[發明專利]陣列式光波導放大器的泵浦方式

無效

• 申請號: 200910059417.4
• 申請日: 2009-05-26
• 公開（公告）號: CN101562308A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 張曉霞;王仕超;張金令;劉永智
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01S3/0941
• 分類號: H01S3/0941;H01S3/063;G02F1/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

陣列式光波導放大器的泵浦方式，屬于光通信技術領域，涉及光波導技術。

背景技術

隨著經濟的發展和科技的進步，人們對通信系統提出了更高的要求，這也誘發了許多高 新技術的出現，光放大器技術是光纖通信領域的一次革命。它具有對光信號進行實時、在線、 寬帶、高增益、低噪聲、低功耗以及對波長、速率和調制方式透明的直接放大功能，是光纖通 信發展史上的一個劃時代的里程碑。而光波導放大器與光纖放大器相比，制造成本低、單位 長度增益高、結構緊湊、易于與其它光學器件集成、可以在同一襯底上提供無源和有源光路， 所以能在光通信和集成光學領域得到廣泛應用。光通信中，迅速發展的互聯網和數據通信技 術引起了對寬帶光波導放大器的研究興趣。在波分復用系統中，四波混頻的非線性相互作用 和峰值增益的影響(這種互作用可能發生于多信道系統的信號之間，可以產生三倍頻、和頻、 差頻等多種參量效應)，嚴重限制了能夠傳輸可接受信噪比和信噪比變化信道的數量。為了克 服上述缺點，使用陣列光波導放大器對多個波長進行放大(一個信道放大一個波長)，是個很 好的方法。陣列式光波導放大器由于能夠同時放大多路光信號，而且具有小型化、集成化、 適于批量生產等優點，近年來受到研究者的廣泛關注。

泵浦方式的選擇與光放大器的增益有著重要的關系。對于波導放大器，常用的泵浦方式 有端面泵浦和側面泵浦。端面泵浦又可以細分為端面正向泵浦、端面反向泵浦和端面雙向泵 浦三種方式。正向泵浦指的是輸入的泵浦光與輸入信號光加在波導的同一端，沿相同的路徑 同向傳播。反向泵浦指的是輸入泵浦光與信號光分別加在波導的兩端，沿相反的方向傳播。 雙向泵浦指的是同時在波導的兩端加上泵浦光，這樣在泵浦源功率相同的情況下能夠使總的 泵浦功率加倍，從而提高放大器的增益。端面泵浦方式的耦合效率較高，在中低增益的放大 器應用中顯示出明顯的優勢。

而對于陣列式光波導放大器而言，要獲得較高的增益，采用端面泵浦的方式是無法達到 要求的。所以只能選擇其他的泵浦方式來有效的提高增益。

發明內容

本發明采用陣列式半導體激光二極管Bar條進行側面泵浦，這樣泵浦光就可以在波導表 面傳輸的整個路徑進行泵浦，平均單位長度的波導獲得泵浦能量就會遠高于端面泵浦方式， 從而獲得較大的增益。

1.泵浦方式

光波導放大器的泵浦源，通常是選用特定波長、固定帶寬的準連續光輸出半導體激光二 極管。但是考慮到單個二極管的功率和能量是有限的，而為了進一步提高放大器增益，必須 增加泵浦功率或能量，所以需要使用多個半導體激光器同時進行泵浦。由于端面泵浦的方式 是無法達到高增益的要求。因而采用采用側面泵浦方式，用線陣半導體激光二極管作為泵浦 源，就可以解決端面泵浦效率低及單個半導體激光二極管功率低的缺陷。

2.組成部分

如附圖1所示，一個半導體激光二極管陣列3構成一個Bar條，置于光波導放大器的有 源區1，采用側面泵浦的方式對一條光波導進行側面泵浦。一定長度的Bar條能夠達到較高 的總峰值功率。采用這種泵浦方式能使陣列式波導放大器獲得較大的增益。如附圖2所示， 四個半導體激光二極管陣列3對四條波導光波導進行側面垂直泵浦，構成四通道波導放大器。

3.泵浦源的耦合方式

為了提高泵浦源能量利用效率，在二極管陣列與波導區直接使用柱面透鏡進行耦合。如 附圖3所示，一個半導體激光二極管陣列3發出的泵浦光通過柱面透鏡4匯聚于光波導放大 器有源區1。提高了泵浦源的利用率，從而增加了光波導放大器增益介質的泵浦能量。如附 圖4所示，為四個柱面透鏡對四個陣列式二極管進行耦合截面示意圖。從而使每個泵浦源的 能量得到充分利用。

4.陣列式波導放大器泵浦源的集成

如附圖5所示，單通道波導放大器由半導體激光二極管陣列3；預留耦合光波導2；輸入 光纖9；輸出光纖10；V型槽8；輸入光信號6；放大后的光信號7；玻璃襯底5等部分組成。 輸入光信號6在波導增益介質中通過半導體激光二極管陣列3的側面垂直泵浦，實現了光信 號的放大，最后得到放大后的光信號7。