[發明專利]一種多芯光纖通信系統以泵浦單元為中心的中繼光放大系統

有效

• 申請號: 202110490954.5
• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113300197B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 吳重慶;尚超;劉嵐嵐;王健
• 申請（專利權）人: 南京帕卓麗電子科技有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/00;H01S3/04;H01S3/0933;H04B10/294;H04B10/50
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 石磊

本發明公開了一種多芯光纖通信系統中以泵浦單元為中心的中繼光放大系統的結構，包括擴斑器、泵浦單元、摻雜光纖單元、縮斑器以及溫度控制單元；泵浦單元設置東西南北4方向的接口組，分別與其余4個器件或單元相連接；來自于多芯光纖輸入的光信號，經擴斑器變成了多根單芯光纖的空分多路信號引入泵浦單元，實現信號光與泵浦光的合路；合路的空分光信號經摻雜光纖單元獲放大后再返回泵浦單元，分離出放大的光信號，并送至縮斑器，由縮斑器將多根光纖的空分多路信號組合成一根多芯光纖的復合信號輸出；泵浦激光器為大功率激光器，采用集中泵浦、集中溫控與外置制冷方式；并與溫度控制單元相連，實現溫度的集中調控，提高泵浦效率，降低能耗與成本。

技術領域

本發明涉及光纖通信技術領域，尤其涉及一種多芯多模高速光纖通信系統的中繼光放大系統。

背景技術

隨著高速通信系統的發展，常規以波長為基本單元的光通道資源幾乎用盡，所謂多維通信(多芯、多模、角動量復用等)是下一步高速大容量通信系統的必然選擇。其中重要的發展方向之一，就是在一根光纖中采用多芯結構，而每一芯則采用多模式復用，這種實現多芯且多模的光纖，稱為多芯多模光纖。利用這種多芯多模光纖，單根光纖的傳輸容量大大增加，目前P比特(1015比特)1000公里的超長大容量通信系統已經進入實驗階段，預示著超大容量的多芯多模高速光纖通信系統(以下簡稱為多芯光纖通信系統)將進入商用階段。目前，已經有7芯多芯多模商用光纖提供，19芯光纖也進入現場試驗階段；然而在1000km的系統設計中，每80km增加一個中繼站，所以1000km的系統要經過12個左右的中繼站才可能實現。

在每一個中繼站上，光放大是最基本的功能。當光纖增加到十幾芯時，每根光纖都需要加增一個摻雜光纖放大器，可能達到10多個，這些放大器的布局、能耗和溫度控制就成了一個嚴重的問題。

首先是如何將這些眾多的放大器裝配在一起。一個思路是每個放大器單獨制作成一塊板，這就是傳統的結構思路。這種方法的缺點是泵浦源分散，每一個泵浦激光器都是一個獨立的蝶形封裝的半導體激光器，而這種封裝的激光器，不僅輸出功率上不去，一般只能達到500mW，電光轉換效率也低于30％，而且價格昂貴；同時，制冷器和測溫電阻是與激光器芯片封裝在一起的，制冷效率低，制冷功率每個都需要2W，而且每個激光器都需要單獨的調控系統，不便于供電管理和溫度調控。當激光器用量較少時，問題還不大，但當泵浦激光器數量增多的時候，比如當芯數達到7芯以上時，其泵浦激光器的數量將達到14只以上，當芯數達到19芯時，泵浦激光器數量可達38只。所以這種泵浦方式無論在泵浦光的電光轉換效率、還是制冷效率都不高，造成很大浪費；而且眾多的激光器管理不便，系統復雜。

當前，功率在數十瓦或者上百瓦以上的大功率泵浦激光器已有商品供應，而且其電光轉換效率已經達到50％，因此，采用單個或者少量的泵浦激光器即可實現對多根摻雜光纖的泵浦，而且采用專門的測溫系統和散熱系統，可以提高制冷效率和降低溫度控制的復雜度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多芯多模高速光纖通信系統的中繼光放大系統新結構，旨在解決現有技術中的多個小型泵浦激光器的光電轉換效率低、泵浦激光器制冷效率低等能耗大、以及多個泵浦激光器分別溫控和制冷電路復雜等技術問題。

為實現上述目的，本發明提供的一種多芯多模高速光纖通信系統(簡稱多芯光纖通信系統)以泵浦單元為中心和采用大功率激光器集中泵浦、外置制冷系統的中繼光放大系統，包括：