ИОФ РАН
Накачиваемые в оболочку висмутовые волоконные усилители, работающие в O-, E- и S-телекоммуникационных диапазонах
Пресс-релиз публикации: Alexander Vakhrushev, Aleksandr Khegai, Sergey Alyshev, Konstantin Riumkin, Alexander Kharakhordin, Elena Firstova, Andrey Umnikov, Alexey Lobanov, Fedor Afanasiev, Aleksei Guryanov, Mikhail Melkumov, Sergei Firstov, «Cladding-Pumped Bismuth-Doped Fiber Amplifiers Operating in O-, E- and S-telecom Bands» Optics Letters. – 2023. – Vol. 48, No. 6. – P. 1339-1342. DOI: 10.1364/OL.482873
В настоящее время световоды, легированные висмутом, рассматриваются как перспективная активная среда при разработке оптических усилителей для новых спектральных областей. Такие устройства в ближайшем будущем могут быть внедрены в существующие волоконно-оптические телекоммуникационные системы с целью увеличения их производительности за счет осуществления передачи данных в расширенном диапазоне длин волн. Данная технология активно развивается рядом зарубежных компаний таких стран, как США, Япония, Китай, Великобритания. Однако до сих пор в висмутовых усилителях в качестве источников накачки использовались исключительно дорогостоящие одномодовые лазерные диоды.
В рамках проведенного исследования научным коллективом была разработана серия волоконных усилителей, накачиваемых многомодовым излучением полупроводниковых диодов (введенным в оболочку активного световода). Используя различные типы висмутовых световодов, были получены устройства, которые способны работать в O-, E- и S-телекоммуникационных диапазонах (O {1260–1360 нм}; E {1360–1460 нм}; S {1460–1530 нм}). Таким образом, была впервые продемонстрирована принципиальная возможность создания новых конфигураций висмутовых волоконных усилителей. Основным результатом работы стала реализация лабораторных макетов усилителей, обладающих высокими пиковыми значениями усиления >25–30 дБ в соответствующих телекоммуникационных диапазонах и относительно низкими коэффициентами шума 5–6 дБ. Комбинирование длин волн накачки для возбуждения различных типов висмутовых активных центров позволило достичь рекордных значений ширины (по уровню –3 дБ) спектра усиления >120 нм при вариациях усиления <2 дБ (Рис. 1). Разработанные устройства не уступают (по большинству параметров) лучшим аналогам с одномодовой накачкой, однако более экономически эффективные.
Результаты проведенного исследования перспективны с точки зрения использования висмутовых усилителей как ключевого элемента в уже проложенных волоконно-оптических линиях связи для расширения спектральной области, в которой может осуществляться высокоскоростная передача данных.
Данное исследование было выполнено сотрудниками Научного центра волоконной оптики им. Е.М. Дианова Российской академии наук (НЦВО РАН) ИОФ РАН – А.С. Вахрушевым, А.М. Хегаем, С.В. Алышевым, К.Е. Рюмкиным, А.В. Харахординым, Е.Г. Фирстовой, М.А. Мелькумовым, С.В. Фирстовым (измерение и анализ оптических свойств висмутовых световодов, сборка и тестирование работы висмутовых усилителей) в тесном сотрудничестве с коллегами из Института химии высокочистых веществ им. Г.Г. Девятых Российской академии наук (ИХВВ РАН) – А.А. Умниковым, А.С. Лобановым, Ф.В. Афанасьевым, А.Н. Гурьяновым (создание преформ и вытяжка висмутовых световодов).
Пресс-релиз подготовил: главный научный сотрудник, и.о. зам. руководителя по научной работе НЦВО РАН (ИОФ РАН), доктор физико-математических наук С.В. Фирстов.
Рис. 1. Спектры оптического усиления разработанного устройства на основе висмутового световода при диодной накачке на длине волны 793 нм (I), 808 нм (II) и 793+808 нм (III). Спектральная зависимость шум-фактора (штриховая линия) устройства приведена для случая III. (Источник: Alexander Vakhrushev, Aleksandr Khegai, Sergey Alyshev, Konstantin Riumkin, Alexander Kharakhordin, Elena Firstova, Andrey Umnikov, Alexey Lobanov, Fedor Afanasiev, Aleksei Guryanov, Mikhail Melkumov, Sergei Firstov, «Cladding-Pumped Bismuth-Doped Fiber Amplifiers Operating in O-, E- and S-telecom Bands» Optics Letters. – 2023. – Vol. 48, No. 6. – P. 1339-1342. DOI: 10.1364/OL.482873)