[發明專利]過濾閑頻光實現增益優化的單泵浦光纖參量放大器

無效

• 申請號: 201210241500.5
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102722060A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 朱宏娜;羅斌;趙建朋;潘悅梅;項水英;常相輝
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39;G02F1/365
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種單泵浦光纖參量放大器，尤其是一種采用光濾波器過濾閑頻光實現增益優化的單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

隨著光纖通信系統的發展，密集波分復用技術因其可大量增加光纖的傳輸容量的特性，實現了高速和超高速的數據傳輸，但是也伴隨數據傳輸的衰減問題，所以光放大器是波分復用光纖傳輸系統的關鍵。其中，直接對光信號進行放大的全光放大器能夠同時對多個波長進行放大，是光放大器研究發展的趨勢。而利用四波混頻效應進行信號放大的光纖參量放大器能在任意波長處提供寬帶的平坦高增益，是近年來新的研究熱點。優化放大器的增益特性是研究放大器的重要指標，因此，如何優化光纖參量放大器的增益特性成為研究光放大器的重要目標。

對于光纖參量放大器增益的優化方法，目前主要有采用雙泵浦結構、采用幾段零色散波長不同的高非線性光纖級聯、提高泵浦光輸入功率和增加高非線性光纖非線性系數等方式。

發明內容

本發明在于對現有技術的不足，提出一種采用光濾波器過濾閑頻光實現增益優化的單泵浦光纖參量放大器系統，在兩段除了光纖長度不同而其余光纖參數都相同的高非線性光纖之間插入光濾波器對閑頻光進行濾波，實現單泵浦光纖參量放大器增益的優化。

本發明的目的是通過如下手段來實現的。

過濾閑頻光實現增益優化的單泵浦光纖參量放大器，由信號激光器、泵浦激光器、偏振控制器、光耦合器、光濾波器和高非線性光纖構成；包含如下的處理步驟：信號激光器產生的信號光和泵浦激光器產生的泵浦光分別經偏振控制器1和偏振控制器2調整其偏振態后，經光耦合器耦合進入高非線性光纖1，通過高非線性光纖中的參量過程實現閑頻光的產生和信號光的放大，接著連接到光濾波器，通過光濾波器對閑頻光進行濾波后，再進入高非線性光纖2，實現對信號光的再放大。本發明采用光濾波器對閑頻光進行濾波，實現了單泵浦光纖參量放大器增益的優化。

經過如上的設計，在兩段高非線性光纖之間采用一個光濾波器過濾閑頻光，減少了閑頻光的功率，從而調整了泵浦光、信號光和閑頻光之間的相對相位關系，進而補償了第一段光纖參量過程中的相位失配，提高了光纖參量放大器的峰值增益并拓展和平坦化了光纖參量放大器的增益帶寬。本發明具有如下優點：在兩段高非線性光纖除了光纖長度不同而其余光纖參數都相同的條件下，首次采用光濾波器過濾閑頻光的方案補償光纖參量過程的相位失配，有效地優化了光纖參量放大器的增益，本發明結構簡單容易實現，優化了光纖參量放大器的增益特性和系統靈活性。

附圖說明如下：

圖1為本發明的系統框圖。

圖2為泵浦光功率、閑頻光功率、sinθ和信號光功率隨光纖長度變化的示意圖，其中實線為采用光濾波器的，點線為沒有采用光濾波器的。

圖3為泵浦光向信號光的能量轉換效率隨光纖長度變化的關系示意圖，其中實線為采用光濾波器的，點線為沒有采用光濾波器的。

圖4為信號光增益隨信號光波長變化的關系示意圖，其中實線為采用光濾波器的，點線為沒有采用光濾波器的。

圖5為采用光濾波器過濾閑頻光后信號光增益與光纖長度和信號光波長變化的三維關系示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施做進一步的描述。

如圖1所示，本發明系統由信號激光器、泵浦激光器、偏振控制器1、偏振控制器2、光耦合器、高非線性光纖1、光濾波器和高非線性光纖2構成。

在圖1中，信號激光器產生的波長為1588nm的信號光，與泵浦激光器產生的波長為1560nm的泵浦光，分別經過偏振控制器1和偏振控制器2調整其偏振態后耦合進入光耦合器，在光纖長度為160m，零色散波長為1556nm，高非線性系數為20W^-1Km^-1，色散斜率為0.03ps/nm²/Km的高非線性光纖1中產生參量放大過程，產生閑頻光并放大信號光。在光纖參量放大過程中泵浦光、信號光和閑頻光間的角頻率滿足2ω_p＝ω_s+ω_i的條件。在各個光波偏振態為線偏振且為連續光的情況下，三個光波間的光功率和相對相位差滿足下面的方程：