Le odierne reti di comunicazione in fibra ottica operano solitamente con una finestra spettrale di 1550 nm e utilizzano amplificatori in fibra drogata con erbio (EDFA) per estendere la distanza di comunicazione o migliorare la potenza della tecnologia WDM (Lenght Division Multiplexing).
Tuttavia, al fine di utilizzare le nuove finestre spettrali per soddisfare i futuri requisiti di larghezza di banda di comunicazione e amplificare i segnali dalle fibre fotoniche a nucleo cavo nella regione spettrale di 1600-1750 nm, che non è disponibile dalla tecnologia EDFA, gli scienziati del Centro di ricerca sulla fibra ottica dell'Accademia delle scienze russa hanno sviluppato un amplificatore in fibra drogato con bismuto (Bi), che utilizza una pompa a diodi laser da 1550 nm venduta sul mercato. Pu, operante nella banda 1640-1770 nm.
Fibra MCVD drogata con bismuto
Sebbene l'amplificatore in fibra drogata con Tm (TDFA) possa funzionare a finestre da 1700 nm (e fino a 1900 nm), è difficile utilizzare TDFA in finestre da 1700 nm a causa della sua bassa efficienza e della forte soppressione delle emissioni spontanee amplificate (ASE) attraverso vari co speciali -tecniche di doping e di filtraggio ASE self-made.
In alternativa al TDFA, le fibre di silicato di germanio drogate con bismuto possono fornire un'amplificazione a 1700 nm. Il team di ricerca ha sviluppato un amplificatore ottico da 1700 nm sviluppando speciali fibre drogate con bismuto con un alto contenuto di germanio. Al fine di ottenere la distribuzione ottimale del guadagno, diverse fibre drogate con bismuto con diversa concentrazione del nucleo sono state fabbricate mediante una migliore deposizione chimica da vapore (MCVD).
L'amplificatore in fibra drogata con bismuto (BDFA) utilizza due diodi laser con una potenza di 150 mW e una lunghezza d'onda di 1550 nm per pompare fibre bidirezionali con diversa concentrazione di drogaggio, rivestimento da 125 micron e diametro del nucleo di 2 micron (vedi figura). Per misurare le prestazioni del BDFA, è stata costruita una sorgente luminosa multi-lunghezza d'onda con una sorgente di fibra superluminescente drogata con bismuto e un reticolo di Bragg in fibra ad alta riflettività (FBG) per generare spettri di spaziatura uniforme di 1615-1795 nm (spaziatura di 15 nm). Le prestazioni di 1700 nm si basano sulla misurazione di vari parametri di prestazione BDFA. Per ottenere il massimo guadagno ottico, si conclude che lo 0,015-0,02% del peso del drogante del bismuto è la scelta migliore. Un amplificatore ottico con fibra drogata con bismuto da 50 m fornisce un guadagno massimo di 23 dB a 1710 nm, una larghezza di banda di 40 nm di 3 dB, un'efficienza di guadagno di 0,1 dB/mW e una figura di rumore minima di circa 7 dB. Rispetto a TDFA, BDFA ha una migliore larghezza di banda ed efficienza di guadagno di 3dB. "Una questione importante è sviluppare amplificatori in fibra in nuove regioni spettrali in cui la perdita ottica delle fibre di comunicazione è inferiore a 0,4 dB/km", ha affermato il professor Evgeny Dianov, direttore scientifico del Centro di ricerca sulla fibra ottica dell'Accademia delle scienze russa. "Ciò consentirà di utilizzare regioni spettrali estese per la trasmissione di informazioni in sistemi in fibra ottica ad alta velocità. Lo sviluppo di questo amplificatore è la prima fase importante in questa direzione. "In questa ricerca, abbiamo bisogno di creare amplificatori ottici a banda larga con guadagno larghezza di banda superiore a 100 nm, che rappresenterà una nuova svolta nello sviluppo di sistemi di comunicazione ottica che utilizzano questi amplificatori e fibre ottiche attive", ha aggiunto Dianov.
