ่รังสีที่เกิดขึ้นเอง (ASE) ที่แข็งแกร่งผ่าน co พิเศษต่างๆ - เทคนิคการเติมและกรอง ASE ที่ทำเอง
เพื่อเป็นทางเลือกแทน TDFA เส้นใยเจอร์เมเนียมซิลิเกตที่เจือด้วยบิสมัทสามารถให้กำลังขยายที่ 1700 นาโนเมตร ทีมวิจัยได้พัฒนาแอมพลิฟายเออร์ออปติคัล 1700 นาโนเมตรโดยการพัฒนาเส้นใยบิสมัทเจือพิเศษที่มีปริมาณเจอร์เมเนียมสูง เพื่อให้ได้การกระจายเกนที่เหมาะสมที่สุด เส้นใยที่เจือด้วยบิสมัทหลายเส้นที่มีความเข้มข้นของแกนต่างกันถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยการปรับปรุงการสะสมไอเคมี (MCVD)
เครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์แบบ Bismuth-doped (BDFA) ใช้เลเซอร์ไดโอดสองตัวที่มีกำลัง 150 mW และความยาวคลื่น 1550 nm เพื่อปั๊มเส้นใยแบบสองทิศทางที่มีความเข้มข้นของยาสลบต่างกัน การหุ้ม 125 ไมครอน และเส้นผ่านศูนย์กลางแกน 2 ไมครอน (ดูรูป) เพื่อวัดประสิทธิภาพของ BDFA แหล่งกำเนิดแสงความยาวคลื่นหลายช่วงที่สร้างตัวเองด้วยแหล่งกำเนิดเส้นใยบิสมัทเจือ superluminescent และเส้นใยการสะท้อนแสงสูง Bragg grating (FBG) ถูกสร้างขึ้นเพื่อสร้างสเปกตรัมที่มีระยะห่างสม่ำเสมอ 1615-1795 นาโนเมตร (ระยะห่าง 15 นาโนเมตร) ประสิทธิภาพของ 1700nm ขึ้นอยู่กับการวัดพารามิเตอร์ประสิทธิภาพ BDFA ต่างๆ เพื่อให้ได้อัตราขยายทางแสงสูงสุด สรุปได้ว่า 0.015-0.02% ของน้ำหนักยาสลบบิสมัทเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลที่มีไฟเบอร์เจือด้วยบิสมัท 50 ม. ให้เกนสูงสุด 23 dB ที่ 1710 nm, แบนด์วิดท์ 40 nm 3 dB, ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 0.1 dB/mW และตัวเลขเสียงรบกวนขั้นต่ำประมาณ 7 dB เมื่อเปรียบเทียบกับ TDFA แล้ว BDFA มีแบนด์วิดท์และประสิทธิภาพการรับ 3dB ที่ดีกว่า ศาสตราจารย์ Evgeny Dianov ผู้อำนวยการด้านวิทยาศาสตร์ของศูนย์วิจัยใยแก้วนำแสงของ Russian Academy of Sciences กล่าวว่า "ปัญหาสำคัญคือการพัฒนาเครื่องขยายสัญญาณไฟเบอร์ในบริเวณสเปกตรัมใหม่ที่สูญเสียแสงของเส้นใยสื่อสารน้อยกว่า 0.4dB/km "สิ่งนี้จะทำให้สามารถใช้ขอบเขตสเปกตรัมแบบขยายสำหรับการส่งข้อมูลในระบบใยแก้วนำแสงความเร็วสูงได้ การพัฒนาเครื่องขยายเสียงนี้เป็นขั้นตอนสำคัญแรกในทิศทางนี้ "ในการแสวงหานี้ เราจำเป็นต้องสร้างเครื่องขยายสัญญาณแสงแบบบรอดแบนด์ที่มีอัตราขยาย แบนด์วิดท์ที่มากกว่า 100 นาโนเมตร ซึ่งจะเป็นความก้าวหน้าครั้งใหม่ในการพัฒนาระบบการสื่อสารด้วยแสงโดยใช้แอมพลิฟายเออร์เหล่านี้และไฟเบอร์ออปติกแบบแอคทีฟ" Dianov กล่าวเสริม