CN101908707B

CN101908707B - 光放大器和光放大方法

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Publication number: CN101908707B
Application number: CN2010101316592A
Authority: CN
Inventors: 乔立杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: CN101908707A; US8363311B2; US20100245986A1

Abstract

一种包含泵浦和反泵浦，以减少放大器增益随输入信号输入光功率变化的光放大器。反泵浦光的波长大于被放大的光信号的波长，以使得光信号作为所述反泵浦光的泵浦，由此产生在信号波长处的光损耗随信号功率的变化，所述变化减小放大器有效增益随信号功率的变化。为补偿因引入反泵浦而造成的增益损耗，可使用两级和三级放大方案。

Description

光放大器和光放大方法

技术领域

本发明与光放大器有关，更具体地说，是一种增益稳定光放大器和稳定光放大器增益的方法。

本发明参考并要求预申请(12/645,541)及(61/164,214)的优先权。

背景技术

在波分复用(WDM)光传输系统中，多个波长处的光信号被编码为数字信息流。这些编码后的光学信号或者光信道被合并在一起，并经过一系列的光纤段传输，所述光纤段构成WDM光纤网络的传输链路。在传输链路的接收器端，光信道被分开，每一光信道由不同的光探测器接收。

光信号在光纤中传输时会发生能量衰减，而为了正确解码发送器端在信道内的编码信息，又要求在接收器端保持不低于接收器灵敏度的光信道能量。为了放大在光纤中传播的光信号，沿着传输链路将光放大器部署在多个位置，称之为节点。通过把光信号功率放大到接近发送器端的初始光功率水平，光放大器延长了链路的最大可能长度，不同情况下，长度可达几百到几千公里。

掺铒光纤放大器(EDFA)是现代光纤通讯网络中使用的最具实用性的放大器类型之一。单独一个掺铒光纤放大器模块可同时放大近百个光学信道，因而大大降低了光网络的成本。EDFA最重要的组成部分是一段具有稀土元素，例如铒离子掺杂纤芯的活跃光纤。在运行时，掺铒光纤(EDF)受适当的泵浦，例如激光器(例如激光二极管)的激励，以形成铒离子能态之间的粒子数反转，所述铒离子组成EDF的增益介质。参考图1中所示的铒离子能级图10，在980纳米波长的泵浦光激励下，铒离子从基态⁴I_15/2跃迁到激发态⁴I_11/2。激发态上的离子又以5-10us的时间常数τ自发跃迁到亚稳态⁴I_13/2上。上述过程的结果是在能态⁴I_13/2和⁴I_15/2之间形成粒子数反转。

一旦发生粒子数反转，增益介质开始放大沿EDF芯部传播的，具有大约为1550nm+/-20nm的波长的光信号。所述光信号包含众多各自独立的信道。增益介质由与波长有关的增益系数表征，可从增益系数确定所述光信道的放大系数。在放大过程中，泵浦光被该增益介质吸收，该增益介质同时放大当前全部光信道。特定信道的放大系数取决于光功率，当前光信道的数目以及泵浦光的光功率。当信道数突然变化，例如增加、减少、或者路由部分光信道时，EDF的增益介质的增益系数也会改变，这影响其余光信道的放大系数。由于这一现象会影响光通信链路的系统可靠性和误码率(BER)，其是极其有害的。

为了减小对信号光功率的增益敏感度，人们开发了各种放大器增益稳定技术。目前为止，至少有两种技术可被应用。第一种技术包括监测光放大器的输入和/或输出的光功率水平，并使用电子反馈回路来调整光放大器的光泵浦水平，以补偿光增益变化。

图2是基于第一类技术的具有增益稳定电路21的现有光放大器20的方框图。输入到放大器20输入端口22的光信号被5％分光器23分光，分出的光导入光电二极管24中用来测量输入光功率水平。这一测量值将被用来产生所谓的“前馈”控制信号。波分复用器(WDM)25被用来将来自泵浦激光器二极管26的泵浦光与信号光合成后导入EDF 27。如前所述，光信号在EDF 27中得到放大。输出光信号被输出2％分光器28分光，分出的光使用光电二极管29来测量输出光功率，该测量值将被用来产生所谓的反馈控制信号。然后，放大的光信号被导向输出端口30。基于前馈和反馈控制信号，增益稳定路21调节泵浦激光器26的驱动电流，从而稳定放大器20的整体增益。

不幸的是，基于现有技术的稳定增益光放大器不能克服暂态增益起伏现象。图3是图2中所示的现有光放大器20的光增益的时间相关曲线31；当输入光功率如曲线32所示突然变化时，并且泵浦功率如曲线33所示被相应调整，放大器增益31仍然经历了上冲34和下冲35过程。增益的时间相关曲线31的上冲34和下冲35存在的基本原因之一是，如图1所示，铒离子能级⁴I_11/2和⁴I_13/2之间的5-10μs的有限跃迁时间τ。由于这一有效跃迁时间τ，即使光泵浦水平33能够在探测到输入功率32变化后立即得到调整，铒能级⁴I_13/2和⁴I_15/2间的粒子数反转也不会立即变化。因此，通常第一类技术存在暂态增益变化的固有缺陷，应用前馈和/或反馈控制信号很难克服暂态增益变化。

第二类增益稳定技术是试图使光放大介质本身具有恒定增益，这类技术通常被称为“增益钳制”。一个众所周知的现有的增益钳制方法是在放大器中形成激光谐振腔。作为参考，Kyo Inoue等人在“Gain-Clamped Fiber Amplifier witha Short Length of Preamplification Fiber”(Kyo Inoue，IEEE Photonics TechnologyLetters，v.11，No.9，1999)一文中描述了一种利用环形激光谐振腔的增益钳制光放大器。由于连续发射的激光的环腔光损耗与放大介质的环腔增益相等，使增益稳定。当环腔损耗保持恒定时，增益也保持恒定，因此粒子数反转保持恒定。不幸的是，暂态效应在基于激光的稳定增益放大器中仍然存在，因为暂态效应存在于激光谐振腔本身。在入射光功率急剧变化时能观察到激光谐振腔的暂态效应。此外，基于激光的增益稳定技术通常要忍受输出光信号中增大的光噪声的缺点。

另一个参考是Ahn等人在美国专利7,511,881“Amplified SpontaneousEmission Reflector-Based Gain-Clamped Fiber Amplifier”中所描述的增益钳制光纤放大器。Ahn等人的光放大器是通过使用耦合到反射镜的光学梳状滤波器(interleaver)，将放大的自发辐射(ASE)反射回放大器，使增益稳定。当输入信号功率增加时，ASE的光功率减少，并且，反之亦然，因此，当将ASE反射回放大介质时，增益稳定。不利的是，由于使用光学梳状滤波器在光谱上分离ASE和信号，损失大约一半的可用放大器带宽。

因此，基于现有技术不足以制造实用的，全宽带的，无暂态现象的，增益稳定的光放大器。相应地，本发明的目的正是为制作这样的放大器；特别的，一种光增益随信号功率变化很小的放大器。

发明内容

本发明提供一种用来放大具有信号波长和信号功率的光信号的光放大器，该光放大器具有放大增益，该光放大器包含：

掺杂稀土元素的光学介质；

使用泵浦光泵浦所述光学介质的光学泵浦，在所述光学介质内产生在信号波长处的光学增益，其中该增益与信号功率有关；和

使用反泵浦光泵浦所述光学介质的光学反泵浦，所述反泵浦光位于大于所述信号波长的反泵浦波长处，以产生在所述光学介质内的与信号功率有关的光学损耗，充分补偿与信号功率有关的光学增益，从而减小放大器增益随信号功率的变化。

另一方面，本发明也提供了一种减小在光放大器内的增益压缩的方法，所述光放大器用以放大具有信号波长和信号功率的光信号，所述光放大器具有稀有元素掺杂的光介质，以及用来在泵浦波长处泵浦所述光学介质的光学泵浦，以在所述光学介质内产生光学增益，其中，所述光学增益呈现伴随所述信号功率的第一变化。

该方法包含：

在大于光信号波长的反泵浦波长处泵浦所述光学介质，以产生伴随所述信号功率的光增益的第二变化，所述第二变化与所述第一变化充分互补，使得光波导放大器的增益压缩减小，其中，在所述反泵浦波长处的泵浦功率水平实质上与所述信号功率的暂态变化无关。

附图说明

图1是现有放大器的铒离子能级图；

图2是包含增益稳定控制电路的现有光放大器的原理框图；

图3是图2所示的光放大器光增益的时间关系曲线；

图4是本发明的铒离子能级图，显示了信号，泵浦及反泵浦光子之间的关系；

图5是根据本发明的单级光放大器的框图；

图6A和6B是计算得出的衰减和光学增益的曲线图，分别是在图5的光放大器内，在反泵浦波长处的不同泵浦水平下的信号功率的函数；

图7是有反泵浦光和没有反泵浦光时，图5所示的放大器的光学增益的暂态变化的时间曲线；

图8是根据本发明的三级放大器简图；

图9是本发明的三级放大器实施例的框图；

图10A和图10B是计算得出的，分别是图9所示放大器在反泵浦波长处，在零和非零泵浦功率下的光增益对信号功率关系曲线；

图11A和图11B分别是图10A和图10B中光增益对信号功率关系曲线的放大图；

图12是本发明的包含共用反泵浦光源的三级放大器的实施例示意图；

图13是本发明二级光放大器实施例示意图。

具体实施方式

虽然在本发明的讲解中使用了各种实施例，但这并不意味着本发明局限于这些实施例中。相反，本领域的技术人员应该理解，本发明包括各种替代，修正以及等效方案。

参考图4中的铒离子能级图40，波长为980nm的泵浦光子41将铒离子从基态⁴I_15/2激发到激发态⁴I_11/2。到⁴I_13/2状态的自发跃迁具有5-10μs的时间常数τ。通过释放信号光子43，铒离子可以从该状态回到基态⁴I_15/2，所述信号光子43与在1550nm处的另一信号光子42同相位，从而通过光子43的受激辐射放大信号光。另一方面，根据本发明，波长为1570nm的“反泵浦”光子44被引入。当铒离子回到基态⁴I_15/2时，铒离子吸收信号光子42后跃迁到⁴I_13/2。通过释放与1570nmnm处的反泵浦光子44同相位的另一反泵浦光子45，铒离子可以从该状态回到基态⁴I_15/2，如此，放大反泵浦光。换句话说，此时光信号作为反泵浦光的泵浦。在利用反泵浦光的低泵浦水平，以及高信号功率水平时，此过程占主导地位。

当掺杂有铒离子的光介质在980nm处受到泵浦时，在所述光介质内部产生1550nm处的光学增益。所述光学增益与1550nm处的信号功率有关。在较高的信号功率时，能级⁴I_13/2与⁴I_15/2之间的粒子数反转减少，因而光增益降低。这就是众所周知的增益压缩现象，并如上文所述是非常有害的。根据本发明，为减少增益压缩，提供光学反泵浦以利用反泵浦光泵浦所述光介质，所述反泵浦光位于大于信号波长的波长处(此处为1570nm)，并且处在预设的光功率水平。反泵浦光减少粒子数反转，从而减小光学增益。当信号功率增加时，信号开始起到对反泵浦光的泵浦作用，从而产生由反泵浦光引入的光损耗对信号功率的相关关系，以充分补偿光增益对信号功率的相关关系。其结果是降低了放大器增益随信号功率的变化，并减小了增益压缩。换而言之，在大于光信号波长的反泵浦波长处泵浦所述光介质，引起光增益随着信号功率的变化，所述变化与由泵浦引起的光增益的变化充分互补，借此，波导放大器内的增益压缩减小。

现在参考图5所示的本发明的光放大器框图。放大器50包含连续耦合的光隔离器51，标示为“LWDM”的反泵浦波分复用器(WDM)52，泵浦WDM(PWDM)53，掺铒光纤(EDF)54，用来过滤位于反泵浦波长处的光的长波截止滤波器(L-stop)55和另外一个(输出)光隔离器51。泵浦激光二极管56和“反泵浦”激光二极管57被用来分别利用泵浦和“反泵浦”光通过PWDM 53和LWDM 52泵浦EDF 54。使用中，耦合到输入端口58的光信号经由EDF 54传播，其中所述光信号依据泵浦条件被放大或衰减，并被引导至输出端口59。掺铒介质在泵浦和反泵浦光下对光信号的放大或衰减的量子机制已在前文中结合图4予以描述和解释。尽管图5中EDF 54是前向泵浦，后向泵浦和/或后向反泵浦(backward anti-pumping)也会达到同样效果。图5中反泵浦光与信号光同向传播，在后向反泵浦情况下，反泵浦光则与信号光反向传播。

上述的消除光放大器50的放大增益随信号功率变化的方法已由计算机仿真所证实，仿真所用软件是来自美国新浙西VPI公司的VPI TransmissionMaker^TM。图6A所示为EDF 54在泵浦激光二极管56的泵浦光功率为零时信号衰减曲线。绘示出在1570nm波长处，由反泵浦激光二极管57在不同的功率水平下泵浦EDF 54，衰减与信号功率的函数关系。仿真中使用的EDF 54为MP980，它是工业标准的EDF。图中分别绘出了“反泵浦”功率0mW(61A)，10mW(62A)和70mW(63A)的信号衰减。衰减曲线61A显示EDF 54中光信号的衰减，其中因为吸收饱和效应(absorption saturation effect)衰减减小。如曲线61A所示，当信号功率大约为-10dBm，和大于-10dBm时，吸收以高速率减少。大约+3dBm时，速率减缓，使得大约在+10dBm时，EDF出现饱和。10mW反泵浦光的出现引起在低信号功率子区域64内衰减的显著减小，如箭头65所示。在信号功率范围的高信号功率子区域66内光信号衰减的增加，如箭头67所示。如63A所示，在70mW反泵浦光作用下，衰减斜率进一步下降。因此，在子区域64内，衰减改变的主导机制是吸收饱和。而在子区域66内，信号光能量转化为反泵浦光能量占主导地位。通常情况下，适当选择注入到光泵浦的EDF 54反泵浦光的能量和波长，可以减少光增益随信号功率的变化。

现在来看图6B，显示出计算得出的光增益对信号功率的相关关系，所述信号功率为被泵浦激光二极管56泵浦EDF 54的信号功率。泵浦波长为980nm，泵浦光功率为500mW。绘示出在反泵浦波长1570nm处，由反泵浦激光二极管57在不同的功率水平下泵浦EDF 54，增益与信号功率的函数关系。曲线61B，62B和63B分别对应0mW，6mW和18mW的反泵浦光功率。可以看出，尽管同时观察到从42dB到12dB大幅的增益减小，18mW的反泵浦光的出现充分消除了伴随信号功率的大约20dB的增益变化，几乎完全消除了增益压缩效应。

将“反泵浦”激光器57引入本发明的放大器50的结果是稳定了放大器50的EDF 54的粒子数反转，也就消除了暂态增益变化。图7所示为放大器50在无反泵浦57和有反泵浦57的情况下，在同一比例下绘出的光增益的时间关系，两种情况下泵浦功率相同。在无反泵浦光时，当信号功率如曲线71所示变化时，光增益72大幅度变化。有利的是，一旦打开反泵浦激光二极管57，放大器50的光增益变化显著减小，如73所示。

本发明中，反泵浦波长处的泵浦功率水平与信号功率的暂态变化完全无关。或者说无需前馈或反馈信号，并且反泵浦功率水平保持恒定。对于具有预先设定的波长范围和/或预先设定的信号功率水平的光信号，为有效减少增益压缩，反泵浦波长和/或在所述反泵浦波长处的泵浦功率水平是预先设定的。上述参数的优化同时也会消除光放大器内的暂态效应和/或偏振烧孔效应，因为所述效应都和增益对信号功率水平的敏感度中潜在的反转粒子数变化有关。尽管如此，为进一步提高放大器50的性能，在放大器运行过程中，泵浦及反泵浦功率水平仍然可根据测量到的平均输入和/或输出功率进行调节。

泵浦激光器56的泵浦波长在980+/-20nm或1480+/-20nm范围内，反泵浦激光二极管57的反泵浦波长在1565到1620nm之间。通常情况下泵浦波长小于信号波长，但有时(例如多光子泵浦)泵浦波长也可能大于信号波长。对不同的掺杂材料，泵浦及“反泵浦”波长显然应有所不同。例如铒，镱和铊掺杂光介质都可以用作放大掺杂介质。在同一放大介质中可以包含不止一种掺杂物质。此外，不只是光纤，其他类型的光波导(例如平面波导)也可用于放大器中。更进一步，自由空间光放大器的放大系数也可以通过使用此处描述的“反泵浦”技术来稳定。

如图6B所示，由于反泵浦光降低了相当多的信号增益，单级放大器50的稳定增益只有12dB。为补偿被降低的增益，须使用多级光放大器。图8所示为一个本发明的典型的三级放大器80框图。放大器80包含具有段84A，84B和84C的掺铒光纤(EDF)，和两个泵浦WDM(“PWDM”)53，反泵浦WDM(“LWDM”)52，两个泵浦激光二极管56，以及“反泵浦”激光二极管57。控制电路88提供激光二极管56和57的驱动电流和温度稳定。在运行中，PWDM 53和LWDM 52被分别用来耦合来自泵浦激光二极管56和反泵浦激光二极管57的光。由输入端口58导入的输入光信号依次在EDF段84A，84B和84C连续地传播，到达输出端口59。连续连接的EDF段84A，84B和84C分别形成了放大器80的预先放大单元，增益补偿单元和末级放大单元。在EDF段84A和84C中，光信号被放大。而在EDF段84B中，由于利用来自于“反泵浦”激光二极管57的反泵浦光泵浦段84B，光信号被部分地衰减。激光二极管56和57的光功率可选择，以使得放大器80的总放大增益随信号功率的变化减小。一个L-波段的放大自发辐射(ASE)源可以被用来替换反泵浦激光二极管57。

图9所示为本发明三级光纤放大器90的实施例框图。放大器90包含输入端口58，输出端口59，EDF具有段84A，84B和84C，两个PWDM 53，一个四端口PWDM 93，一个LWDM 52，三个泵浦激光二极管56，和一个反泵浦激光二极管57。放大器90包括用于衰减反泵浦光的衰减器96，和用于阻塞反泵浦光的阻塞器55，三个隔离器51，用于使放大器90的频谱增益曲线平坦的增益平坦滤波器99，以及功率阱98。EDF段84A，84B和84C是连续地光耦合连接以使信号传播。PWDM53，93和LWDM用于耦合泵浦和反泵浦光导入到相应的EDF段84A，84B和84C。反泵浦衰减器96和反泵浦阻塞器55用来以泵浦和反泵浦光的不同的比例的光功率泵浦不同EDF单元段。用于驱动激光二极管56，57的控制电路没有在图9中示出。

放大器运行时，光信号耦合到输入端口58后，依次通过EDF段84A，84B和84C传播，在第一EDF段84A和第三EDF段84C中被放大，在第二EDF段84B中被部分地衰减。首位的两段EDF段84A和84B利用不同功率水平的反泵浦功率泵浦，第三段EDF段84C不使用反泵浦光泵浦。PWDM93用于与功率阱98协同工作，以阻隔前级泵浦光进入EDF段84B，激光器57被用来为EDF段84B提供泵浦。此举的目的是为了提供EDF段84A和84B的独立的可调泵浦水平。替代方案是，一个泵浦光衰减器97可以来替代激光二极管56，PWDM 93和功率阱98。但是，在这种情况下，第二EDF段84B的泵浦水平不能大于第一EDF段84A的泵浦水平。本领域技术人员可以理解，很多可选择的，达到独立地调节泵浦和反泵浦功率水平的目的的泵浦方案都是可行的。

图10A，10B分别是图9所示的放大器90在反泵浦波长处的泵浦功率为零和非零时的光增益对信号功率关系曲线。图10A，10B的数据是使用VPI^TM软件仿真的结果。仿真中所用的EDF光纤为MP980。包括泵浦光功率在内的放大器仿真参数列于下面表1中。

图10A，10B同时绘出了相应于段84A、84B和84C的三个放大/衰减阶段的增益对输入光信号功率曲线，分别对应84A(G-1st)，84B(G-2nd)和84C(G-3rd)。从中可以看出，利用反泵浦技术在相当程度上减小了增益压缩，整体上放大器的增益至少达25dB。

表1

在图9中的名称	描述	指标	单位
				LWDM(52)	L-波段WDM	C-波段/1570nm
PWDM(53)	泵浦WDM	C-波段/980nm
				L-LD(57)	1570nm激光器	7	mW
P-LD1(56)	980nm激光器	300	mW
				P-LD2(56)	980nm激光器	15	mW
P-LD3(56)	980nm激光器	200	mW
				EDF1(84A)	吸收系数4.5dB/m	13.1	m
EDF2(84B)	吸收系数4.5dB/m	17.5	m
				EDF3(84C)	吸收系数4.5dB/m	4.5	m
L-stop(55)	1570nm截止滤波器	50	dB
				GFF(99)	增益平坦滤波器
L-Att(96)	1570nm衰减器	13	dB

图11A，11B分别示出了计算得出的图10A和10B的光增益对信号功率的放大的关系曲线。图11A对应当反泵浦激光二极管57关闭时的状态，图11B对应当反泵浦激光二极管57打开时的状态。当反泵浦激光二极管57关闭时，光纤放大器90的增益压缩是大约15dB，反泵浦激光二极管57打开，使增益随信号功率的变化减小到1dB。由于本发明的方法直接稳定了反转粒子数，暂态现象和偏振烧孔效应因而被相应减少。

现在看图12，为共用单一反泵浦光源的三级放大器120的实施例示意图。三级光纤放大器120的三级分别标示为121A，121B和121C。一个1分3反泵浦分光器122和三个四端口波分复用器WDM 123被用来向放大器120的三个EDF段84A，84B及84C之间分配反泵浦光。四端口波分复用器WDM123被用来同时向各放大级导入来自激光器56的泵浦光。本例中其余所有光器件与图9中光放大器90相同。铒光纤EDF段84A，84B和84C分别对应121A级，121B级和121C级。121A和121C为放大级，121B为增益补偿级，或衰减级。在放大器120中。为更好的消减增益压缩效应，反泵浦光被耦合到全部三级中。

图13所示为一个简化的二级放大器130。二级放大器130含有两个放大级131A和131B，分别对应EDF段84A和84B。反泵浦激光二极管57发出的反泵浦光分别经由LWDM 52和长波衰减器(L-attenuator)96耦合进入两个放大级131A和131B。其余光器件与图12中放大器120所用器件相同。两个EDF段84A和84B分别由单独的两个激光器56泵浦。定向耦合器53设置于EDF段84A和EDF 84B之间，用来将泵浦光功率导入第二EDF段84B。如此，EDF段84A和EDF段84B为光耦合连接，以被不同光功率比例的泵浦光和反泵浦光所泵浦。作为替代方案，第二级EDF 84B也可以由另外一个独立的反泵激光二极管通过各自的LWDM(没有在此图中示出)提供泵浦。此外，在本发明的一个实施例中，第二EDF段84B的纤芯大于第一EDF段84A纤芯，以增加输入光功率范围，在所述范围内增益可保持稳定。为了进一步增大光功率范围，第二级EDF段84B可以利用光信号在其中按非波导模式传播的光学材料棒来代替。

前文对本发明一个或多个实施例的描述，只是出于对本发明进行描述或举例的目的。而不是要以准确，无遗漏的方式来披露本发明。有许多修改，变化可以用来达到前文所教导的方法相同效果。本发明涵盖范围应当由所附权利要求书而不是这些细节描述所限定。

Claims

1.光放大器，用于放大具有信号波长和信号功率的信号光，所述光放大器具有放大器增益，其特征在于，该光放大器包括：

光介质，掺杂有稀土元素；

光学泵浦，利用泵浦光泵浦所述光介质，以使得在所述光介质内部产生在所述信号波长处的光增益，其中所述光增益与所述信号功率有关；以及

光学反泵浦，利用反泵浦光泵浦所述光介质，所述反泵浦光位于大于所述信号波长的反泵浦波长处，以产生在所述光介质内部的光损耗对所述信号功率的相关关系，充分补偿所述光增益对所述信号功率的相关关系，并且由此减少所述放大器增益随信号功率的变化；其中，所述反泵浦波长处的泵浦功率水平与信号功率的暂态变化无关。

2.如权利要求1所述的光放大器，其特征在于，所述泵浦光具有小于所述信号波长的泵浦波长。

3.如权利要求1所述的光放大器，其特征在于，所述光介质为光波导。

4.如权利要求3所述的光放大器，其特征在于，所述光波导为光学纤维。

5.如权利要求1所述的光放大器，其特征在于，所述稀土元素为铒、镱和铊中的任意两者组合或三者组合。

6.如权利要求5所述的光放大器，其特征在于，

所述稀土元素为铒，

所述泵浦波长为980+/-20nm或1480+/-20nm,以及

所述反泵浦波长在1565nm到1620nm之间。

7.如权利要求3所述的光放大器，其特征在于，

所述光学泵浦和光学反泵浦是设置为，在运作中，所述反泵浦光与所述信号光同向传播，或反向传播，以及

所述光放大器还包含波分复用器，用于将所述反泵浦光和所述信号光耦合导入所述光波导。

8.如权利要求3所述的光放大器，其特征在于，所述光波导具有第一段和第二段，所述第一段和第二段为光耦合连接，以被所述泵浦光和所述反泵浦光的不同比例的光功率泵浦。

9.如权利要求8所述的光放大器，其特征在于，还包含设置于所述光波导的所述第一段和所述第二段之间的光衰减器，

所述光衰减器对所述泵浦光和所述反泵浦光有不同的衰减系数，以提供所述泵浦光和所述反泵浦光的光功率的不同比例。

10.如权利要求8所述的光放大器，其特征在于，还包含：

第二光学泵浦，利用所述泵浦光泵浦所述光波导，以及光学耦合连接到所述第二光学泵浦的定向耦合器，所述定向耦合器设置于所述光波导的第一段和第二段之间；

以使得所述泵浦光和所述反泵浦光的光功率比例在所述光波导的第一段和第二段内不同。

11.如权利要求8所述的光放大器，其特征在于，还包括：

第二光学反泵浦，利用所述反泵浦光泵浦所述光波导，以及光学耦合连接到所述第二光学反泵浦的定向耦合器，所述定向耦合器设置于所述光波导的第一段和第二段之间；

12.如权利要求8所述的光放大器，其特征在于，所述光波导还包含光学耦合连接到所述第二段的第三段，并且所述第三段为光耦合连接，以至少被所述泵浦光或所述反泵浦光之一所泵浦。

13.如权利要求12所述的光放大器，其特征在于，所述光波导的第一段、第二段和第三段是连续地光耦合连接的，以形成所述光放大器的前置放大部分，增益补偿部分和末级放大部分。

14.如权利要求1所述的光放大器，其特征在于，所述反泵浦光具有预设的功率水平。

15.如权利要求1所述的光放大器，其特征在于，所述光介质具有第一段和第二段，所述第一段和第二段为光耦合连接，以被所述泵浦光和所述反泵浦光的不同比例的光功率泵浦；并且所述第二段为用于所述信号光在其中按非波导模式传播的光介质棒。

16.一种在光放大器中减少增益压缩的方法，用于放大具有信号波长和信号功率的信号光，所述光放大器含有掺杂有稀土元素的光增益介质，和用于在泵浦波长处泵浦所述光增益介质的光泵浦，以产生所述光增益介质内的光增益，其中，所述光增益具有伴随所述信号功率的第一类变化；

其特征在于，所述方法包括：

在大于所述信号波长的反泵浦波长处泵浦所述光增益介质，以产生伴随所述信号功率的光增益的第二类变化，所述第二类变化与所述第一类变化充分互补，以使得所述光放大器的增益压缩减小，其中所述反泵浦波长处的泵浦功率水平与所述信号功率的暂时变化实质上无关。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在运行中，所述反泵浦波长和/或在所述反泵浦波长处的泵浦功率水平是预先设定的，以减小对于具有预设的波长范围和/或预设的信号功率范围的信号光的增益压缩。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述反泵浦波长和/或在所述反泵浦波长处的泵浦功率水平是可选择的，以使得所述光放大器内的暂态效应和/或偏振烧孔效应减小。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，

所述信号功率范围包括低功率子范围和高功率子范围，并且

所述反泵浦波长和/或所述反泵浦光功率水平是可选择的，以使得在所述泵浦波长处的对所述光增益介质的泵浦不存在时，在所述低功率子范围内的信号光的衰减减小，而在所述高功率子范围内的信号光的衰减增加。

20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括根据平均输入和/或输出信号功率适当调节所述反泵浦波长和/或所述反泵浦波长处的泵浦功率水平。