[實用新型]四線偏振模信號光在線摻鉺光纖放大器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420801557.0
• 申請日: 2014-12-16
• 公開（公告）號: CN204256337U
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦祖軍;袁明;楊凱;張文濤;葉松;王新強;蔣曲博;熊顯名
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: G02F1/39
• 分類號: G02F1/39
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽波

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及光通信技術(shù)，具體是一種四線偏振模信號光在線摻鉺光纖放大器。

背景技術(shù)

近年來，單模光纖通信受到光纖固有的非線性與放大器自發(fā)輻射等限制，其容量逼近香農(nóng)極限。為滿足未來大容量通信需求，尚未被利用的光纖空間自由度成為當(dāng)前新的關(guān)注焦點。當(dāng)前模分復(fù)用(MDM)被廣泛關(guān)注，是有可能突破光纖香農(nóng)極限的重要研究方向之一。依據(jù)信息理論，少模光纖中每一個模式都可作為一個獨立的傳輸信道；若模式的非線性、噪聲等傳輸特性與單模光纖可比擬，則模分復(fù)用MDM容量與模式復(fù)用數(shù)量成正比。當(dāng)前報道的復(fù)用模式最多的MDM為少模光纖前四個最低階線偏振模，即基模LP₀₁，高階模LP₁₁、LP₂₁和LP₀₂模。2013年，美國貝爾實驗室報道的四模復(fù)用MDM系統(tǒng)實現(xiàn)了高達32bit/s/Hz的頻譜傳輸效率。該實驗采用多個普通單模摻鉺光纖放大器放大不同模式信號光，由于模式相關(guān)增益限制，其最大傳輸距離僅為177km。具有少模放大功能的高性能在線摻鉺光纖放大器仍是實現(xiàn)遠距離、實用化MDM系統(tǒng)的重要光子器件之一。研究結(jié)果表明，由不同空間模式場分布差異性產(chǎn)生的放大器模式增益不均衡(即模式相關(guān)增益)是影響MDM系統(tǒng)容量提升的關(guān)鍵要素；且當(dāng)復(fù)用線偏振模超過兩個后，少模光纖放大器的模式相關(guān)增益極難控制。2014年，南安普敦大學(xué)學(xué)者提出LP₂₁模雙向泵浦融合復(fù)雜纖芯鉺粒子摻雜設(shè)計方案，將支持四線偏模信號光放大的摻鉺光纖放大器模式相關(guān)增益控制在2dB左右。然而，目前支持四線偏振模信號光放大的摻鉺光纖放大器模式增益控制方案要求摻鉺光纖纖芯具有復(fù)雜鉺粒子摻雜設(shè)計，部分方案還需要同時采用高階泵浦模式(如LP₄₁模)。這些方案存在的問題是：基于改進化學(xué)氣相沉積法難以制備如此復(fù)雜設(shè)計的摻鉺光纖；高階泵浦模式傳輸不穩(wěn)定；基于同一摻鉺光纖實現(xiàn)四線偏振模信號光增益控制，由于模式增益競爭影響，各模式增益動態(tài)可調(diào)范圍有限，不利于克服MDM傳輸過程中的模式相關(guān)損耗等。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是設(shè)計一種四線偏振模信號光在線摻鉺光纖放大器，包括順序連接的第一模式復(fù)用模塊、第一摻鉺光纖、第二摻鉺光纖和第二模式復(fù)用模塊，第一摻鉺光纖的纖芯鉺粒子為環(huán)形摻雜，第二摻鉺光纖纖芯鉺粒子為中心摻雜，使離心模式信號光和中心模式信號光可分別在第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖中獲得增益。

本實用新型設(shè)計的一種四線偏振模信號光在線摻鉺光纖放大器，包括模式復(fù)用模塊和摻鉺光纖，具體為第一模式復(fù)用模塊、第一摻鉺光纖、第二摻鉺光纖和第二模式復(fù)用模塊順序連接，第一摻鉺光纖的纖芯鉺粒子為環(huán)形摻雜，摻雜環(huán)的內(nèi)徑為2r₁、摻雜環(huán)的外徑即為摻鉺光纖纖芯直徑，第二摻鉺光纖纖芯鉺粒子為中心摻雜，摻雜中心外徑為2r₂。所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖的纖芯半徑均為a＝4.67μm～12.8μm，r₁＝(0.45～0.75)a，r₂＝(0.25～0.65)a。所述第一摻鉺光纖的長度L₁＝1.0～4.5m,第二摻鉺光纖的長度L₂＝1.5～6.5m。所述第一摻鉺光纖與第二摻鉺光纖的數(shù)值孔徑均為NA＝0.10～0.20。所述第一摻鉺光纖與第二摻鉺光纖的纖芯直徑相對差異不超過10％。所述第一摻鉺光纖與第二摻鉺光纖的纖芯折射率相對差異小于5％。

第一泵浦模塊與所述第一模式復(fù)用模塊連接，第一泵浦模塊為前向泵浦模塊，其產(chǎn)生LP₁₁模泵浦光。

所述第一模式復(fù)用模塊由順序安裝的第一透鏡A、雙色分光鏡A和第二透鏡A組成，其中雙色分光鏡A反射泵浦光，透射四線偏振模信號光，雙色分光鏡A的鏡面與第一透鏡A、第二透鏡A的軸線成45度角。所述第二模式復(fù)用模塊由順序安裝的第一透鏡B、雙色分光鏡B和第二透鏡B組成，其中的雙色分光鏡B反射泵浦光，透射四線偏振模信號光，雙色分光鏡B的鏡面與第一透鏡B、第二透鏡B的軸線垂直。

所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖之間熔接連續(xù)。