Πρόσφατα, η ερευνητική ομάδα της Lili Hu στο Τμήμα Προηγμένων Λέιζερ και Οπτοηλεκτρονικών Λειτουργικών Υλικών, Σαγκάη Ινστιτούτο Οπτικής και Μηχανημάτων Ακριβείας (SIPM), Κινεζική Ακαδημία Επιστημών (CAS), πρότεινε ένα νέο σχήμα που βασίζεται στη βελτιστοποίηση της έντασης πεδίου του Er -με ντοπαρισμένη πυριτική ίνα ως ενισχυτής για την επέκταση της ευρυζωνικής ζώνης L. Τα σχετικά ερευνητικά αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο Optics Letters με τον τίτλο "Er-doped silicate fiber amplifiers in the L-band with flat gain".
Η ταχεία ανάπτυξη των μεγάλων δεδομένων και της τεχνητής νοημοσύνης έχει θέσει υψηλότερες απαιτήσεις για τη χωρητικότητα των πολυπλέκτης διαίρεσης πυκνού μήκους κύματος (DWDM) σε συστήματα οπτικών επικοινωνιών επόμενης γενιάς. Σε σύγκριση με τον ώριμα ανεπτυγμένο ενισχυτή ινών C-band (1530-1565 nm) με πρόσμειξη ερβίου (EDFA), το EDFA ζώνης L (1565-1625 nm) έχει γίνει μια νέα γενιά προϊόντων οπτικής επικοινωνίας που επεκτείνουν τη χωρητικότητα. Ωστόσο, η ανάπτυξη των EDFA της ζώνης L αντιμετωπίζει δυσκολίες και προκλήσεις: το κέρδος των ινών Er-doped περιορίζεται από τη χαμηλή διατομή εκπομπής μακρών κυμάτων και την έντονη απορρόφηση διεγερμένης κατάστασης, με αποτέλεσμα ένα μικρό κέρδος σε μήκη κύματος μεγαλύτερα από 1600 nm . Ως εκ τούτου, ο τρόπος ενίσχυσης του κέρδους μεγάλου μήκους κύματος των υλικών ινών που έχουν προστεθεί Er-doped είναι ένα βασικό επιστημονικό πρόβλημα που πρέπει να λυθεί για τους ενισχυτές ευρυζωνικής ζώνης L επί του παρόντος.
Η ερευνητική ομάδα προτείνει ένα νέο σχήμα μεθόδου διαμόρφωσης της έντασης πεδίου μικροσκοπικών ιόντων για την ενίσχυση του κέρδους και τη φασματική διαμόρφωση των ιόντων Er σε μήτρα πυριτικών ινών. Η σκοπιμότητα της πυριτικής ίνας ως μήτρας ενίσχυσης κέρδους μεγάλου μήκους κύματος για ιόντα Er επιβεβαιώνεται τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά. Το σχήμα έλαβε τα ευεργετικά αποτελέσματα της σημαντικής ενίσχυσης του κέρδους της ζώνης L και της βελτιστοποίησης της επιπεδότητας κέρδους σε πυριτικές ίνες με προσθήκη Er-doped. Εν τω μεταξύ, με την υιοθέτηση του σχεδίου ετερογενούς σύντηξης ινών, χρησιμοποιώντας μόνο 1,5 m πυριτικές ίνες, ο συντελεστής κέρδους στο μεγαλύτερο μήκος κύματος των 1625 nm στη ζώνη L είναι 4,7 dB/m, που είναι καλύτερος από αυτόν του ίνα χαλαζία {{10}},3 dB/m. Επιπλέον, η επιπεδότητα απολαβής αυτής της ίνας στη ζώνη L είναι 0,8 dB, η οποία είναι καλύτερη από αυτή της ίνας χαλαζία των 5 dB. Σε σύγκριση με την ίνα χαλαζία, η ίνα έχει υψηλή συγκέντρωση προσμίξεων. Σε σύγκριση με τις ίνες χαλαζία, αυτή η ίνα έχει υψηλή συγκέντρωση ντόπινγκ, μικρό μήκος χρήσης και μεγάλο συντελεστή κέρδους, που παρέχει βασική υποστήριξη υλικού για τη νέα γενιά EDFA ζώνης L.
Αυτή η εργασία υποστηρίζεται από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας και τα Εθνικά Βασικά Προγράμματα.
Εικ. 1 Κέρδος ζώνης L πυριτικής ίνας με προσθήκη Er-doped
