[發(fā)明專利]寬增益帶寬C波段光纖放大器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980056834.5
• 申請(qǐng)日: 2019-08-29
• 公開（公告）號(hào): CN112655122A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱本元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: OFS菲特爾有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01S3/067
• 分類號(hào): H01S3/067;H01S3/08;H01S3/10;H01S3/16
• 代理公司: 中國貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038
• 代理人: 杜文樹

一種光纖放大器，特別地被配置成在C波段光譜范圍的大范圍內(nèi)提供增益(即，優(yōu)選地在46?48nm的范圍內(nèi)提供至少42nm的增益帶寬)，其利用特殊設(shè)計(jì)的離散拉曼放大器與高反轉(zhuǎn)水平EDFA的組合來擴(kuò)展傳統(tǒng)EDFA C波段光放大器的增益帶寬，同時(shí)將增益波動(dòng)保持在可接受值以下。EDFA提供了高反轉(zhuǎn)水平的工作，并且專用的離散拉曼放大器(sDRA)元件具有被選擇以保持在“小增益”狀態(tài)內(nèi)的工作的特定參數(shù)(色散、長度、有效面積)，同時(shí)還擴(kuò)展了增益帶寬的長波長邊緣并減少了由EDFA分量引起的增益波動(dòng)。

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求在2018年8月30日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?2/725,029的權(quán)益，并通過引用將其在此并入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于光纖的光放大器，更具體地說，涉及摻鉺光纖放大器(EDFA)，其被配置成使用特殊設(shè)計(jì)的光纖拉曼放大器在C波段光譜范圍的大范圍內(nèi)提供增益，以擴(kuò)展增益帶寬并將增益波動(dòng)減小到可接受的水平。

現(xiàn)有技術(shù)

EDFA由于在高功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)、低噪聲系數(shù)(NF)方面的優(yōu)越性能而被廣泛部署在光纖通信系統(tǒng)中。典型的現(xiàn)有技術(shù)C波段EDFA在1528-1565nm的光波長范圍內(nèi)工作(也被表示為約37nm量級(jí)的增益帶寬)。下一步，對(duì)于諸如電信的應(yīng)用，將C波段EDFA的增益帶寬增加到至少42nm，并且優(yōu)選地增加到46-48nm(即，將波長范圍擴(kuò)展到大約1525-1573nm)是很重要的。在其上可以實(shí)現(xiàn)可接受水平的增益的這個(gè)附加的10nm左右的帶寬允許增加傳輸系統(tǒng)的容量、降低系統(tǒng)成本、允許使用自適應(yīng)信號(hào)調(diào)制格式等。

雖然可以通過例如改變?cè)鲆婀饫w中的摻雜劑濃度來擴(kuò)展EDFA增益帶寬，但結(jié)果是在不同的各個(gè)波長下提供的增益量的不均勻性(稱為“增益波動(dòng)”)顯著增加，可能增加到常規(guī)增益平坦濾波器(GFF)不能補(bǔ)償增益變化的水平。這種擴(kuò)展增益帶寬的方法必然降低功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)并增加噪聲系數(shù)(NF)，這兩者都與期望的系統(tǒng)要求相反。

擴(kuò)展C波段光放大器的增益帶寬的另一種方法是利用傳統(tǒng)的離散拉曼放大器(DRA)來代替EDFA。雖然提供了擴(kuò)展的增益帶寬，但是已知DRA具有比EDFA更低的PCE和更高的NF，并且還易受其他技術(shù)問題的影響，例如與雙瑞利散射相關(guān)聯(lián)的多徑干擾(MPI)以及與DRA結(jié)構(gòu)中使用的光纖的相對(duì)小的有效面積相關(guān)聯(lián)的非線性影響。分布式拉曼放大器(其利用原位傳輸光纖代替如在離散拉曼放大器中提供的單獨(dú)的“增益光纖”)以及基于EDFA與分布式拉曼放大器的組合的各種類型的“混合”光纖放大器已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)仍然表現(xiàn)出與安裝相關(guān)的實(shí)際問題。例如，存在與接合和安全問題以及依賴原位傳輸光纖作為分布式拉曼放大器的放大介質(zhì)相關(guān)的已知問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決了本領(lǐng)域中存在的需求，本發(fā)明涉及基于光纖的光放大器，并且更具體地，涉及摻鉺光纖放大器(EDFA)，該EDFA被特別地配置為使用特別設(shè)計(jì)的離散拉曼放大器與高反轉(zhuǎn)水平EDFA的組合來在C波段光譜范圍的大范圍內(nèi)提供增益，以擴(kuò)展C波段光放大器的增益帶寬，同時(shí)將增益波動(dòng)保持在可接受值以下。

根據(jù)本發(fā)明的原理，提出了一種基于光纖的寬增益帶寬C波段光放大器，其利用(在高反轉(zhuǎn)水平下工作的)EDFA，該EDFA是由具有特定參數(shù)的專用(specialized)的離散拉曼放大器(sDRA)元件實(shí)現(xiàn)的，該特定參數(shù)被選擇以增加C波段的長波長邊緣處的增益，同時(shí)還減小了由于在相對(duì)高的反轉(zhuǎn)水平下工作的EDFA產(chǎn)生的增益波動(dòng)。本發(fā)明的sDRA組件例如通過使用相對(duì)較短長度的光增益光纖來保持在“小增益”狀態(tài)(例如，不大于4dB的平均增益)下工作。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)小于大約6km(優(yōu)選地小于4km，并且更特別地在大約2-4km的范圍內(nèi))的長度將增益維持在“小增益”狀態(tài)內(nèi)。除了使用小長度的光增益光纖之外或者代替使用小長度的光增益光纖，可以通過控制泵浦功率(即，相對(duì)低的功率)和/或光纖本身的拉曼增益系數(shù)，將sDRA配置成在“小增益”狀態(tài)下工作。