專利名稱：光放大器和光纖的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光放大器和光纖，更具體地，涉及一種用于放大光信號的光放大器，以及一種用作對光信號進行放大的光放大介質(zhì)的光纖。
背景技術(shù)：
希望可以通過光通信網(wǎng)絡(luò)提供更高級的服務(wù)。波分復(fù)用(WDM)作為一種光傳輸技術(shù)被廣泛采用。WDM將具有不同波長的多個光信號復(fù)用到單根光纖中。
利用WDM，通過利用光放大器的寬帶放大特性，在長途干線系統(tǒng)中對包含多個波長的波分復(fù)用信號進行放大和傳輸，并且，例如通過其波長路由功能在城市中構(gòu)建城域環(huán)網(wǎng)。
光放大器有多種類型。例如，有摻雜稀土元素的光纖放大器、半導(dǎo)體光放大器(SOA)以及光纖拉曼放大器。諸如鉺(Er)、銩(Tm)和鐠(Pr)的稀土元素被用于制造摻雜稀土元素的光纖放大器。摻鉺光纖放大器對波長為1525至1625nm的光信號進行放大，摻銩光纖放大器對波長為1480至1510nm的光信號進行放大，而摻鐠光纖放大器對波長為1300nm的光信號進行放大。
在這些光纖放大器中，使用摻鉺光纖(EDF)作為光放大介質(zhì)的摻鉺光纖放大器(EDFA)最常用于WDM系統(tǒng)中，在該摻鉺光纖中，光纖的芯摻雜有作為稀土元素的鉺。
通過EDFA，使用激發(fā)光照射EDF(光信號通過該EDF傳播)，并通過由該照射所導(dǎo)致的受激發(fā)射對光信號的電平進行放大。
以下給出光放大的原理的概要。圖19示出了能級。電子(原子)的能態(tài)包括基態(tài)和激發(fā)態(tài)。電子(原子)在基態(tài)的能量最低。電子(原子)在激發(fā)態(tài)的能量高于在基態(tài)的能量(在激發(fā)態(tài)可以有一個以上的能級，但是本示例中假定存在包括基態(tài)和一個激發(fā)態(tài)的雙能級系統(tǒng))。能級表示以基態(tài)為基準，電子所處的能態(tài)。
電子的躍遷過程(電子的能態(tài)之間的躍遷過程)包括吸收、自激發(fā)射以及感應(yīng)發(fā)射。圖20示出了吸收。通常，電子處于能量較低的最穩(wěn)定的基態(tài)。然而，當將光輸入到諸如光纖的物質(zhì)中時，該物質(zhì)中的電子吸收所輸入的光的能量，并躍遷到能量較高的狀態(tài)(到較高能級的躍遷被稱為激發(fā)(泵浦))。該躍遷過程被稱為吸收。
圖21示出了自激發(fā)射。假定電子在基態(tài)的能量為E0，而電子在激發(fā)態(tài)的能量為E1。當電子處于激發(fā)態(tài)時，在經(jīng)過弛豫時間后，電子進入到能量較低的狀態(tài)。
此時，該電子發(fā)射光，該光的能量等于與該激發(fā)態(tài)相對應(yīng)的能級和該電子躍遷到的能級之間的差。在該示例中，電子從E1躍遷到E0，所以該電子發(fā)射能量等于(E1-E0)的光。這樣，處于激發(fā)態(tài)的電子按照與所輸入的光無關(guān)的概率自發(fā)地發(fā)射光。結(jié)果，電子躍遷到低能級。該過程為自激發(fā)射。
圖22示出了感應(yīng)發(fā)射。假定當電子處于激發(fā)態(tài)時，從外部輸入能量為(E1-E0)的光。此時，電子發(fā)射光(該光的能量、相位和傳播方向與輸入光相同)并返回到基態(tài)。也就是說，在輸入光時，光子的數(shù)量是1，但是在輸出光時，光子的數(shù)量增加為2。這種現(xiàn)象為感應(yīng)發(fā)射，并且為光放大的原理。
假定物質(zhì)中的電子的密度為N(/m3)，N個電子中的N1個電子處于基態(tài)，并且該N個電子中的N2個電子處于激發(fā)態(tài)(N＝N1+N2)。當向該物質(zhì)輸入光時，如果感應(yīng)發(fā)射超過了吸收，則產(chǎn)生光放大。因此，關(guān)系N2＞N1必須成立(假定可以忽略自激發(fā)射)。
將處于較高能級的電子的密度大于處于較低能級的電子的密度的狀態(tài)稱為粒子數(shù)反轉(zhuǎn)(population inversion)(處于較低能級的電子較穩(wěn)定，所以通常處于較低能級的電子的數(shù)量大于處于較高能級的電子的數(shù)量。然而，通過激發(fā)，處于較高能級的電子的數(shù)量增大，從而出現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài))。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)系數(shù)t由下式給出
t=N2N1+N2(=N2N)]]>圖23和24示出了雙能級系統(tǒng)中的電子密度的分布。圖23示出了熱平衡狀態(tài)下的電子密度的分布。圖24示出了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)。在圖23和24中的每一個，縱軸表示能量，而橫軸表示粒子數(shù)。圖23和24表示，當物質(zhì)處于熱平衡狀態(tài)時，許多電子處于穩(wěn)定的基態(tài)，而當物質(zhì)處于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)時，許多電子處于高能級。
因此，為了進行光放大，必須實現(xiàn)如圖24所示的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。然而，同時產(chǎn)生了吸收和感應(yīng)發(fā)射(已知產(chǎn)生一次電子吸收，則以相同的概率產(chǎn)生感應(yīng)發(fā)射)。結(jié)果，即使電子通過吸收進入到激發(fā)態(tài)，通過感應(yīng)發(fā)射從激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)的電子的數(shù)量也會增加。
因此，對于感應(yīng)發(fā)射類型的光放大器，通常采用多能級系統(tǒng)(例如，用于EDFA的三能級系統(tǒng))通過光來進行激發(fā)。
圖25示出了三能級系統(tǒng)中的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。假定存在與激發(fā)態(tài)相對應(yīng)的兩個能級。也就是說，假定存在分別與基態(tài)、第一激發(fā)態(tài)以及第二激發(fā)態(tài)相對應(yīng)的三個能級。另外，與基態(tài)、第一激發(fā)態(tài)以及第二激發(fā)態(tài)相對應(yīng)的能級分別為E0、E1和E2(E0＜E1＜E2)。下面將以使用EDFA進行放大的情況為例進行說明。
在下述的條件下執(zhí)行放大操作，應(yīng)該進行到第一激發(fā)態(tài)的快速非輻射躍遷(從高能級到低能級進行非輻射躍遷的離子以熱的形式而不是光的形式釋放能量)第二激發(fā)態(tài)的壽命(電子保持在某一能級的平均時間)應(yīng)該較短，并且當鉺離子(Er3+)處于第二激發(fā)態(tài)時。
當向EDF(其為摻有Er3+離子的光纖)輸入能量與(E2-E0)相對應(yīng)的激發(fā)光(通常波長為1.48或0.98μm)時，處于基態(tài)的Er3+離子通過吸收而進入到第二激發(fā)態(tài)。然后，被激發(fā)到第二激發(fā)態(tài)的Er3+離子快速非輻射躍遷到第一激發(fā)態(tài)。結(jié)果，許多Er3+離子處于第一激發(fā)態(tài)。即使激發(fā)光的強度增大，也幾乎沒有Er3+離子通過感應(yīng)發(fā)射從第二激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)。
因此，通過充分增大激發(fā)光的強度，可以實現(xiàn)其中許多Er3+離子處于第一激發(fā)態(tài)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。如果在EDF中實現(xiàn)了這種粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，則應(yīng)該向該EDF輸入能量與(E1-E0)相對應(yīng)的光信號。這樣，Er3+離子通過感應(yīng)發(fā)射從第一激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，從而對光信號進行了放大。
EDFA的特性例如為其放大波長帶為1550nm，該波長帶為最廣泛地用作通信光纖的石英光纖的最小損耗波長帶；可以容易地獲得幾十到幾百毫瓦的輸出；以及這些EDFA具有幾太赫的寬增益帶寬。因此，EDFA是構(gòu)建光纖通信系統(tǒng)的最重要的組成部分，并且是必不可少的光學(xué)器件。
傳統(tǒng)上，對于EDF已經(jīng)提出了一種通過使用具有正常色散值的光纖來減小四波混頻失真的技術(shù)(例如，參見日本未審專利公報No.2004-79876)。
通常，使用從1530到1565nm的傳統(tǒng)(C)波段作為EDFA的放大波段。隨著通信量的急劇增加，近年來要使用的波長的數(shù)量增大，并且已開發(fā)出了用于對波長進行密集復(fù)用的密集WDM(DWDM)。因此，EDFA的放大波長帶擴展到從1570到1605nm的長波長帶(L波段)。
EDFA具有增益-波長特性。也就是說，當整個地對具有不同波長的許多光信號進行放大時，這些光信號的峰值增益不同，并且峰值增益在具有不同波長的光信號之間不同。
如果在接收端，峰值功率值在具有不同波長的光信號之間不同，則傳輸質(zhì)量在具有不同波長的多個光信號之間不同，并且S/N比降低。因此，在信號波段內(nèi)，增益-波長特性必須平坦。
圖26示出了以粒子數(shù)反轉(zhuǎn)系數(shù)t作為參數(shù)的EDFA的增益。在圖26中，縱軸表示增益，而橫軸表示波長(nm)。從圖26中可以看出，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)系數(shù)t越大(處于高能級的Er3+離子的數(shù)量越大)，EDFA的增益越高。
在從1540到1565nm的C波段中，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)系數(shù)t越大，增益-波長曲線的負斜率就越大。另一方面，如果粒子數(shù)反轉(zhuǎn)系數(shù)t較小，則增益-波長曲線的斜率為正。從圖26可以看出，增益-波長曲線在t＝0.7時最平坦。
因此，應(yīng)該進行控制，以使得可以實現(xiàn)大約70％的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)。這樣，可以獲得平坦的增益-波長特性。在這種情況下，增益足夠高，所以可以對具有包括在從1540到1565nm的C波段中的不同波長的光信號進行放大。這些光信號的峰值功率值沒有實質(zhì)性的差異。
在1530nm的波長處存在明顯的增益峰值。因此，為了使用包括1530nm在內(nèi)的波長帶，僅通過控制粒子數(shù)反轉(zhuǎn)無法獲得平坦的增益-波長特性。
為了在該波段內(nèi)獲得平坦的增益-波長特性，應(yīng)該在例如EDFA的輸出級設(shè)置增益均衡濾波器，該增益均衡濾波器的增益-波長特性與1530nm附近的波段中的增益-波長特性相反(具有與1530nm附近的波段中的增益-波長特性相同的損耗-波長特性)。這樣，可以使1530nm附近的波段中的增益-波長特性變得平坦。
另一方面，在從1570到1605nm的L波段內(nèi)，當粒子數(shù)反轉(zhuǎn)系數(shù)t＝0.4時，可以獲得平坦的增益-波長特性。因此，應(yīng)該進行控制，以使得可以實現(xiàn)大約40％的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)。這樣，可以獲得平坦的增益-波長特性。然而，從圖26中可以看出，EDFA的增益變低(粒子數(shù)反轉(zhuǎn)系數(shù)較小，所以在感應(yīng)發(fā)射時由Er3+發(fā)射的光的強度較低。因此，無法獲得足夠的增益)。
因此，在L波段放大時，通過使用長EDF(例如，通過使用比用于C波段放大的EDF最多長80米的EDF)，來增加要被激發(fā)的放大介質(zhì)中的Er3+離子的數(shù)量。這樣，增大了由Er3+離子發(fā)射的光的強度，從而增大了增益。通過這種方式，對L波段放大使用長EDF。結(jié)果，即使t＝0.4(即使粒子數(shù)反轉(zhuǎn)系數(shù)較小)，也可以實現(xiàn)平坦的增益-波長特性，從而保證了足夠的增益。
C波段和L波段中的每一個都包括大約35nm的放大波段。因此，如果以0.8nm(大約100GHz)的間隔來設(shè)定信號波長，則可以將具有各個波段中的不同的四十個或更多個波長的光信號復(fù)用到單根EDFA中。另外，通過EDFA獲得了高輸出，并且可以容易地獲得不低于200毫瓦的光功率輸出。
如上所述，寬帶高輸出EDFA是在WDM傳輸中非常有效的光放大器。然而，隨著信道數(shù)量以及每信道輸出光的強度的增大，近年來已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的非線性效應(yīng)(非線性光學(xué)效應(yīng))。
玻璃(具有較高功率的光通過其傳播)的特性(折射率)根據(jù)光的強度而改變。這種現(xiàn)象被稱為關(guān)學(xué)傳輸中的非線性。如果出現(xiàn)了這種現(xiàn)象，則會喪失光學(xué)響應(yīng)的線性。
四波混頻(FWM)是光纖中出現(xiàn)的一種重要的非線性現(xiàn)象。當輸入具有兩個或更多個不同波長的光時，會產(chǎn)生另一種波長的光。這種現(xiàn)象被稱為FWM。
當出現(xiàn)四波混頻時，會產(chǎn)生新的干涉光。如果該干涉光的波長與包含在復(fù)用信號光中的波長之一相匹配，則會產(chǎn)生串擾，從而通信質(zhì)量劣化。
光纖傳輸線路中出現(xiàn)的四波混頻導(dǎo)致噪聲或波形失真，導(dǎo)致信號質(zhì)量的劣化。具體地，如果通過EDFA來進行L波段放大，則使用長EDF。因此，與進行C波段放大的情況相比，四波混頻傾向于產(chǎn)生不利影響。
因此，為了對放大波長帶進行擴展，尤其是擴展到L波段并進行高質(zhì)量的DWDM傳送(其中對波長進行了密集復(fù)用)，減少四波混頻是很重要的。目前特別希望可以實現(xiàn)其中減少了四波混頻的光放大器。
利用以上傳統(tǒng)技術(shù)(日本未審專利公報No.2004-79876)，通過使用具有正常色散值的光纖來減少四波混頻失真。然而，正常色散值包括負色散值。尤其在其中對多個波長進行復(fù)用的傳輸技術(shù)(例如WDM)中所使用的EDF中容易頻繁地出現(xiàn)四波混頻?？梢哉J識到，即使在WDM傳輸中使用具有負色散的EDF，也無法有效地抑制四波混頻。

發(fā)明內(nèi)容
在上述背景環(huán)境下提出本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的是提供一種具有高可靠性的高質(zhì)量光放大器，用于通過有效地減少四波混頻來執(zhí)行寬帶高輸出光放大。
本發(fā)明的另一目的是提供一種具有高可靠性的高質(zhì)量光纖，其用作光放大介質(zhì)，用于通過有效地減少四波混頻來執(zhí)行寬帶高輸出光放大。
為了實現(xiàn)以上目的，提供了一種用于放大光信號的光放大器。該光放大器包括光纖，其在信號波段內(nèi)具有正色散，并且用作光放大介質(zhì)，用于對包含多個波長的波分復(fù)用信號進行放大；以及激發(fā)部，用于向所述光纖輸入激發(fā)光。
根據(jù)以下結(jié)合附圖進行的說明，本發(fā)明的以上和其他目的、特征和優(yōu)點將變得更加明了，附圖以示例的方式示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。


圖1是用于說明根據(jù)本發(fā)明的光放大器的原理的視圖。
圖2示出了MFD。
圖3示出了光纖的結(jié)構(gòu)。
圖4示出了在以MFD為參數(shù)的情況下，芯直徑與相對折射率差之間的關(guān)系。
圖5示出了在以1590nm處的色散值為參數(shù)的情況下，芯直徑與相對折射率差之間的關(guān)系。
圖6示出了在以MFD和色散值為參數(shù)的情況下，芯直徑與相對折射率差之間的關(guān)系。
圖7是表示頻帶中出現(xiàn)FMW的示意圖。
圖8是表示出現(xiàn)FWM的示意圖。
圖9示出了色散與Δv之間的關(guān)系。
圖10示出了表格的內(nèi)容。
圖11示出了EDFA的結(jié)構(gòu)。
圖12示出了由FWM導(dǎo)致的串擾量。
圖13示出了在以有效橫截面積為參數(shù)的情況下，由FWM導(dǎo)致的串擾與色散之間的關(guān)系。
圖14示出了在以截止波長為參數(shù)的情況下，相對折射率差與芯直徑之間的關(guān)系。
圖15示出了在以彎曲損耗為參數(shù)的情況下，相對折射率差與芯直徑之間的關(guān)系。
圖16示出了用于減少FWM串擾的EDF的芯直徑與相對折射率差之間的關(guān)系。
圖17示出了EDFA的結(jié)構(gòu)。
圖18示出了EDFA的結(jié)構(gòu)。
圖19示出了能級。
圖20示出了吸收。
圖21示出了自激發(fā)射。
圖22示出了感應(yīng)發(fā)射。
圖23示出了雙能級系統(tǒng)中的電子密度的分布。
圖24示出了該雙能級系統(tǒng)中的電子密度的分布。
圖25示出了三能級系統(tǒng)中的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。
圖26示出了以粒子數(shù)反轉(zhuǎn)系數(shù)為參數(shù)的EDFA的增益。
具體實施例方式
下面將參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。圖1是用于說明根據(jù)本發(fā)明的光放大器的原理的視圖。光放大器10包括光纖11、激發(fā)部12和復(fù)用部13，并對光信號進行放大。
光纖11是光放大介質(zhì)，該光放大介質(zhì)在包含有要傳播的信號光的信號波段內(nèi)具有正色散，并對包含有多個波長的波分復(fù)用(WDM)信號進行放大。激發(fā)部12向光纖11輸入激發(fā)光。
復(fù)用部13對WDM信號光和激發(fā)光進行組合。將復(fù)用信號輸入到光纖11。WDM信號光在光纖11中被激發(fā)光放大，并從光纖11輸出。光纖11具有正色散，所以光放大器10執(zhí)行光放大，由此抑制四波混頻(FWM)。
下面將逐步地對光放大器10中所使用的光放大介質(zhì)(光纖(EDF)11)的設(shè)計方法進行詳細說明。還將說明傳統(tǒng)EDF的特性、FWM的出現(xiàn)過程、根據(jù)本發(fā)明的EDF的特性和效果等。下文中，將說明將光放大器10應(yīng)用于EDFA的情況。
為了提高通過使用激發(fā)光來放大信號光的效率，通常，作為光放大介質(zhì)的EDF的模場直徑(MFD)為4.5到5μm，并且其小于普通傳輸線路光纖的模場直徑。如果MFD較小，則EDF具有負色散特性。首先將通過使用圖2至圖6來說明傳統(tǒng)EDF具有負色散特性的事實。
圖2示出了MFD。在圖2中，縱軸表示光強，而橫軸表示芯直徑(μm)。圖3示出了光纖的結(jié)構(gòu)。光纖包括芯1a和包層1b。通過使芯1a的折射率高于包層1b的折射率，光功率的大部分都被截留在芯1a中，并且光通過全反射(反射率為100％)經(jīng)由芯1a傳播。
MFD是表示光通過沿芯1a傳播的單模的橫截面中的分布的參數(shù)(通過芯傳播的光的路徑稱為模式，并且入射到芯與其包層之間的界面的入射角θ最大的光路徑稱為單模。單模形成了與光纖的軸線之間的最小角度)。
從圖2可以看出，光強與芯直徑之間的關(guān)系被表示為高斯曲線。光強在芯的中心處最高。隨著與芯中心的距離的增大，光強降低。在該曲線上，假設(shè)光強的最大值為1。然后，通常將與1/e2(e是自然對數(shù)的底(＝2.718…))的光強相對應(yīng)的芯直徑定義為MFD。
如果MFD較小，則芯中的光強較高。如果MFD較大，則芯中的光強較低(也就是說，如果MFD較小，則提高了將待傳播的光截留在芯中的能力(光集中能力))。
芯直徑和相對折射率差是確定MFD的參數(shù)。為了使MFD較小，使得芯徑較小并使得相對折射率差為很大的值。相對折射率差是芯中心處的最大折射率與包層的折射率之差，并被定義為Δ＝(n0-n1)/n1其中，Δ是相對折射率差，n0是芯的折射率，而n1是包層的相對折射率(如果相對折射率差是很大的值，則芯的折射率大于包層的折射率。結(jié)果，提高了光集中能力)。
圖4示出了在以MFD為參數(shù)的情況下，芯直徑與相對折射率差之間的關(guān)系。在圖4中，縱軸表示相對折射率差Δ，橫軸表示芯直徑(μm)。圖4示出了在其中MFD為4.5到7μm的階躍折射率光纖中，芯直徑與相對折射率差Δ之間的關(guān)系(將其中芯中的折射率分布均勻并且光在芯中階梯式變化地傳播的光纖稱為階躍折射率光纖。將其中芯中的折射率地分布逐漸變化并且正弦波形的光在芯中以蛇形線傳播的光纖稱為漸變折射率光纖)。
從圖4可以看出，通過使芯直徑較小并且使Δ為大值，來使MFD變小。對于EDF，通過這種方式使MFD變小，并且增大激發(fā)光強度。這樣，在整個芯中形成了良好的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。
圖5示出了在以1590nm處的色散值為參數(shù)的情況下，芯直徑與相對折射率差之間的關(guān)系。在圖5中，縱軸表示相對折射率差Δ，橫軸表示芯直徑(μm)。不同波長的光信號在光纖中以不同的速度傳播。這導(dǎo)致了色散。
色散被定義為在波長彼此相差1nm的兩個單色光信號傳播1km時所產(chǎn)生的傳播延遲時間差。將色散表示為ps/nm/km。
如上所述，為了使EDF的MFD變小，使芯直徑較小并且增大Δ。在這種情況下，從圖5可以看出，獲得了負色散特性。
圖6示出了在以MFD和色散值作為參數(shù)的情況下，芯直徑與相對折射率差之間的關(guān)系。在圖6中，縱軸表示相對折射率差Δ，橫軸表示芯直徑(μm)。圖6是通過組合圖4和圖5而獲得的。在與大約4.5到5μm的MFD相對應(yīng)的區(qū)域中，色散值為-25到-5ps/nm/km。這意味著，傳統(tǒng)的EDF具有負色散特性。
下面將說明產(chǎn)生FWM的因素。當向光纖輸入三個光波ω1、ω2和ω3時，通過三次(tertiary)非線性偏振而產(chǎn)生了新的光波ω4。將這種現(xiàn)象定義為FWM(當使用光對物質(zhì)進行照射時，原子或分子中的電子通過光的電場而位移，從而產(chǎn)生偏振。當使用強激光束對物質(zhì)進行照射時，該偏振產(chǎn)生了非線性響應(yīng)。結(jié)果，出現(xiàn)了與光的電場的平方或立方成比例的二次或三次非線性偏振。這種偏振被稱為非線性偏振)。下面將更具體地說明產(chǎn)生FWM的因素。
圖7是表示在頻帶中出現(xiàn)FMW的示意圖。假設(shè)在輸入激發(fā)光時已經(jīng)存在的信號光的頻率為vs，并且所輸入的激發(fā)光的頻率為vp1和vp2(該激發(fā)光可以是另一信號光)。由這三個光波產(chǎn)生了新的光波。這種現(xiàn)象被稱為FWM。新產(chǎn)生的干擾光被稱為閑頻光(idler light)，該閑頻光的頻率vi由下式給出
vi＝vp1+vp2-vs(1)將兩個激發(fā)光波的頻率相等(vp1＝vp2)的情況稱為簡并四波混頻(DFWM)。在簡并四波混頻的情況下，方程(1)可以寫為vi＝2vp1-vs另外，已知在輸入波長與光纖的零色散波長(波形展開(色散)最小的特定波長)相匹配時會產(chǎn)生明顯的FWM。
圖8是表示產(chǎn)生FWM的示意圖。假設(shè)波長為λ1至λ3的光波沿光纖的長度方向傳播。當這些光波之間的相位差在傳輸過程中變得大致為零時(當這三個光波的相位幾乎相同時)，產(chǎn)生FWM，并且生成了波長為λi的閑頻光波。當波長為λ1至λ3的三個光波的相位彼此相差很大時，不會產(chǎn)生FWM。
也就是說，當輸入波長λ1至λ3與零色散波長相匹配時，這三個光波的相位相匹配(色散表示波長為λ1至λ3的光波之間的傳播速度差異，而零色散表示波長為λ1至λ3的光波之間不存在傳播速度的差異)。在這種情況下，產(chǎn)生了FWM。大色散(色散的絕對值)導(dǎo)致波長為λ1至λ3的光波之間的傳播速度的很大差異。結(jié)果，波長為λ1至λ3的光波的相位彼此不同。這降低了產(chǎn)生FWM的可能性。將基于所傳播的光波的相位匹配狀態(tài)而產(chǎn)生FWM稱為相位匹配條件。
FWM是由非線性光學(xué)效應(yīng)而導(dǎo)致的現(xiàn)象，所以FWM容易在光纖中的光強較高的情況下產(chǎn)生。對于EDF，為了提高放大效率，通過使MFD較小，來減小光的有效橫截面積。結(jié)果，容易出現(xiàn)非線性現(xiàn)象(有效橫截面積Aeff由下式給出Aeff≈π×(MFD/2)2如果有效橫截面積較小(MFD較小)，則芯中的光密度(光強)較高，并且容易出現(xiàn)非線性現(xiàn)象)。
如上所述，F(xiàn)WM的產(chǎn)生很大程度上取決于方程(1)是否成立，將相位匹配條件視為色散，并將有效橫截面積視為MFD(也就是說，如果滿足方程(1)，相位匹配并且光強很高，則產(chǎn)生FWM的概率最高)。
具體地，對于用于L波段放大的EDFA，與用于C波段放大的EDFA相比，使用了較長的EDF。結(jié)果，光波的相位匹配以及方程(1)成立的可能性非常大。因此，與C波段放大的情況相比，容易產(chǎn)生FWM。
如果閑頻光的波長與復(fù)用在信號光中的波長之一相匹配，則會產(chǎn)生串擾，從而通信質(zhì)量劣化。
下面將說明相位匹配量與信號頻率和零色散頻率之間的差Δv之間的關(guān)系。從產(chǎn)生FWM的以上因素可以看出，為了抑制FWM，信號頻率vs與零色散頻率v0之間應(yīng)該存在很大的差異，并且相位匹配量應(yīng)該是很大的值并且不為零(應(yīng)該存在相位失配。也就是說，應(yīng)該在信號波段中獲得很大的色散絕對值。)閑頻光增益g由下式給出g＝[(γP)2-(κ/2)2]1/2(2)其中，γ是非線性系數(shù)，P是光功率，而κ是相位匹配量(傳播常數(shù)差)。非線性系數(shù)γ由下式給出γ＝2πv×n2/(c×Aeff) (3)其中，c是光速，n2是非線性折射率，而Aeff是光的有效橫截面積。在方程(3)中，如果光的有效橫截面積Aeff增大，則非線性系數(shù)γ變小。因此，在方程(2)中，由FWM產(chǎn)生的增益g變小。為了簡化方程(2)和(3)，由通過忽略光的頻率差而獲得的平均值來表示每一個參數(shù)。
另一方面，相位匹配量κ可以表示為傳播常數(shù)差Δβ。為了簡化方程，忽略由自相位調(diào)制(SPM)和交叉相位調(diào)制(XPM)導(dǎo)致的相位變化，并且假設(shè)產(chǎn)生簡并四波混頻(vp1＝vp2)(SPM和XPM是由非線性光學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生的非線性現(xiàn)象。SPM是在單波傳輸中出現(xiàn)的相移現(xiàn)象。XPM是在沿相同方向同時傳輸具有不同波長的光波時出現(xiàn)的相移現(xiàn)象)。于是，傳播常數(shù)差Δβ由下式給出κ=Δβ=β(vs)+β(vi)-2β(vp1)]]>=2πc2v04dDcdλ(vs-vp1)2(vs-v0)---(4)]]>其中，v0是光纖的色散變?yōu)榱銜r的頻率，Dc是光纖的色散，因此dDc/dλ是色散斜率(色散變化相對于波長變化的程度)。
在方程(2)中，由FWM產(chǎn)生的增益g在相位匹配量κ＝0(傳播常數(shù)差Δβ＝0)時最大。隨著κ的絕對值增大，由FWM產(chǎn)生的增益g變小。在方程(4)中，隨著信號頻率vs與零色散頻率v0之間的差Δv(＝vs-v0)增大，κ(＝Δβ)增大。因此，通過使差值Δv為很大的值，由FWM產(chǎn)生的增益g減小，抑制了閑頻光，從而可以抑制FWM。
下面將說明色散與Δv之間的關(guān)系。圖9示出了色散與Δv之間的關(guān)系。表T1包括五列1590nm處的色散(ps/nm/km)；零色散波長λ0(nm)；零色散波長與信號波長之間的差Δλ(nm)；零色散頻率v0(THz)；以及信號頻率vs與零色散頻率v0之間的差Δv(THz)。在信號波長和色散斜率分別為1590nm和0.03ps/nm2/km的情況下進行計算。
圖10示出了表T1的內(nèi)容。在圖10中，縱軸表示色散(ps/nm/km)，橫軸表示波長(μm)。直線K1表示表T1中的行中所示的光纖。
在直線K1上，當信號波長λs為1590nm時，色散為-20(ps/nm/km)。在這種情況下，零色散波長λ0為2257nm(直線K1的斜率(色散斜率)為0.03(ps/nm2/km))。Δλ＝1590-2257＝-667nm。
零色散頻率v0＝c/λ0＝(3×108)/(2257×10-9)＝133THz(其中，c為光速)，并且Δv＝vs-v0＝((3×108)/(1590×10-9))-133(THz)＝189(THz)-133(THz)＝56THz。也可以在表T1中的另一行中繪制一條直線。直線K0表示表T1中的行b的內(nèi)容。
在表T1中的列Δv中，當Δv接近零時，容易產(chǎn)生FWM(相位匹配)。因此，為了抑制FWM，選擇Δv的絕對值較高(相位失配)的行中的色散。如果關(guān)注色散與Δv之間的關(guān)系，則可以知道，與絕對值相等的色散相對應(yīng)的Δv的值有顯著的差別。
例如，與色散-15ps/nm/km和+15ps/nm/km相對應(yīng)的Δv的值分別為45THz和-86THz。它們的絕對值表示色散+15ps/nm/km處的相位失配程度大約為色散-15ps/nm/km處的相位失配程度的兩倍。因此，如果兩個色散值的絕對值相等，則具有正色散值的EDF可以更有效地抑制FWM。
下面將說明EDFA中由FWM導(dǎo)致的串擾的計算。圖11示出了EDFA的結(jié)構(gòu)。圖11所示的EDFA 20用于測量由FWM導(dǎo)致的串擾(FWM串擾)的量。
EDFA 20包括EDF 21、激發(fā)激光二極管(LD)22a和22b，以及復(fù)用器23a和23b。假設(shè)EDF 21的長度為60m，并且輸入包含21個不同波長(包含在從1580.35到1597.19nm的L波段內(nèi)且間隔為100GHz(大約0.8nm))的WDM信號光。激發(fā)LD 22a和22b都發(fā)射波長為1.47μm的激發(fā)光。激發(fā)LD 22a經(jīng)由復(fù)用器23a對EDF 21執(zhí)行前向激發(fā)，而激發(fā)LD 22b經(jīng)由復(fù)用器23b對EDF 21執(zhí)行后向激發(fā)。
在復(fù)用器23a的輸出級處，輸入到EDF 21的平均功率為-10dBm每信道(-10dBm/ch)。在復(fù)用器23b的輸入級處，放大之后從EDF 21輸出的平均功率為+10dBm每信道(+10dBm/ch)。+10dBm/ch的平均輸出功率是在傳輸線路上使用的一般值。
圖12示出了由FWM導(dǎo)致的串擾量。在圖12中，縱軸表示電平(dBm)，橫軸表示波長(nm)。對輸入信號光執(zhí)行預(yù)加重(根據(jù)波長對輸入電平添加偏移)，使得輸出信號光的電平對于每個波長相等。
曲線K11是通過描繪圖11中的點P1處的21個不同波長中的每一個的輸入信號光的電平而獲得的。曲線K12是通過描繪圖11中的點P2處的21個不同波長中的每一個的輸出信號光的電平而獲得的。曲線K13是通過描繪在圖11中的點P2處的21個不同波長中的每一個處產(chǎn)生的FWM的電平(通過描繪根據(jù)這21個不同波長而產(chǎn)生的閑頻光的電平)而獲得的。
由FWM導(dǎo)致的串擾(dB)被定義為所產(chǎn)生的FWM(dBm)與輸出信號光(dBm)之間的差(由FWM導(dǎo)致的串擾(dB)＝(所產(chǎn)生的FWM(dBm))-(輸出信號光(dBm)))。
圖13示出了在以有效橫截面積為參數(shù)的情況下，由FWM導(dǎo)致的串擾與色散之間的關(guān)系。在圖13中，縱軸表示FWM串擾(dB)，橫軸表示色散(ps/nm/km)。有效橫截面積由下式給出Aeff≈π×(MFD/2)2假設(shè)Aeff為19.6μm2(MFD≈5.0μm)、23.8μm2(MFD≈5.5μm)以及28.3μm2(MFD≈6.0μm)。通過從-30到+20ps/nm/km改變色散來進行計算(假設(shè)色散斜率、非線性折射率以及EDF的長度分別為0.03ps/nm2/km、3.0×10-20m2/W以及60m)。
從圖13可以看出，隨著有效橫截面積(MFD)變大，F(xiàn)WM串擾減小。此外，即使色散值的絕對值相等，正色散值處的FWM串擾也低于負色散值處的FWM串擾。例如，+10ps/nm/km處的FWM串擾比-10ps/nm/km處的FWM串擾低大約1.8dB。
如果Δv的絕對值較高，則可以抑制FWM。在圖9所示的表T1中，隨著色散值的絕對值變大，Δv的絕對值增大。結(jié)果，看上去好像應(yīng)該為EDF選擇絕對值高的負色散值。也就是說，看上去好像無需堅持使用具有正色散值的EDF。
在圖13中，采用-30ps/nm/km作為絕對值較高的負色散值的示例，并采用+15ps/nm/km作為正色散值的示例。從圖13可以看出，+15ps/nm/km處的FWM串擾比-30ps/nm/km處的FWM串擾低大約1.0dB。
換句話說，為了有效減小FWM串擾，應(yīng)該選擇正色散值而不是絕對值較高的負色散值(d)作為使得Δv的絕對值較高的色散值。在這種情況下，正色散值的絕對值可以稍小些。
這意味著，如果負色散值和正色散值的絕對值相等，則可以通過選擇正色散值來更加顯著地減小FWM串擾，并且相位在頻帶中，尤其在具有正色散值的光纖中不匹配。
為了制造具有-30ps/nm/km的負色散值的光纖，必須減小芯直徑，并且必須增大相對折射率差Δ。結(jié)果，MFD變小，并且因此容易產(chǎn)生FWM。
另一方面，對于具有正色散的光纖，無需使相對折射率差Δ取很大的值。因此，制造這種光纖很容易(對于具有正色散的光纖，芯直徑大并且相對折射率差小。因此，與具有負色散的光纖相比，MFD稍大。結(jié)果，與具有負色散的光纖相比，通常，具有正色散的光纖易于制造)。如果也考慮這一點，則可以知道，具有正色散的EDF更有利于減少FWM。
為了減小圖11所示的EDFA 20中的FWM串擾，應(yīng)該將EDF 21的Aeff和色散值分別設(shè)定為例如28.3μm2(MFD≈6.0μm)和+15ps/nm/km。這樣，可以將FWM串擾減小至大約-43dB。
下面將討論EDF的其他參數(shù)。從以上說明可知，正色散特性在減小FWM串擾方面很有效。截止波長和彎曲損耗也被視為決定EDF特性的其他參數(shù)。
圖14示出了在以截止波長為參數(shù)的情況下，相對折射率差與芯直徑之間的關(guān)系。在圖14中，縱軸表示相對折射率差Δ，橫軸表示芯直徑(μm)。光纖對于超過特定波長的光波長變?yōu)閱文９饫w。該特定波長被稱為截止波長。單模光纖的特性之一是沒有模式色散(傳播時間在光傳播的不同光路徑(模式)之間不同)(目前制造的大多數(shù)光纖都是單模光纖)。
圖14表示，波長大于或等于1.5μm的光可以在與1.5μm的截止波長相對應(yīng)的曲線K21的左側(cè)區(qū)域中進行單模傳播。另外，圖14表示，波長大于或等于0.9μm的光(包括波長為0.98μm的激發(fā)光)可以在與0.9μm的截止波長相對應(yīng)的曲線K22的左側(cè)區(qū)域中進行單模傳播。因此，如果截止波長變短，則具有包含在較寬波段中的波長的信號光可以進行單模傳播。
為了單模傳播波長為1.5μm的信號光，選擇包含在曲線K22的左側(cè)區(qū)域中的芯直徑和相對折射率差Δ。例如，應(yīng)該選擇小于或等于5.0μm的芯直徑和小于或等于1.2的相對折射率差Δ。
圖15示出了在以彎曲損耗為參數(shù)的情況下，相對折射率差與芯直徑之間的關(guān)系。在圖15中，縱軸表示相對折射率差Δ，橫軸表示芯直徑(μm)。彎曲損耗表示當軸向傳播模式根據(jù)光纖彎曲的程度而轉(zhuǎn)換為徑向模式時所產(chǎn)生的光損耗的量(也就是說，當光纖被彎曲為具有小直徑的圓時，其喪失了將光截留在芯中的能力。結(jié)果，光發(fā)射到包層中，從而喪失了傳播能力)。例如，0.01dB/m@Φ20mm的彎曲損耗表示，當光纖被彎曲成直徑為20mm的圓時，每米的光損耗量為0.01dB。
圖15表示，如果光纖被彎曲成直徑為20mm的圓，則在與0.01dB/m@Φ20mm的彎曲損耗相對應(yīng)的曲線K31的右側(cè)區(qū)域中，光損耗小于或等于0.01dB。另外，圖15表示，如果光纖被彎曲成直徑為40mm的圓，則在曲線K32的右側(cè)區(qū)域中，光損耗小于或等于0.01dB(對于曲線K32，光纖被彎曲成直徑為40mm的圓。也就是說，與曲線K31的情況相比，光纖的彎曲程度較小。因此，與曲線K31的情況相比，其中光損耗小于或等于0.01dB的相對折射率差Δ和芯直徑的容許極限較寬)。
因此，如果光纖被彎曲成直徑為20mm的圓，則為了使光損耗小于或等于0.01dB，例如應(yīng)該選擇大于或等于5.0μm的芯直徑和大于或等于0.8的相對折射率差Δ。
圖16示出了用于減小FWM串擾的EDF的芯直徑與相對折射率差Δ之間的關(guān)系。在圖16中，縱軸表示相對折射率差Δ，橫軸表示芯直徑(μm)。在圖16中，MFD、色散、截止波長以及彎曲損耗被顯示為參數(shù)。
假設(shè)色散值為D ps/nm/km，并且為了減小FWM串擾，+5≤D≤+15(曲線D1和D2分別與+5和+15ps/nm/km相對應(yīng))。在圖16中，由曲線D1和D2、與1.5μm或更小的截止波長(λc)相對應(yīng)的曲線A，以及與小于0.01dBm的彎曲損耗相對應(yīng)的曲線B所包圍的區(qū)域用斜線表示(采用+5≤D≤+15作為正色散的原因是，具有這種色散的光纖通常易于制造)。
因此，通過選擇包含在由斜線表示的區(qū)域中的芯直徑和相對折射率差，可以實現(xiàn)具有適當正色散值的EDF，其中減小了FWM串擾，該EDF可以單模傳播波長為1.5μm的光，并且其中即使在其被彎曲成直徑為20mm的圓時，光損耗也大約為0.01dB。
從由斜線表示的區(qū)域可以看出，EDF的芯直徑、相對折射率差以及色散的最佳范圍分別為3.9到6.3μm、0.6到2.0，以及+5到+15ps/nm/km。
通過使用以這種方式設(shè)計的EDF來放大WDM信號，可以減小FWM串擾，從而可以進行寬帶高輸出光放大。結(jié)果，可以提高WDM傳輸?shù)馁|(zhì)量和可靠性。
對于用來執(zhí)行包括L波段放大在內(nèi)的光放大的EDFA，使用長EDF。因此，與C波段放大相比，容易產(chǎn)生FWM串擾。然而，通過使用按照以上方法設(shè)計的EDF，即使在長EDF中，也可以有效地減小FWM串擾。
在對圖16中由斜線表示的區(qū)域和圖6中與傳統(tǒng)EDF相對應(yīng)的區(qū)域進行比較時，它們之間的差異明顯。這意味著，根據(jù)本發(fā)明的EDF與傳統(tǒng)EDF在特性方面有很大的不同。
下面將對具有上述EDF的特性的EDFA的結(jié)構(gòu)進行說明。圖17示出了EDFA的結(jié)構(gòu)。EDFA 10-1包括EDF 11、激發(fā)LD 12a和12b、復(fù)用器13a和13b，以及光隔離器14a和14b。
EDF 11是通過分別選擇3.9到6.3μm之間的值、0.6到2.0之間的值，以及+5到+15ps/nm/km之間的值作為芯直徑、相對折射率差，以及色散而制造的光纖。
例如，在EDFA 10-1中，EDF 11較長，并且輸入具有包含在L波段內(nèi)的不同波長的WDM信號光。所輸入的WDM信號光穿過光隔離器14a并傳播到EDF 11。光隔離器是僅在圖17所示的箭頭方向上透射光而在相反方向上不透射光的器件。
激發(fā)LD 12a和12b都發(fā)射激發(fā)光。激發(fā)LD 12a經(jīng)由復(fù)用器13a對EDF 11進行前向激發(fā)，而激發(fā)LD 12b經(jīng)由復(fù)用器13b對EDF 11進行后向激發(fā)。經(jīng)放大的WDM信號光經(jīng)由光隔離器14b輸出。
圖18示出了EDFA的結(jié)構(gòu)。EDFA 10-2包括EDF 11a和11b、激發(fā)LD 12a、12b和12c、復(fù)用器13a、13b和13c，以及光隔離器14a、14b和14c。
在EDFA 10-2中，EDF 11a和11b串聯(lián)設(shè)置。激發(fā)LD 12a經(jīng)由復(fù)用器13a對位于第一級的EDF 11a進行前向激發(fā)。激發(fā)LD 12b經(jīng)由復(fù)用器13b對位于第二級的EDF 11b進行前向激發(fā)。激發(fā)LD 12c經(jīng)由復(fù)用器13c對位于第二級的EDF 11b進行后向激發(fā)。
位于第一級的EDF 11a對功率比輸入到位于第二級的EDF11b的光信號低的輸入光信號進行放大。位于第二級的EDF 11b對已通過位于第一級的EDF 11a進行了放大的光信號再次進行放大，所以位于第二級的EDF 11b對功率比輸入到位于第一級的EDF 11a的光信號高的光信號進行放大。因此，將高強度的激發(fā)光輸入到位于第二級的EDF 11b，所以在EDF 11b中容易產(chǎn)生非線性現(xiàn)象。
因此，為了減小FWM，分別選擇3.9到6.3μm之間的值、0.6到2.0之間的值，以及+5到+15ps/nm/km之間的值作為位于第二級的EDF 11b的芯直徑、相對折射率差以及色散(在圖18所示的示例中，串聯(lián)設(shè)置了兩個EDF。然而，可以串聯(lián)設(shè)置三個或更多個EDF。在這種情況下，如果向位于最后一級的EDF輸入了最高強度的激發(fā)光，則該EDF應(yīng)該具有正色散值)。
以上對于光放大器和設(shè)計方法的說明針對摻有Er3+的EDF，該EDF用作其中減小了FWM串擾的光放大介質(zhì)。然而，近年來，已開發(fā)了其中將基質(zhì)玻璃從石英玻璃改變?yōu)榉锊ＡУ膿姐s氟化物光纖(EDFF)以及其中使用了碲化物玻璃的摻鉺碲化物光纖(EDTF)。為了抑制FWM，這些EDFF和EDTF也應(yīng)該根據(jù)上述設(shè)計原則而具有正色散。
另外，已經(jīng)開發(fā)了其中使用了銩(Tm)的摻銩光纖放大器(TDFA)，作為可以放大1400納米波段信號的感應(yīng)發(fā)射型光放大器。對于這種TDFA，為了抑制FWM，TDF也應(yīng)該根據(jù)上述設(shè)計原則而具有正色散。
如上所述，對于根據(jù)本發(fā)明的光放大器，用作光放大介質(zhì)的光纖在信號波段內(nèi)具有正色散，并對包含多個波長的波分復(fù)用信號進行放大。結(jié)果，有效地抑制了四波混頻，從而可以執(zhí)行寬帶高輸出光放大。因此，可以提高WDM傳輸?shù)馁|(zhì)量和可靠性。
以上說明應(yīng)該僅被視為本發(fā)明的原理的例示。此外，由于本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易想到很多修改和變化，所以并不旨在將本發(fā)明限制為所示和所述的確切結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，因此，可以把所有適當?shù)男薷暮偷韧镆暈槁淙胨綑?quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光放大器，其包括光纖，其在信號波段內(nèi)具有正色散，并且用作光放大介質(zhì)，用于對波分復(fù)用信號進行放大；以及激發(fā)部，用于向所述光纖輸入激發(fā)光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大器，其中，作為用于對波分復(fù)用信號進行放大的光放大介質(zhì)，所述光纖具有大于或等于+5ps/nm/km并且小于或等于+15ps/nm/km的色散。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光放大器，其中，作為用于對波分復(fù)用信號進行放大的光放大介質(zhì)，所述光纖具有大于或等于3.9μm并且小于或等于6.3μm的芯直徑，以及大于或等于0.6并且小于或等于2.0的相對折射率差。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光放大器，其中串聯(lián)設(shè)置有兩根或更多根光纖；并且被輸入最高強度的激發(fā)光的光纖在信號波段內(nèi)具有正色散。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大器，其中所述光纖是用于對波分復(fù)用信號進行放大的光放大介質(zhì)，所述光纖摻雜有稀土元素，并且對于至少一個信號具有正色散；并且所述激發(fā)部向所述光纖輸入激發(fā)光，以對具有1570到1605nm之間的波長的光信號進行放大。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光放大器，其中，作為用于對波分復(fù)用信號進行放大的光放大介質(zhì)，所述光纖具有大于或等于+5ps/nm/km并且小于或等于+15ps/nm/km的色散。
7.一種光纖，用于對其中復(fù)用了多個波長的光信號進行放大，該光纖在信號波段內(nèi)具有正色散。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光纖，其中，所述光纖具有大于或等于+5ps/nm/km并且小于或等于+15ps/nm/km的色散。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光纖，其中，所述光纖具有大于或等于3.9μm并且小于或等于6.3μm的芯直徑，以及大于或等于0.6并且小于或等于2.0的相對折射率差。
10.一種光放大介質(zhì)設(shè)計方法，用于設(shè)計對光信號進行放大的光放大介質(zhì)，該方法包括以下步驟為了實現(xiàn)要進行傳播的具有不同波長的光信號的相位之間的失配，對于用作通過使用激發(fā)光對波分復(fù)用信號進行放大的光放大介質(zhì)的光纖，在信號波段內(nèi)選擇正色散，以使得在信號頻率與零色散頻率之間存在很大的差異，其中，該信號頻率為要放大的信號的頻率，該零色散頻率是色散為零時的頻率；找到所述光纖的芯直徑和相對折射率差的下述范圍，在該范圍內(nèi)，截止波長小于所述信號波段，并且在該范圍內(nèi)，彎曲損耗小于或等于一特定值；在所述范圍內(nèi)找到滿足正色散條件的條件范圍；以及在所述條件范圍內(nèi)確定芯直徑、相對折射率差以及色散，以減少四波混頻。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光放大介質(zhì)設(shè)計方法，其中，作為用于對波分復(fù)用信號進行放大的光放大介質(zhì)，所述光纖具有大于或等于+5ps/nm/km并且小于或等于+15ps/nm/km的色散。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光放大介質(zhì)設(shè)計方法，其中，作為用于對波分復(fù)用信號進行放大的光放大介質(zhì)，所述光纖具有大于或等于3.9μm并且小于或等于6.3μm的芯直徑，以及大于或等于0.6并且小于或等于2.0的相對折射率差。
全文摘要
光放大器和光纖。一種通過減少四波混頻來提高WDM傳輸質(zhì)量的光放大器。光纖在信號波段內(nèi)具有正色散并且被用作對波分復(fù)用信號進行放大的光放大介質(zhì)。激發(fā)部向該光纖輸入激發(fā)光。為了實現(xiàn)要進行傳播的具有不同波長的光信號的相位之間的失配，該光纖在信號波段內(nèi)具有正色散，以使得信號頻率與零色散頻率之間存在很大得差異，該信號頻率為要放大的信號的頻率，該零色散頻率是色散為零時的頻率。結(jié)果，該光纖用作其中抑制了四波混頻的光放大介質(zhì)。
文檔編號H01S3/067GK1885644SQ20061000823
公開日2006年12月27日 申請日期2006年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月22日
發(fā)明者宿南宣文, 稻垣真也 申請人:富士通株式會社