Б/км на довжинах хвиль 1.3 і 1.55 мкм. Даний рівень пасивних втрат істотно нижче, ніж в аналогічних световодах, виготовлених методом MCVD. Проведені дослідження спектрів люмінесценції в залежності від складу скла серцевини, технології виготовлення світловода, концентрації алюмінію і вісмуту показало, що у всіх алюмосилікатних световодах, легованих вісмутом, спостерігалися дві широкі смуги з максимумами на ~ 750 і ~ 1080-1150 нм c шириною смуг на рівні половини від максимуму близько 100 і 200 нм, відповідно.
Малюнок 4 - Схема енергетичних переходів для чотирьох АВЦ ввисоту прямокутників відповідає ширині смуг поглинання та люмінесценції, суцільні лінії позначають переходи при поглинанні і випущенні, пунктирні лінії - Безвипромінювальні переходи, цифрами зазначені довжини хвиль переходів в нм
При збудженні в смуги поглинання 500, 700 і 800 нм в спектрі люмінесценції спостерігаються дві смуги: «червона» і ІК люмінесценція, а збудження в широку смугу поглинання тисяча нм призводить до появи тільки ІК люмінесценції. Джерелом даної люмінесценції є активні вісмутові центри (АВЦ) в алюмосиликатном склі.
На основі аналізу температурного поведінки смуг в спектрах поглинання та люмінесценції, а також проведеного порівняння спектрів збудження кожної компоненти смуги люмінесценції з ефективними спектрами поглинання виділено чотири види активних вісмутових центрів. Визначено набір абсорбційних та люмінесцентних переходів, що належать кожному АВЦ, який характеризується трьома смугами поглинання і двома смугами люмінесценції. Збіг структури рівнів і близькість кількісних параметрів переходів дозволяють розглядати ці чотири види як модифікації одного вісмутового центру в алюмосиликатном склі. Різниця між ними пов'язані з впливом різних типів оточень в сітці скла. Оптичні властивості перших двох центрів обумовлені впливом іонів алюмінію з різною координацією, а властивості двох інших центрів можуть визначатися структурою сітки кварцового скла, утвореної кільцями кремнекислородних тетраедрів з різною кількістю ланок. Розглянуто можлива структура активного центру, який може бути утворений четирехкоордінірованним атомом вісмуту в Тетраедрічеськая оточенні атомів кисню.
При цьому переходи відбуваються між рівнями енергії, утвореними перекриттям електронних хмар атома вісмуту і лігандів в тетраедра BiO 4. Абсорбційні переходи в АВЦ обумовлені дозволеними по спину синглет-синглетними переходами на три збуджених рівня, в той час як люмінесцентні переходи є триплет-синглетними і відбуваються з двох збуджених рівнів на основний .
2. Досягнення в технології отримання та використання
Вперше на основі легованих вісмутом світловодів створений волоконний підсилювач, що працює в області другого вікна прозорості волоконних світловодів з плавленого кварцу. На експериментальних зразках світловодів отримано посилення 24.5 дБ на довжині хвилі 1320 нм при потужності накачування 460 мВт на довжині хвилі 1230 нм [1]. При цьому смуга посилення склала 37 нм, потужність насичення підсилювача - близько 10 мВт, шум-фактор дорівнював 5 дБ.
Малюнок 5 Схема вісмутового волоконного підсилювача
Волоконний світловод для підсилювача був виготовлений по MCVD-технології. Різниця показників заломлення серцевини і оболонки становила 8.5 х 10 ~ 3, числова апертура NA=0.16, діаметр поля моди дорівнював 6.4 мкм. Довжина хвилі відсічення другої моди лежала поблизу 1.2 мкм. Концентрація атомів вісмуту в серцевині ВСВ не перевищувала 0.02% по відношенню до загального числа атомів (поріг чутливості апаратури). Точне визначення сірих втрат було ускладнено внаслідок перекриття спектровліній поглинання вісмутових центрів у склі. Схема підсилювача представлена ??на рис5. Накачування і сигнал подавалися в активний світловод довжиною 200 м через WDM-мультиплексор. Джерелом випромінювання накачування підсилювача служив волоконний ВКР-лазер з довжиною хвилі генерації 1230 нм і вихідною потужністю до 500 мВт в безперервному режимі. В якості джерел сигналу використовувалися широкосмуговий волоконний суперлюмінесцентний джерело з максимумом вблізі1.31 мкм і ВКР-лазер з довжиною хвилі генерації близько 1318 нм. За допомогою широкосмугового джерела вимірювався спектр посилення, а ВКР-лазер застосовувався для дослідження впливу потужності сигналу на посилення. На рис.6 представлені спектр посилення вісмутового волоконного підсилювача при потужності накачування 460 мВт на довжині хвилі? н=1230 нм і шум-фактор (NF) даного підсилювача, розрахований за виміряним значенням посиленою спонтанної люмінесценції і сигналу на виході підсилювача.
Шум-фактор характеризує шумові характеристики підсилювача і визначається як відношення величин сигнал/шум на вході і виході підсилювача. М...
