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

##submission.downloads##

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

Том 64 № 12 (2021)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.