[發(fā)明專利]使用光學(xué)部件塊的低成本放大器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00134462.5
• 申請日: 2000-12-01
• 公開（公告）號: CN1311455A
• 公開（公告）日: 2001-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 布魯斯·尼曼;加里·S·達(dá)克;尼爾·泰特爾保
• 申請（專利權(quán)）人: JDS尤尼費(fèi)斯公司
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 蔣世迅

本發(fā)明一般涉及光放大器，更具體說，是涉及能與光纖耦合的在線光放大器，其中的放大介質(zhì)比與它耦合的光纖有顯著更大的模場直徑。

用摻稀土的光纖放大器放大本地和長途兩種光通信網(wǎng)絡(luò)的弱光信號，是備受關(guān)注的。摻稀土的光放大光纖呈現(xiàn)低的噪聲，較大的帶寬和低的偏振依賴性，使串?dāng)_問題顯著降低，并且在光通信使用的相關(guān)工作波長上，有低的插入損耗。此外，摻稀土光纖放大器能與傳輸光纖端對端地耦合，還能通過定向耦合器與激光二極管泵浦耦合。定向耦合器的目的是使其在泵浦波長上有高的耦合率，而在信號波長上有低的耦合率，從而把最大泵浦能量耦合進(jìn)放大器的同時(shí)，信號損耗又最小。當(dāng)用泵浦激勵(lì)光放大介質(zhì)時(shí)，通過光放大器的信號光獲得增益。泵浦能量相對于信號能量的傳播方向，可以做成同向的或反向的，以便選擇更高的功率效率或更佳的噪聲性能。

迄今，在克服信號損耗所必須的高放大上，鉺光纖放大器似乎最有潛能。摻鉺光纖放大器(EDFA)工作在1550nm，這是光通信系統(tǒng)特別感興趣的，因?yàn)樵诖瞬ㄩL區(qū)，放大器呈現(xiàn)低的插入損耗，寬的增益帶寬(近似30nm)和相對的偏振不靈敏的增益。用波長980nm的光泵浦這類放大器，能夠獲得的增益高達(dá)26dB，但要求注入的泵浦功率亦高達(dá)76mW。一般希望獲得更高增益的同時(shí)，還要求耦合進(jìn)光纖的泵浦功率有較低的值，EDFA的這種最優(yōu)化是追求的目標(biāo)。把信號注入單模光纖所需要的泵浦是十分昂貴的。

本發(fā)明已實(shí)現(xiàn)了一種設(shè)計(jì)，它使用非常高功率的泵浦，發(fā)送近似1W泵浦功率的多模信號。目前有市售的高功率光泵浦激光器，價(jià)格低廉。這類高功率泵浦在制造EDFA時(shí)，不適合與摻鉺光纖共同使用。但是，本發(fā)明提供一種不那么昂貴的光放大器，適合光纖通信系統(tǒng)使用或作其他用途。

本發(fā)明還提供一種裝置，它不要求用長度難以操縱的摻鉺光纖來構(gòu)成放大器。相反，當(dāng)前的發(fā)明使用一玻璃塊，它的模場直徑比摻鉺光纖的模場直徑大好幾個(gè)數(shù)量級。

通過增大信號光束的模場，能夠毫不困難且沒有損耗地施加更大的泵浦能量，而當(dāng)把泵浦能量耦合進(jìn)單模光纖放大器時(shí)，困難和損耗是存在的。

使用內(nèi)含稀土的一玻璃塊，放大器的封裝、溫度穩(wěn)定、和溫度調(diào)諧變得切實(shí)可行。

還有，帶平面端面的圓柱形玻璃塊，有助于在其上鍍膜或加上濾波器，從而在摻鉺塊的端面上形成選擇性濾波器，讓泵浦光進(jìn)入，并讓信號光從相反的端面進(jìn)入，同時(shí)阻止泵浦波長的光隨被放大的信號傳播出去。

按照本發(fā)明，提供一種光放大器，它包括：一種傳送待放大光信號的光波導(dǎo)，光波導(dǎo)有把光信號耦合出去的輸出端；

一個(gè)基本準(zhǔn)直透鏡，與光波導(dǎo)的輸出端光學(xué)耦合，以接收光信號并提供一基本上準(zhǔn)直的待放大的光束，此基本上準(zhǔn)直的光束的模場直徑，比光波導(dǎo)傳送的光信號顯著大得多；

一塊透光材料塊，大小適合傳送待放大的基本上準(zhǔn)直的光束，此透光材料塊由摻稀土元素的增益介質(zhì)組成，該塊被放置以接收基本上準(zhǔn)直的光束；和

一高功率的泵浦，被放置以便把光能送至此透光材料塊；以及一輸出光波導(dǎo)，被放置以便與透光材料塊內(nèi)已經(jīng)被放大了的光信號的聚焦光進(jìn)行耦合。

按照本發(fā)明，還提供一種光放大器，它包括：提供待放大信號的第一光波導(dǎo)，此光波導(dǎo)具有平均模場直徑d₁；

與第一光波導(dǎo)光學(xué)耦合的第二光波導(dǎo)，用于接收被放大之后的光信號，第二光波導(dǎo)具有模場直徑d₂，這里d₁和d₂顯著小于d₃；

一種引導(dǎo)模場直徑至少為d₃的光束的透光放大介質(zhì)，放置所述透光放大介質(zhì)，以便從第一光波導(dǎo)接收光并向第二光波導(dǎo)提供放大了的光；

一種與透光放大介質(zhì)光學(xué)耦合的泵，向放大介質(zhì)提供泵浦能量。

按照本發(fā)明，還提供把進(jìn)入的光信號放大的光放大器，它包括一種呈透光介質(zhì)狀態(tài)的玻璃塊，其大小適合傳送模場直徑至少100μm的光束，此玻璃塊用稀土元素?fù)诫s，當(dāng)稀土被泵浦光束激勵(lì)時(shí)，能把通過玻璃塊的光放大，透光介質(zhì)在它的一個(gè)端面上有一濾波器，讓泵浦光通過并基本上阻止待放大的光信號通過，同時(shí)在其另一端面上有一濾波器，讓待放大的光信號通過并基本上阻止泵浦光束通過。

按照本發(fā)明，提供一種光放大器，它包括：

提供待放大信號的輸入光纖；

一個(gè)透光材料組成的放大介質(zhì)，透光材料的直徑顯著地大于輸入光纖的直徑，用于接收待放大的信號；

一個(gè)把待放大信號光束的模場直徑顯著擴(kuò)展的透鏡，在輸入波導(dǎo)與放大介質(zhì)之間進(jìn)行光學(xué)耦合；