[發明專利]一種基于微結構光纖的雙泵浦光纖參量放大器

無效

• 申請號: 201010288742.0
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN102012597A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 朱宏娜;常相輝;石劍虹;楊春蕾
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39;G02F1/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種寬帶高增益光纖參量放大器，尤其是一段較短微結構光纖的雙泵浦光纖參量放大器，適用于光纖通信和非線性光纖光學領域。?

背景技術

光纖通信因其寬帶、低損耗、抗電磁干擾等特點成為現在通信網絡的主干。而波分復用技術(WDM)能比較充分地利用光纖的傳輸帶寬，是用于骨干網配置的首選方案，波分復用技術中關鍵環節之一是光放大技術。目前已研究發展出來的光纖光放大器有摻鉺光纖放大器，光纖拉曼放大器和光纖參量放大器。其中摻鉺光纖放大器只能提供1550nm附近幾十納米波長范圍內的放大，不能滿足密集波分復用系統擴容的進一步需求。光纖拉曼放大器存在著泵浦要求復雜、增益不高的問題。而光纖參量放大器具有可對任意波長的信號進行放大、對信號的比特率和調制格式完全透明、大帶寬、高相敏特性等顯著優點，被認為是最適合未來超長距離密集波分復用系統和全光網絡的最具前途的光放大技術。?

申請號為200610147217.0的中國專利申請提供了一種兩級光纖級聯的雙泵浦寬帶光纖參量放大器，由兩個泵浦激光器、泵浦耦合器、信號激光器、信號耦合器、波分復用器及依次級聯的兩級高非線性光?纖構成，可以提供400nm的平坦增益帶寬。由于上述技術采用的高非線性光纖的長度較長并且是兩段級聯，會增加系統的光纖長度和光纖的連接損耗，并使制作工藝復雜度增加。?

發明內容

本發明在于對現有技術的不足，提出一種在相對較低的泵浦功率下利用一段較短的微結構光纖來實現高增益和寬帶參量放大的光纖參量放大器，降低了系統復雜度，并且通過偏振控制器對信號光和泵浦光的偏振態的調節來減少偏振態對參量放大器的增益特性的影響。?

本發明的目的是通過如下手段來實現的。一種雙泵浦光纖參量放大器，由泵浦激光器、泵浦耦合器、信號激光器、信號耦合器、光濾波器及微結構光纖組成，其特征在于泵浦激光器的輸出經泵浦耦合器連接至信號耦合器，信號激光器的輸出連接到信號耦合器，信號耦合器將泵浦光和信號光耦合到微結構光纖，通過光纖的非線性效應實現對信號光的參量放大，并通過光濾波器將經過參量放大的信號光過濾出來。?

作為改進的方案，可以在上述泵浦激光器與泵浦耦合器之間設置有偏振控制器，信號激光器與信號耦合器之間設置有偏振控制器，偏振控制器用于將三束光的偏振態調整為偏振方向相互平行的線偏振光，如果三束光的偏振態不相同的話將減少參量放大器的峰值增益和增益帶寬。另外，本發明所述的微結構光纖可以是保偏微結構光纖。?

本發明的微結構光纖的長度在10m至20m之間，光纖非線性系?數在60W^-1Km^-1至80W^-1Km^-1之間，泵浦光功率在1W至3W之間。信號光波長在1350nm至1850nm范圍內，泵浦光波長在零色散波長左右。?

本發明的基于微結構光纖的雙泵浦光纖參量放大器的峰值增益和增益帶寬取決于微結構光纖的非線性系數、光纖長度、色散特性和兩個泵浦光、一個信號光的輸入功率、波長、偏振態等因素，通過優化算法適當的調整這些參數可以得到較高峰值功率和寬帶增益帶寬的參量放大器，本發明方案實現了峰值增益為62dB增益帶寬為440nm的參量放大，較現有技術的增益帶寬拓寬了40nm左右。通過分析微結構光纖的四階色散系數對參量放大效果的影響，可知四階色散系數對參量放大器的增益帶寬影響較大，當四階色散系數取負值且絕對值較小時能夠得到較好的參量放大效果。?

附圖說明如下：?

圖1是本發明方案的系統框圖。?

圖2是微結構光纖結構示意圖，其中d為氣孔直徑，Λ為相鄰氣孔中心的距離。?

圖3是雙泵浦參量放大過程的能量轉移示意圖。?

圖4是62dB峰值增益440nm增益帶寬的基于微結構光纖的雙泵浦光纖參量放大器的增益譜圖。?

圖5是四階色散系數不同時的基于微結構光纖的雙泵浦光纖參量放大器的增益譜圖，其中實線為β₄＝-1.605×10^-5ps⁴Km^-1的增益譜，劃?線為β₄＝1.605×10^-5ps⁴Km^-1的增益譜，點線為β₄＝-2×10^-4ps⁴Km^-1的增益譜。?