[發明專利]喇曼放大光傳輸系統

無效

• 申請號: 01124783.5
• 申請日: 2001-08-08
• 公開（公告）號: CN1337792A
• 公開（公告）日: 2002-02-27
• 發明（設計）人: 亞瑟·F·朱迪
• 申請（專利權）人: 朗迅科技公司
• 主分類號: H04B10/12
• 分類號: H04B10/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 蔣世迅

技術領域

本發明涉及使用光纖的信息傳輸領域，并且尤其涉及應用受激喇曼散射進行放大的光傳輸系統的設計。

背景技術

光學通信的增長受到光纖上可實現的特大帶寬的激勵。這樣的帶寬使得在一根由高質量玻璃材料制成的細如發絲的光纖上可以同時傳輸幾千個電話通話和電視信道。但是，類似于電信號，光信號在傳輸過程中有損耗，并且必須周期性地被放大，盡管增大所傳輸的光信號的功率可以減輕對放大的需要。為了應付增大的光功率，已經研究了具有較大有效面積的光纖，以避免與高功率密度相關的非線性效應。

光放大比光信號轉換為電信號，電信號被放大然后再轉換為光信號更劃算。放大技術包括：在一段光纖中摻雜稀土材料如鉺或鐠；在與將被放大的光信號的波長不同的波長處將光能量泵浦到該段光纖；以及沿該段稀土摻雜的光纖傳播該光信號，以在其自身波長處提取能量。鉺摻雜光纖用于放大波長在1550納米(nm)區域，Er³⁺摻雜離子中存在遷移的光信號，而鐠摻雜光纖用于1310nm區域。盡管這種放大器比上述電放大方法表現出重大的改進，但是這種光放大器的價格仍然太高——例如每個$25,000至$50,000。此外，鉺放大器必須由一個或兩個激光二極管泵浦來驅動；并且，如果一個泵浦停止，則整個系統減弱。(鉺不會明顯停止，但是當其減弱時它使用一個前級激光器吸收該信號。)鐠放大器具有一些相同的問題并且，此外，它由脆而易碎的基于氟化物的光纖制成。

另一種光放大技術利用已知的受激喇曼散射(SRS)現象，它有不少好處，包括：低成本——例如每個$3000至$4000；工作在所有波長；以及利用傳輸光纖本身用于放大。實際上，該技術依賴于光纖材料的固有性質，并且光纖中不需要任何專門的摻雜物如鉺。因此，光傳輸系統中經常需要使用喇曼放大。

發明內容

喇曼放大包括將一個光泵浦信號引入該傳輸光纖，并且對于一個給定的泵浦功率，喇曼放大效率隨光功率密度的增大而增大。但是，如果該光纖的功率密度變得太大，則光傳輸信號會出現不利的非線性效應。因此，需要調和一個光傳輸系統中采用低功率密度減小非線性效應與采用高功率密度增大喇曼放大器效率之間的關系。

根據本發明，一個喇曼放大的光傳輸系統包括一個光傳輸信號源，連接到具有一個有效面積的第一光纖的一端。該光纖的另一端連接到具有小得多的有效面積的第二光纖。光泵浦信號耦合到該第二光纖，使其顯示受激喇曼散射并且，因此放大光傳輸信號。

在本發明的一個示例性實施例中，光泵浦信號沿第二光纖以與光傳輸信號方向相反的方向傳播。

與本發明相關的各種光纜配置都是有用的，本發明理想地在同一光纜內包括相等數量的大有效面積光纖即A_eff≥70μm²，和小有效面積光纖即A_eff≤60μm²。其中一種光纜配置包括用復合材料粘結在一起的一個光纖平面陣列；而在另一種配置中，幾組光纖封裝在一個或多個塑料管內。

附圖說明

閱讀附圖，由以下詳細描述將更清楚地理解本發明及其工作模式，其中：

圖1是使用反向泵浦喇曼放大的光傳輸系統的示意表示；

圖2是一個圖表，顯示對于熔融硅光纖，喇曼增益系數關于泵浦與信號間以THz以及光譜學家使用的厘米倒數(cm^-1)為單位的信道間隔的函數；

圖3是一個圖表，顯示在使用喇曼放大用于具有不同有效面積的光纖的一個光傳輸系統中，光功率與距離的關系；

圖4是一個圖表，顯示在用于具有不同有效面積的光纖的一個喇曼放大器中的光信噪比；

圖5是一個光纜的透視圖，包含根據本發明的具有不同有效面積的光纖束；

圖6是一個光纜的透視圖，包含根據本發明的具有不同有效面積的光纖平面陣列；

圖7表示圖6中所示的那種光纜之間通過熔融接合的互連；以及

圖8公開了在同時具有鉺放大器和喇曼放大器的一個光傳輸系統中使用圖5中所示的光纜。

術語

以下定義是根據技術中的常見用法：