최근, 중국과학원(CAS) 상하이 광학 및 정밀기계 연구소(SIPM) 고급 레이저 및 광전자 기능 재료 부서의 Lili Hu 연구 그룹은 L-밴드 광대역을 확장하기 위한 증폭기로서 Er-도핑 실리케이트 파이버의 전계 강도 최적화를 기반으로 하는 새로운 방안을 제안했습니다. 관련 연구 결과는 "L-밴드의 평탄한 이득을 가진 Er-도핑 실리케이트 파이버 증폭기"라는 제목으로 Optics Letters에 게재되었습니다.
빅데이터와 인공지능의 급속한 발전은 차세대 광통신 시스템에서 고밀도 파장 분할 다중화기(DWDM)의 용량에 대한 더 높은 요구 사항을 제시했습니다. 성숙하게 개발된 C-대역(1530-1565 nm) 에르븀 도핑 파이버 증폭기(EDFA)와 비교할 때, L-대역(1565-1625 nm) EDFA는 용량을 확장하는 차세대 광통신 제품이 되었습니다. 그러나 L-대역 EDFA의 개발은 어려움과 과제에 직면합니다. Er 도핑 파이버의 이득은 낮은 장파장 방출 단면적과 심각한 여기 상태 흡수로 인해 제한되어 1600 nm 이상의 파장에서 이득이 작습니다. 따라서 Er 도핑 파이버 재료의 장파장 이득을 향상시키는 방법은 현재 L-대역 광대역 증폭기에 대해 해결해야 할 핵심 과학적 문제입니다.
연구팀은 규산염 섬유 매트릭스에서 Er 이온의 이득 향상 및 스펙트럼 형성을 위한 미시적 이온장 강도 변조 방법의 새로운 방안을 제안한다. 규산염 섬유가 Er 이온에 대한 장파장 이득 향상 매트릭스로서 타당성은 이론적, 실험적으로 확인되었다. 이 방안은 Er 도핑 규산염 섬유에서 상당한 L-대역 이득 향상 및 이득 평탄도 최적화의 유익한 효과를 얻었다. 한편, 1.5m 규산염 섬유만을 사용하여 이종 섬유 융착 접합의 모든 섬유 방안을 채택함으로써 L-대역에서 가장 긴 파장인 1625nm에서 이득 계수는 4.7dB/m로 석영 섬유의 {{10}}.3dB/m보다 우수하다. 또한, 이 섬유의 L-대역에서 이득 평탄도는 0.8dB로 석영 섬유의 5dB보다 우수하다. 석영 섬유와 비교해 이 섬유는 도펀트 농도가 높습니다. 석영 섬유와 비교해 이 섬유는 도핑 농도가 높고 사용 길이가 짧으며 이득 계수가 큽니다. 이는 차세대 L-대역 EDFA에 핵심 재료 지원을 제공합니다.
본 연구는 중국 국가자연과학기금위원회와 국가 중점 프로그램의 지원을 받아 진행되었습니다.
그림 1 Er-도핑 실리케이트 섬유의 L-밴드 이득
