[發明專利]降低放大器增益的熱相關性

有效

• 申請號: 201410427815.8
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104426049B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 喬立杰
• 申請（專利權）人: 喬立杰
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 李紅爽,栗若木

技術領域

本發明涉及光放大器設備，并且特別涉及用于光放大的光譜控制的設備和方法。

發明背景

在波分復用(WDM)光傳輸系統中，在不同波長處的光信號用信息的數據流進行編碼。這些“波長通道”被合并在一起并且通過一連串中繼段光纖進行傳輸。在傳輸鏈路的接收器端，波長通道被分開，并且每個波長通道被單獨地檢測。

在通過光纖傳播的同時，光被衰減。然而要解碼出已經在發射器端編碼的信息，需要在接收器端保持一定的光功率水平。為了增強在光纖中傳播的光信號，沿傳輸鏈路部署多個光放大器。通過將光信號放大到接近原始光功率水平的功率水平，光放大器擴展鏈路的最大長度，在某些情況下，從幾百公里到數千公里。

光譜增益曲線是光放大器的重要特性。期望具有平坦的光譜增益曲線以使得所有波長通道被均勻地放大。因為大多數光放大器的固有增益曲線是不平坦的，經常采用增益平坦光濾波器(GFF)來衰減光放大器的增益峰，通常能夠實現大約±0.5dB的光譜平坦度。然而，許多放大器，尤其是摻鉺光纖放大器(EDFA)，的增益曲線依賴于溫度，因此良好的光譜平坦度在有限的溫度范圍內是可實現的。為了保持在寬范圍的環境溫度下增益曲線是平坦的，光放大器增益的熱相關性需要被降低或需要進行外部補償。

一種降低熱致EDFA增益變化的方法是熱穩定EDFA的有源光纖，也就是摻鉺光纖(EDF)。例如，Pelard等人在US專利6,535,329中公開了通過將EDF卷加熱到一個較高的溫度并通過測量被EDFA放大的光信號的光譜來提供光反饋回路以使得該EDF卷穩定。參考圖1，Pelard裝置10包括在封裝在30中的EDF 33、光譜分析儀(OSA)35、計算機37和加熱元件39。運行中，在EDF 33中被放大的輸出光信號的一部分被耦合到OSA 35，其測量被放大的光信號的光譜以獲得“增益形狀”。為了保持光譜平坦度，計算機37評估增益形狀的光譜平坦度，并且提供用于加熱元件39加熱封裝30的反饋控制信號。

類似地，Flintham等人在歐洲專利申請EP 1,246,322中公開了加熱EDF卷以降低EDFA的增益偏差。不利地，加熱EDF到較高的溫度可能消耗大量的能量并且需要用于對EDF卷進行熱隔離的額外的空間。

Chen等人在US專利申請公布2002/0109907中公開了熱致EDF增益變化的動態補償器，其包括具有熱敏外包層的光纖布拉格光柵(FBG)。當FBG的溫度被調整時，布拉格光柵反射峰值的幅度變化。通過適當地選擇與EDF增益曲線相關的傳輸峰的光譜形狀，可以實現一定程度的EDFA增益曲線的熱穩定。不幸的是，基于FBG的增益穩定器是相當昂貴的，并且需要復雜的主動控制。

發明概要

本發明的目的是減少現有技術的至少一些不足之處。

根據本發明，光信號被分成兩個子光束，其具有與溫度相關的分光比。一個子光束行進的光程長度比另一個子光束長。當兩個子光束重新合并時，它們相互干涉，產生波長相關的透過率。由于分光比的熱可變性，波長相關性的幅度是熱可變的。選擇分光比和光程長度差可以至少部分抵消放大光信號的光放大器的光譜增益曲線的熱變化。

根據本發明的一個方面，提供一種用于降低光放大器增益的熱相關性的裝置，該裝置包括：

輸入端口，用于輸入光束；

可變分束器，其光耦合到所述輸入端口，并且配置為將所述輸入光束分成第一子光束和第二子光束，所述可變分束器具有與溫度相關的分光比；

第一光程和第二光程，分別用于傳播所述第一子光束和所述第二子光束，在所述第一光程和所述第二光程之間具有光程長度差；

合束器，其連接所述第一光程和所述第二光程，并用于將分別通過所述第一光程和所述第二光程傳播的所述第一子光束和所述第二子光束合成輸出光束，

其中所述第一子光束和所述第二子光束合成所述輸出光束的耦合效率具有由所述光程長度差引起的波長相關性；以及

輸出端口，其光耦合到所述合束器，并用于輸出所述輸出光束；

其中波長相關性的幅度依賴于分光比，并且因此具有對溫度的相關性，其中在運行中，所述幅度對溫度的相關性降低了所述光放大器增益的熱相關性。

在一個實施例中，可變分束器包括具有與溫度相關的長度或折射率的調諧元件，從而可變分束器的分光比依賴于溫度。調諧元件優選地是無源的，也就是說，它不需要電源以運行。通過非限制性示例的方式，支撐光透明材料平板的熱膨脹單元可以用于平移插入在輸入光束中的平板。