[實用新型]基于方形光子晶體光纖的拉曼放大器

無效

• 申請號: 200920203987.1
• 申請日: 2009-10-20
• 公開（公告）號: CN201548713U
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 王東;劉晶晶;鄒念育
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;H01S3/067;H04B10/17
• 代理公司: 大連科技專利代理有限責任公司 21119
• 代理人: 龍鋒

技術領域

本實用新型涉及光纖通信領域，特別涉及一種基于方形光子晶體光纖的拉曼放大器。

背景技術

隨著社會信息化時代的到來，人類對通信的需求呈現加速增長的趨勢。自1982年以后，由于光纖通信具有頻帶寬、通信容量大、保密性好等優點，光纖通信迅速發展，促進了光纖的應用和產業化。而光信號在光纖中傳輸時，光纖的損耗會導致光功率的衰減。為了達到數百千米甚至幾千千米的傳輸距離，信號的光功率必須每個一定的距離進行提升。光放大器是恢復被衰減的光信號，從而延長信息源于目的地之間傳輸距離的關鍵器件。拉曼光纖放大器(Raman?fiber?amplifier，RFA)器由于具有噪聲低、全波段可放大和利用傳輸光纖作增益介質在線放大等優點，已成為實現密集波分復用(Dense?Wavelength?Division?Multiplexing，DWDM)的關鍵器件之一。但由于拉曼光纖放大器是利用光纖中的非線性來實現拉曼散射效應以此來放大信號的，而普通光纖中一般是通過高摻雜來獲得高非線性，但受到當前光纖制造工藝的限制，高摻雜較難實現，同時會導致光纖損耗的增加。而光子晶體光纖(Photonic?Crystal?Fiber，PCF)完全可以通過改變本身結構的相關參數，如空氣孔直徑和空氣孔間的距離等來獲得高非線性。因此PCF在拉曼光纖放大器中具有很大的應用潛力。

實用新型內容

為了解決上述現有技術問題，本實用新型提供了一種基于方形光子晶體光纖的拉曼放大器。

為了達到上述目的，本實用新型提供的一種基于方形光子晶體光纖的拉曼放大器，其光纖采用5環方形光子晶體光纖，該光纖空氣孔間間距Λ＝1.4μm，第一層的空氣孔直徑為d₁，第二層的空氣孔直徑為d₂，第三層、第四層和第五層的空氣孔直徑為d₃，空氣孔直徑與空間間距的優化比為d₁/Λ＝0.95，d₂/Λ＝0.95，d₃/Λ＝1。

本實用新型有益的技術效果是：本實用新型的基于方形光子晶體光纖的拉曼放大器使得C帶內各信號波長的開關增益達到了10dB以上，而且其增益的平坦度為1dB。而基于普通單模光纖的拉曼放大器在同樣泵浦和光纖長度的條件下增益很低，且不平坦。

附圖說明

圖1是本實用新型的5環方形光子晶體光纖結構圖

圖2是本實用新型的基于5環方形結構光子晶體光纖的拉曼光纖放大器

圖3是普通單模光纖和本實用新型的SPCF的有效截面積；

圖4是普通單模光纖和本實用新型的SPCF的色散；

圖5是本實用新型的SPCF的模式泄露損耗；

圖6是本實用新型的基于5環方形光子晶體光纖的拉曼放大器與基于普通單模光纖的拉曼放大器的開關增益對比圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本實用新型做詳細描述。

本發明設計了一種結構簡單且易于實現的5環方形光子晶體光纖(Square?Photonic?Crystal?Fiber，SPCF)(圖1所示)，然后將這種高非線性的光子晶體光纖應用于拉曼光纖放大器作為增益介質，設計仿真了一個前向泵浦結構的拉曼光纖放大器(圖2所示)。

本設計采用的是結構簡單且已經能夠拉制的方形全內反射的光子晶體光纖。圖1為所設計的光子晶體光纖的橫截面結構圖。如圖所示設計優化了三種直徑的空氣孔結構，第一層的直徑為d₁，第二層的直徑為d₂，第三層、第四層和第五層的直徑為d₃，其中孔間間距為Λ＝1.4μm，且空氣孔直徑與空間間距的優化比為d₁/Λ＝0.95，d₂/Λ＝0.95，d₃/Λ＝1。

對于所設計的PCF評價了其三個主要傳輸特性：色散、模式泄露損耗和有效截面積，得到了SPCF傳輸特性的仿真計算結果，同時與普通單模光纖的特性做了對比。

從圖3至圖5中可以看到，與普通的單模光纖相比，所設計的光子晶體光纖有效截面積遠小于普通單模光纖，這樣就獲得了很好的高非線性，而且它對于波長的依賴性幾乎可以忽略(這一點對于拉曼光纖放大器的數學模型簡化起到了很大的作用)。而且所設計的SPCF具有很好的平坦色散效果，色散幾乎可近似為零，對于光子晶體光纖所特有的特性-模式泄露損耗，所設計的SPCF在10^-10dB/m以下。這種高非線性、平坦低色散的SPCF在拉曼放大器中有著潛在的優勢。