Моделювання ВКР підсилювача в активному волокні TrueWave RS з рівномірною смугою у C+L телекомунікаційних вікнах

Автор(и)

  • Яків В. Крутінь Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-0587-9491
  • Олександр Володимирович Корчак Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine http://orcid.org/0000-0003-0801-2340
  • Михайло І. Рєзніков Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine http://orcid.org/0000-0002-0946-9871
  • Георгій С. Фелінський Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Ukraine http://orcid.org/0000-0001-9377-6227

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347021120013

Ключові слова:

оптичне підсилення, вимушене комбінаційне розсіювання, ВКР, волоконний ВКР підсилювач, профіль ВКР підсилення, гаусова декомпозиція, моделювання волоконних підсилювачів, багатохвильове накачування

Анотація

Представлено результати моделювання широкосмугового волоконного ВКР підсилювача (підсилювач на вимушеному комбінаційному розсіюванні) з рівномірною смугою підсилення, що охоплює C+L телекомунікаційні вікна, в стандартному волокні типу TrueWave RS. Аналіз головних переваг волоконного підсилювача з активним середовищем на одномодовому волокні TrueWave RS виконаний шляхом порівняння із ербієм легованим волоконним підсилювачем. Запропонована спрощена модель аналітичного опису надширокосмугового ВКР підсилювача з багатохвильовим помпуванням. Проблема моделювання рівномірної смуги робочих частот ВКР підсилювача у C+L телекомунікаційних вікнах в цій роботі вирішувалась у два етапи — спочатку отримано майже точну аналітичну апроксимацію профілю ВКР підсилення в області частот стоксового зсуву понад 20 ТГц, яка на другому етапі суттєво спрощує вирівнювання смуги підсилення у конфігурації з багатьма довжинами хвилі накачування. Показано, що нерівномірність підсилення можна різко зменшити з понад 3 дБ до 0,2 дБ через збільшення кількості джерел накачування від М = 2 до М = 6, однак подальше збільшення М вже майже не впливає на покращення нерівномірності смуги підсилення.

Посилання

L. Galdino et al., “Amplification schemes and multi-channel DBP for unrepeatered transmission,” J. Light. Technol., vol. 34, no. 9, pp. 2221–2227, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/JLT.2016.2521002.

P. A. Andrekson, M. Karlsson, “Fiber-based phase-sensitive optical amplifiers and their applications,” Adv. Opt. Photonics, vol. 12, no. 2, p. 367, 2020, doi: https://doi.org/10.1364/AOP.382548.

H. Takara et al., “120.7-Tb/s MCF-ROPA unrepeatered transmission of PDM-32QAM channels over 204 km,” J. Light. Technol., vol. 33, no. 7, pp. 1473–1478, 2015, doi: https://doi.org/10.1109/JLT.2015.2397009.

T. Mizuno, H. Takara, K. Shibahara, A. Sano, Y. Miyamoto, “Dense space division multiplexed transmission over multicore and multimode fiber for long-haul transport systems,” J. Light. Technol., vol. 34, no. 6, pp. 1484–1493, 2016, doi: https://doi.org/10.1109/JLT.2016.2524546.

H. Ono, M. Yamada, H. Masuda, “Pump power reduction in optical fiber amplifier for WDM-interleaved multi-core/multi-fiber system,” IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 29, no. 14, pp. 1163–1166, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/LPT.2017.2707470.

I. Syuaib, M. Asvial, E. T. Rahardjo, “Modeling of ultra-long span bidirectional Raman transmission link using three-segment hybrid fiber core structure,” Photonics, vol. 6, no. 1, p. 2, 2018, doi: https://doi.org/10.3390/photonics6010002.

D. Bayart, “Optical amplification,” in Undersea Fiber Communication Systems, Elsevier, 2016, pp. 119–164.

П. А. Коротков, Г. С. Фелiнський, “ВКР пiдсилення свiтла в одномодових кварцових волокнах,” Український фізичний журнал. Огляди, vol. 5, no. 2, pp. 103–169, 2009, uri: http://archive.ujp.bitp.kiev.ua/files/reviews/5/2/r05_02_01pu.pdf.

В. І. Григорук, І. В. Сердега, Г. С. Фелінський, П. А. Коротков, “Волоконні ВКР лазери та підсилювачі оптичного випромінювання,” in Взаємодія Фізичних Полів з Наноструктурованими Матеріалами, Київ: Каравела, 2018, pp. 62–128.

S. Fu et al., “Review of recent progress on single-frequency fiber lasers,” J. Opt. Soc. Am. B, vol. 34, no. 3, p. A49, 2017, doi: https://doi.org/10.1364/JOSAB.34.000A49.

D. J. Richardson, J. Nilsson, W. A. Clarkson, “High power fiber lasers: current status and future perspectives [Invited],” J. Opt. Soc. Am. B, vol. 27, no. 11, p. B63, 2010, doi: https://doi.org/10.1364/JOSAB.27.000B63.

M. N. Zervas, C. A. Codemard, “High power fiber lasers: a review,” IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., vol. 20, no. 5, pp. 219–241, 2014, doi: https://doi.org/10.1109/JSTQE.2014.2321279.

E. M. Dianov, A. M. Prokhorov, “Medium-power CW Raman fiber lasers,” IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron., vol. 6, no. 6, pp. 1022–1028, 2000, doi: https://doi.org/10.1109/2944.902151.

В. І. Григорук, П. А. Коротков, Г. С. Фелінський, Нелінійні Та Лазерні Процеси в Оптичних Волокнах. Київ: Київський університет, 2008.

W. Shi, Q. Fang, X. Zhu, R. A. Norwood, N. Peyghambarian, “Fiber lasers and their applications [Invited],” Appl. Opt., vol. 53, no. 28, p. 6554, 2014, doi: https://doi.org/10.1364/AO.53.006554.

P. A. Korotkov, G. S. Felinskyi, “Fiber Raman CW lasers,” Ukr. J. Phys. Rev., vol. 3, no. 2, pp. 126–150, 2006.

P. Zhou et al., “High-power fiber lasers based on tandem pumping,” J. Opt. Soc. Am. B, vol. 34, no. 3, p. A29, 2017, doi: https://doi.org/10.1364/JOSAB.34.000A29.

B. J. Puttnam, R. S. Luís, G. Rademacher, Y. Awaji, H. Furukawa, “319 Tb/s Transmission over 3001 km with S, C and L band signals over >120nm bandwidth in 125 μm wide 4-core fiber,” in Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC), 2021, uri: https://ieeexplore.ieee.org/document/9489785.

“OFS. TrueWave®RS Optical Fiber,” Newsletter OFS Marketing Communications, 2021. https://fiber-optic-catalog.ofsoptics.com/documents/pdf/TrueWaveRSLWP-120-web.pdf.

J. Bromage, K. Rottwitt, M. E. Lines, “A method to predict the Raman gain spectra of germanosilicate fibers with arbitrary index profiles,” IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 14, no. 1, pp. 24–26, 2002, doi: https://doi.org/10.1109/68.974149.

G. Felinskyi, V. Grygoruk, I. Serdeha, “Modelling of gain profiles and Raman lasing in TiO2/GeO2-doped silica fibres,” Ukr. J. Phys. Opt., vol. 21, no. 1, pp. 15–25, 2020, doi: https://doi.org/10.3116/16091833/21/1/15/2020.

L. Lundberg, P. A. Andrekson, M. Karlsson, “Power consumption analysis of hybrid EDFA/Raman amplifiers in long-haul transmission systems,” J. Light. Technol., vol. 35, no. 11, pp. 2132–2142, 2017, doi: https://doi.org/10.1109/JLT.2017.2668768.

Y. V. Krutin, A. V. Korchak, M. I. Reznikov, G. S. Felinskyi, “Modeling of multiwave pumped fiber Raman amplifier for C+L telecommunication windows,” in 2020 IEEE 40th International Conference on Electronics and Nanotechnology (ELNANO), 2020, pp. 319–322, doi: https://doi.org/10.1109/ELNANO50318.2020.9088755.

R. H. Stolen, W. J. Tomlinson, H. A. Haus, J. P. Gordon, “Raman response function of silica-core fibers,” J. Opt. Soc. Am. B, vol. 6, no. 6, p. 1159, 1989, doi: https://doi.org/10.1364/JOSAB.6.001159.

D. Hollenbeck, C. D. Cantrell, “Multiple-vibrational-mode model for fiber-optic Raman gain spectrum and response function,” J. Opt. Soc. Am. B, vol. 19, no. 12, p. 2886, 2002, doi: https://doi.org/10.1364/JOSAB.19.002886.

H. Kidorf, K. Rottwitt, M. Nissov, M. Ma, E. Rabarijaona, “Pump interactions in a 100-nm bandwidth Raman amplifier,” IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 11, no. 5, pp. 530–532, 1999, doi: https://doi.org/10.1109/68.759388.

M. Yan, J. Chen, W. Jiang, J. Li, J. Chen, X. Li, “Automatic design scheme for optical-fiber Raman amplifiers backward-pumped with multiple laser diode pumps,” IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 13, no. 9, pp. 948–950, 2001, doi: https://doi.org/10.1109/68.942656.

P. Xiao, Q. Zeng, J. Huang, J. Liu, “A new optimal algorithm for multipump sources of distributed fiber Raman amplifier,” IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 15, no. 2, pp. 206–208, 2003, doi: https://doi.org/10.1109/LPT.2002.806086.

G. E. Walrafen, P. N. Krishnan, “Model analysis of the Raman spectrum from fused silica optical fibers,” Appl. Opt., vol. 21, no. 3, p. 359, 1982, doi: https://doi.org/10.1364/AO.21.000359.

І. В. Сердега, В. І. Григорук, Г. С. Фелінський, “Спектроскопічні особливості профілів ВКР підсилення в одномодових волокнах на основі кварцового скла,” Український фізичний журнал, vol. 63, no. 8, p. 683, 2018, doi: https://doi.org/10.15407/ujpe63.8.683.

J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan, “Interactions between light waves in a nonlinear dielectric,” Phys. Rev., vol. 127, no. 6, pp. 1918–1939, 1962, doi: https://doi.org/10.1103/PhysRev.127.1918.

Загасання у типових телекомунікаційних вікнах

Опубліковано

2022-02-18 — Оновлено 2022-02-18

Як цитувати

Крутінь, Я. В., Корчак, О. В., Рєзніков, М. І., & Фелінський, Г. С. (2022). Моделювання ВКР підсилювача в активному волокні TrueWave RS з рівномірною смугою у C+L телекомунікаційних вікнах. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 64(12), 715–730. https://doi.org/10.20535/S0021347021120013

Номер

Розділ

Статті