[發(fā)明專利]光纖放大器增益的平坦化

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00803494.X
• 申請日: 2000-01-05
• 公開（公告）號: CN1339188A
• 公開（公告）日: 2002-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M·J·F·迪貢尼特;S·薩文
• 申請（專利權(quán)）人: 萊蘭斯坦福初級大學(xué)評議會
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王岳,張志醒

發(fā)明背景

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明一般地涉及光放大器，更具體地涉及一種放大不同波長光信號的裝置和方法，以使光信號經(jīng)歷基本上相等的增益。

相關(guān)領(lǐng)域描述

目前商用的摻鉺光纖放大器(EDFA)普遍在一個大的光帶寬(在基于二氧化硅的光纖中達到約50納米)上有增益。在這個帶寬上，增益可能強烈地依賴于輸入信號的波長。盡管如此，對很多應(yīng)用，特別是長距離光纖通信，非常需要獲得不依賴于波長的增益。為了利用光纖巨大的帶寬，在EDFA增益帶寬內(nèi)的不同波長的信號在相同的光纖總線(bus)中同時被傳送。如果這些信號經(jīng)歷不同的增益，那么它們將在總線的輸出端有不同的功率。當(dāng)信號穿過每個連續(xù)的EDFA時，這種不平衡變得更為嚴重，并且對很長距離而言可能變得更加顯著。例如，在越洋的包括有許多EDFA的總線輸出端，在每個EDFA中都經(jīng)歷較低增益的信號可能比經(jīng)歷較高增益的信號的功率低幾十分貝。對數(shù)字系統(tǒng)，信號功率水平的差異必須不超過7分貝，否則較低功率的信號將會噪音太大以至于不能使用。使EDFA的增益平坦化能減小這種問題，并生產(chǎn)出能支持相當(dāng)大的光帶寬從而有一個較高數(shù)據(jù)速率的放大器。因為工程界對EDFA的需求極大，所以開發(fā)在保持高功率性能的同時使放大器增益平坦化的方法已經(jīng)而且繼續(xù)很重要。

過去幾年已經(jīng)開發(fā)了幾種方法用來制造在盡可能寬的光譜區(qū)上具有平坦增益的EDFA。第一種方法是調(diào)節(jié)光纖(鉺濃度、系數(shù)分布、性質(zhì)以及芯體共摻質(zhì)的濃度)和泵浦(功率和波長)二者的參數(shù)。這種方法能產(chǎn)生相對平坦的(±1-2分貝)增益，但是僅僅在具有10納米量級光譜寬度的光譜區(qū)上，這對大多數(shù)應(yīng)用太有限。

另一種方法是用兩個連接起來的光纖放大器的組合來代替每個EDFA，其中兩個放大器有各自不同的依賴于信號波長的增益。這些依賴性被設(shè)計成相互補償并產(chǎn)生一個具有在一個寬光譜區(qū)上幾乎不依賴于波長的增益的光纖放大器組合。(例如，參見M.Yamada，M.Shimizu，Y.Ohishi，M.Horigushi，S.Sudo?and?A.shimizu，“Flatterning?theGain?Spectrum?of?an?Erbium-Doped?Fibre?Amplifier?by?Connectingan?Er³⁺-Doped?SiO₂-Al₂O₃?Fibre?and?an?Er³⁺-doped?MulticomponentFibre，”(通過結(jié)合摻Er³⁺SiO₂-Al₂O₃光纖和摻Er³⁺多元光纖使摻鉺光纖放大器的增益光譜平坦化)Electron.Lett.，Vol.30，no.21，pp.1762-1765，October?1994.)這已經(jīng)通過使用具有不同基質(zhì)(如氟化物和二氧化硅光纖)和與一個拉曼(Raman)光纖放大器組合的EDFA的光纖實現(xiàn)。

第三種增益均衡方法是在摻鉺光纖的信號輸出末端添加一個濾波器，其中濾波器在顯示較高增益的那些光譜段引入損耗。這種方法已被利用標準刻痕光纖光柵制成的濾波器所證明。(例如，參見R.Kashyap等，“Wideband?Gain?Flattened?Erbium?Fibre?amplifier?Using?aPhotosensitive?Fibre?Blazed?Grating，”(使用光敏光纖刻痕光柵的寬帶增益平坦化鉺光纖放大器)Electron.Lett.，vol.29，pp.154-156，1993)這種方法也已經(jīng)被利用長周期光纖光柵制成的濾波器所證明。??(例如，參見A.M.Vengsarkar等，“Long-PeriodFiber-Grating-based?Gain?Equalizers，”(長周期光纖光柵為基礎(chǔ)的增益均衡器)Opt.Lett.，vol.21，pp.336-38，March?1996.)