專(zhuān)利名稱(chēng)：增益平化的光纖放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增益平化的光纖放大器，更具體地說(shuō)，涉及配備有反射濾光片的增益平化的光纖放大器。
一般說(shuō)來(lái)，增益平化的光纖放大器是這樣配置的，使得它在特定范圍內(nèi)相對(duì)于輸入信號(hào)光和泵激光的強(qiáng)度具有平化的增益。但是，傳統(tǒng)的增益平化光纖放大器有一個(gè)問(wèn)題，就是在輸入信號(hào)光和泵激光的狀態(tài)變化時(shí)，難以維持所需要的增益平坦性。具體地說(shuō)，在多個(gè)光纖放大器以多級(jí)的形式連接在一起的地方，輸入信號(hào)光的狀態(tài)可能隨著放大器之間損耗特性的變化而變化，結(jié)果導(dǎo)致信號(hào)光在傳輸過(guò)程中誤差增大。
一般說(shuō)來(lái)，檢測(cè)輸入信號(hào)光的強(qiáng)度，以便按照檢測(cè)出來(lái)的輸入信號(hào)光強(qiáng)度來(lái)改變泵激光強(qiáng)度，從而補(bǔ)償增益的變化。為此目的，一般使用兩個(gè)泵激光源。


圖1圖解說(shuō)明具有兩個(gè)泵激光源的傳統(tǒng)光纖放大器的配置。如圖1所示，傳統(tǒng)的光纖放大器包括第一隔離器100、第一泵激光源102、第一波分多路復(fù)用器(WDM)104、鉺摻雜光纖(EDF)106、第二泵激光源108、第二WDM 110和第二隔離器112。
輸入信號(hào)光通過(guò)第一隔離器100加在第一WDM 104上。在第一WDM 104中輸入信號(hào)光與由安排在EDF 106上游的第一泵激光源102產(chǎn)生的泵激光結(jié)合。合成的光從第一WDM 104出來(lái)，入射到EDF106。
由安排在EDF 106下游的第二泵激光源108產(chǎn)生的泵激光通過(guò)第二WDM 110入射到EDF 106。入射到EDF 106的正向和反向的泵激光用來(lái)把存在于EDF 106中的鉺離子從基態(tài)激發(fā)出來(lái)。在EDF 106中，輸入信號(hào)光借助于以受激方式而從受激鉺離子發(fā)射的光而放大。第一和第二隔離器100和112中的每一個(gè)都用來(lái)防止從諸如輸入/輸出連接器的光學(xué)元件反射的被放大的自發(fā)輻射(ASE)光再次入射到EDF106而降低輸入信號(hào)光的放大效率。
這樣的光纖放大器是這樣配置的，使得可以按照正向泵激光的強(qiáng)度來(lái)調(diào)整EDF 106的上游級(jí)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的比率，而同時(shí)按照反向泵激光的強(qiáng)度來(lái)調(diào)整EDF 106的下游級(jí)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的比率。
但是，有一個(gè)問(wèn)題，就是不可能自由地調(diào)整EDF 106每一級(jí)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的比率，因?yàn)橄嚓P(guān)泵激光的強(qiáng)度影響EDF 106整個(gè)級(jí)。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種包括安排在兩個(gè)EDF之間的適合于把正向和反向泵激光彼此分離的泵激光分離單元的增益平化光纖放大器，從而按照輸入信號(hào)光強(qiáng)度的變化來(lái)補(bǔ)償增益的變化。
按照本發(fā)明，這一目的是通過(guò)提供一種光纖放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該光纖放大器包括第一放大單元，用來(lái)利用第一泵激光來(lái)放大輸入信號(hào)光，以便獲得預(yù)定的增益；第二放大單元，用來(lái)利用第二泵激光對(duì)已經(jīng)被第一放大單元放大了的信號(hào)光進(jìn)行再放大，以便獲得與預(yù)定增益相同的增益；和泵激光分離單元，用來(lái)使從第一放大單元輸出的已被放大的信號(hào)光進(jìn)入第二放大單元，而同時(shí)防止第一泵激光進(jìn)入第二放大單元并防止第二泵激光進(jìn)入第一放大單元，從而使進(jìn)入第二放大單元的已被放大的信號(hào)光可以只被第二泵激光放大。
參照附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例之后，將會(huì)更加明白本發(fā)明的上述目的和其它優(yōu)點(diǎn)。附圖中圖1是圖解說(shuō)明包括兩個(gè)泵激光源的傳統(tǒng)的光纖放大器的配置的示意圖；圖2是圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的增益平化的光纖放大器的配置的示意圖；以及圖3是描述圖2的光纖放大器的增益譜與圖2所示鉺摻雜光纖放大器中鉺的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
下文中將詳細(xì)地描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
圖2圖解說(shuō)明按照本發(fā)明的光纖放大器的配置。如圖2所示，本發(fā)明的光纖放大器包括第一隔離器200、第一放大單元210、泵激光分離單元220、第二放大單元230和第二隔離器240。
第一放大單元210包括第一泵激光源211，用來(lái)產(chǎn)生第一泵激光；第一WDM 212，用來(lái)把由第一泵激光源211產(chǎn)生的第一泵激光與透過(guò)第一隔離器200的輸入信號(hào)光組合；和第一EDF 213，用來(lái)利用第一泵激光放大輸入信號(hào)光。
第二放大單元230包括第二泵激光源231、第二WDM 232和第二EDF 233。第二泵激光源231用來(lái)產(chǎn)生第二泵激光。第二泵激光通過(guò)第二WDM 232提供給第二EDF 233。第二EDF 233利用第二泵激光對(duì)已經(jīng)通過(guò)第一放大單元210放大的信號(hào)光進(jìn)行再放大。第二WDM232把從第二EDF 233出來(lái)的經(jīng)過(guò)再放大的信號(hào)光輸出到第二隔離器240。
泵激光分離單元220用來(lái)防止第一泵激光進(jìn)入第二放大單元230，而同時(shí)防止第二泵激光達(dá)到第一放大單元210。對(duì)于這個(gè)泵激光分離單元220，最好使用泵激光反射濾光片，后者用來(lái)對(duì)泵激光進(jìn)行全反射。
在描述具有上述配置的光纖放大器的操作之前，將描述光纖放大器的增益譜與EDF 213或233中鉺的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率的關(guān)系。圖3圖解說(shuō)明光纖放大器的增益譜與圖2所示并將描述的EDF 213或233中鉺的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率的關(guān)系。圖3中示出與從0至1范圍內(nèi)間隔為0.1的各種粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率對(duì)應(yīng)的11種增益譜。圖3中最低增益譜對(duì)應(yīng)于EDF 213或233中鉺的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率為0的狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)相當(dāng)于EDF 213或233的全部鉺處于基態(tài)。在這種狀態(tài)下，相關(guān)的增益譜表現(xiàn)為損耗頻譜，因?yàn)镋DF 213或233不進(jìn)行任何放大。另一方面，在粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率是0.7的地方，這意味著全部鉺的70％處于受激狀態(tài)，而同時(shí)全部鉺的30％處于基態(tài)。對(duì)應(yīng)于粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率分別為0.6和0.8的各增益譜，在1,540至1,560nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)是彼此對(duì)稱(chēng)的。換句話(huà)說(shuō)，在粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率0.6下獲得的增益譜具有正梯度，而在粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率0.8下獲得的增益譜具有負(fù)梯度。分別與這兩種粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率對(duì)應(yīng)的增益譜具有彼此補(bǔ)償?shù)年P(guān)系。因此，利用這樣的特性，有可能使按照本發(fā)明的光纖放大器的增益平化。若避免第一和第二泵激光中的每一個(gè)在用于第一和第二放大單元210和230相關(guān)的一個(gè)中的放大之后的剩余部分達(dá)到第一和第二放大單元210和230中的另一個(gè)，則有可能獨(dú)立地調(diào)整第一和第二放大單元210和230中相關(guān)一個(gè)中的泵激光強(qiáng)度。
這使得有可能單獨(dú)地調(diào)整第一和第二EDF 213和233的各自的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率，從而調(diào)整相關(guān)的增益譜。因此，有可能使光纖放大器的增益平化。
為此目的，泵激光反射濾光片用于按照本發(fā)明的泵激光分離單元220。第一EDF 213到泵激光反射濾光片220的距離最好為第一EDF213到第二EDF 233距離的10至90％。
現(xiàn)將描述按照本發(fā)明的具有圖2配置的光纖放大器的操作。
由第一泵激光源211產(chǎn)生的第一泵激光首先通過(guò)第一WDM 212入射到第一EDF 213，以便激發(fā)摻雜在第一EDF 213中的鉺離子(Er3+)。
在第一EDF 213中，受激鉺離子以受激方式發(fā)射光。這些光用來(lái)放大通過(guò)第一隔離器200和第一WDM 212進(jìn)入第一EDF 213的信號(hào)光。此時(shí)，放大輸入信號(hào)光之后剩余的第一泵激光被泵激光分離單元220反射，使之再次用以泵激第一EDF 213。另一方面，來(lái)自第一放大單元210的放大后的信號(hào)光通過(guò)泵激光分離單元220，然后進(jìn)入第二放大單元230。
從第二泵激光源231產(chǎn)生的第二泵激光通過(guò)第二WDM 232進(jìn)入第二EDF 233，以便激發(fā)摻雜在第二EDF 233中的鉺離子。在第二EDF233中，受激鉺離子以受激方式發(fā)射光。這些光用來(lái)將已被第一放大單元210放大了的信號(hào)光再放大。此時(shí)，放大信號(hào)光之后剩余的第二泵激光被泵激光分離單元220反射，使之用來(lái)再次泵激第二EDF 233。
在輸出強(qiáng)度上調(diào)整第一和第二泵激光源211和231，以便使EDF213和233中的每一個(gè)可以獲得與相關(guān)放大單元210或230的特性相符的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)比率。
第一和第二隔離器100和112中的每一個(gè)都用來(lái)防止從EDF 213和233中相關(guān)的一個(gè)產(chǎn)生的放大的自發(fā)輻射(ASE)光在被從諸如輸入/輸出連接器等光學(xué)元件反射之后再次入射EDF 106，降低輸入信號(hào)光的放大效率。
從上述可以看出，本發(fā)明提供一種不管輸入信號(hào)光強(qiáng)度如何都能夠具有平化的增益的光纖放大器。因此，本發(fā)明的光纖放大器對(duì)長(zhǎng)距離傳輸網(wǎng)絡(luò)是有用的。本發(fā)明的光纖放大器由于它可以重新使用殘留的泵激光而具有較高的效率。
盡管已經(jīng)參照其特定的實(shí)施例進(jìn)行了具體地表示和描述了本發(fā)明，但是，本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員會(huì)明白，在不脫離后附權(quán)利要求書(shū)所定義的本發(fā)明的范圍的情況下，在形式上和細(xì)節(jié)上可以實(shí)現(xiàn)各種變化。
權(quán)利要求
1.一種光纖放大器，其特征在于包括第一放大單元，用來(lái)利用第一泵激光來(lái)放大輸入信號(hào)光，以獲得預(yù)定的增益；第二放大單元，用來(lái)利用第二泵激光對(duì)已經(jīng)被所述第一放大單元放大的所述信號(hào)光進(jìn)行再放大，以獲得與所述預(yù)定增益相同的增益；和泵激光分離單元，用來(lái)使從所述第一放大單元輸出的所述放大后的信號(hào)光進(jìn)入所述第二放大單元，同時(shí)防止所述第一泵激光到達(dá)所述第二放大單元并且防止所述第二泵激光到達(dá)所述第一放大單元，從而使進(jìn)入所述第二放大單元的放大后的信號(hào)光只被所述第二泵激光放大。
2.按照權(quán)利要求1的光纖放大器，其特征在于所述泵激光分離單元是一種適合于既對(duì)第一泵激光又對(duì)第二泵激光進(jìn)行全反射的泵激光反射濾光片。
3.按照權(quán)利要求1的光纖放大器，其特征在于所述第一放大單元包括泵激光源，用來(lái)產(chǎn)生所述第一泵激光；波分多路復(fù)用器，用來(lái)把所述輸入信號(hào)光與所述第一泵激光組合；和鉺摻雜光纖，它耦合到所述波分多路復(fù)用器，并且適合于利用所述第一泵激光來(lái)放大所述輸入信號(hào)光。
4.按照權(quán)利要求3的光纖放大器，其特征在于所述第二放大單元包括第二鉺摻雜光纖，它耦合到所述泵激光分離單元，并且適合于利用所述第二泵激光對(duì)所述放大后的信號(hào)光進(jìn)行再放大；第二波分多路復(fù)用器，用來(lái)從所述第二鉺摻雜光纖輸出所述放大后的信號(hào)光，同時(shí)把所述第二泵激光輸入到所述第二鉺摻雜光纖；和第二泵激光源，用來(lái)產(chǎn)生所述第二泵激光，并把所產(chǎn)生的第二泵激光提供給所述第二波分多路復(fù)用器。
5.按照權(quán)利要求4的光纖放大器，其特征在于所述泵激光分離單元與所述第一鉺摻雜光纖相隔的距離相當(dāng)于從所述第一鉺摻雜光纖到所述第二鉺摻雜光纖的距離的10至90％。
全文摘要
不管輸入信號(hào)光強(qiáng)度如何都具有平化的增益的光纖放大器包括:第一放大單元,它利用第一泵激光放大輸入信號(hào)光以獲得預(yù)定的增益;第二放大單元,它利用第二泵激光將被第一放大單元放大的信號(hào)光再放大以獲得與預(yù)定增益相同的增益;和泵激光分離單元,用來(lái)使從第一放大單元輸出的放大的信號(hào)光進(jìn)入第二放大單元,同時(shí)避免第一泵激光到達(dá)第二放大單元并避免第二泵激光到達(dá)第一放大單元,從而使進(jìn)入第二放大單元的放大的信號(hào)光只由第二泵激光放大。
文檔編號(hào)H04B10/17GK1260510SQ00101089
公開(kāi)日2000年7月19日 申請(qǐng)日期2000年1月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月14日
發(fā)明者黃星澤, 尹秀永, 丁來(lái)聲 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社