CN104583823B - 多芯光纤放大器及其与多模式光纤的耦合 - Google Patents

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Abstract

一种设备包含多芯光纤(16)及第一光学耦合器(18)、第二光学耦合器(20)及第三光学耦合器(22)。所述多芯光纤(16)经稀土掺杂以响应于其光学抽吸提供光学放大。所述第一光学耦合器(18)经配置以将第一多模式光纤(12)端耦合到所述多芯光纤(16)的端。所述第二光学耦合器(20)经配置以将第二多模式光纤(14)端耦合到所述多芯光纤(16)的另一端。所述第三光学耦合器(22)经配置以将泵光源光学地耦合到所述多芯光纤(16)。

Description

多芯光纤放大器及其与多模式光纤的耦合
本申请案主张2012年8月24日由Nicolas K.Fontaine及Roland Ryf申请的美国临时申请案61/692,735的权利。
技术领域
本发明一般涉及一种光学放大器和使用光学放大器的方法及设备。
背景技术
此章节介绍可有助于促进更好地理解本发明的多个方面。因此，此章节的陈述将以此意义来阅读且不应被理解为关于何为现有技术或何并非现有技术的承认。
在许多光学通信系统中，数据调制光学载波经历光学发射器与光学接收器之间的放大。一种类型的光学放大涉及经数据调制光学载波从光学信号到电信号的转换及对应电信号返回到光学信号的再转换。此转换及再转换序列通常被称作光学-电-光学(OEO)类型的信号处理。另一类型的光学放大涉及光域中的经数据调制光学载波的放大，而无任何类型的OEO信号处理。此后一类型的光学放大通常被称作全光学放大。全光学放大已使用被抽吸的掺杂稀土剂且使用经抽吸以造成拉曼(Raman)型光学处理的光学波导而执行。
在长距离光学通信系统中，通常需要OEO和/或全光学放大来补偿无源光学传输光纤中的经数据调制光学载波的衰减。
发明内容
第一设备的实施例包含多芯光纤和第一光学耦合器、第二光学耦合器及第三光学耦合器。多芯光纤经掺杂稀土以响应于其光学抽吸提供光学放大。第一光学耦合器经配置以将第一多模式光纤端耦合到所述多芯光纤的端。第二光学耦合器经配置以将第二多模式光纤端耦合到所述多芯光纤的端。第三光学耦合器经配置以将泵光源光学地耦合到多芯光纤。
在第一设备的一些实施例中，所述设备可进一步包含一或多个光学泵激光器，所述光学泵激光器光学地连接到第三光学耦合器且经配置以在多芯光纤中产生光学放大。在一些此类实施例中，第三光学耦合器经配置以将多芯光纤的每一光学芯的相邻端面耦合到对应泵光源。在任何此类实施例中，所述设备可进一步包含连接在所述一或多个光学泵与所述多芯光纤之间的偏光扰乱器。在任何此类实施例中，第三光学耦合器可经配置以将泵光从所述一或多个泵激光器优先地或主要地传输到多芯光纤的光学芯的附近端面的真子集。
在第一设备的任何实施例中，所述设备可进一步包含光学衰减器。光学衰减器经配置以依非普通地取决于光在多模式光纤中的一者中的光学传播模式的方式调整在所述多芯光纤的相邻端与所述多模式光纤的一者之间传输的光的强度。
在第一设备的任何实施例中，多芯光纤可为其中三个光学芯彼此大约等距的三芯光纤。
在第一设备的任何实施例中，多芯光纤可具有光学芯的不相交第一集合及第二集合。第一集合是由一或多个光学芯形成。第二集合是由分布在圆圈上且位于第一集合周围的奇数个光学芯形成。
第二设备的实施例包含多模式光纤的一系列跨段及多个全光学放大器。在所述系列中，多模式光纤的跨段经端连接以形成全光学通信线路。每一全光学放大器端连接所述跨段的对应相邻对。每一全光学放大器包含掺杂有稀土元素以响应于被光学抽吸而提供光学放大的多芯光纤。
在第二设备的一些实施例中，跨段的每一相邻对可由全光学放大器中的一者端连接。
在第二设备的任何实施例中，全光学放大器中的个别者可包含经连接以光学地抽吸其中的多芯光纤的一或多个光学泵。在一些此类实施例中，全光学放大器中的一或多者可包含连接在所述一或多个光学泵与其中的多芯光纤之间的偏光扰乱器。
在第二设备的任何实施例中，全光学放大器中的一者可包含光学衰减器，所述光学衰减器经配置以依取决于所述对应相邻对的跨段中的一者中的光的光学传播模式的方式衰减。
在第二设备的任何实施例中，多芯光纤中的某个多芯光纤可具有经定位彼此大约等距的三个光纤芯。
在第二设备的任何实施例中，个别多芯光纤可具有光学芯的不相交第一集合及第二集合。第一集合是由光学芯中的一或多者形成，且第二集合是由位于圆圈上且位于第一集合周围的奇数个光学芯形成。
方法的实施例包含接收及放大的动作。接收动作包含在经稀土掺杂多芯光纤的端处，从多模式光纤接收光学信号流。放大动作包含在经稀土掺杂多芯光纤中放大已接收的光学信号流。
在所述方法的一些实施例中，所述方法可进一步包含从所述多芯光纤的端，将所述已放大的光学信号流传输到第二多模式光纤。
在上述方法的任何实施例中，放大动作可包含用一或多个泵激光器光学地抽吸多芯光纤以在其中产生光学放大。
在所述方法的任何实施例中，所述方法可进一步包含第二接收动作及第二放大动作。第二接收动作包含在另一经稀土掺杂多芯光纤的端处，响应于所述传输动作而从另一多模式光纤接收光学信号流。第二放大动作包含在所述另一经稀土掺杂多芯光纤中放大所述已接收的光学信号流。
在所述方法的一些实施例中，所述方法可进一步包含以基于多模式光纤中的一者中的光的光学传播模式非普通地调整强度的方式光学地衰减在多芯光纤与多模式光纤中的一者之间传达的光。
附图说明
图1A、1B及1C是示意地说明用于光学通信系统的光纤放大器(例如，经稀土掺杂放大器)的实施例的框图，在光学通信系统中，多模式光纤(MMF)及具有非普通不同的侧向强度分布的光学传播模式载送经数据调制光学流；
图2是图1A到1C中所示的多芯光学放大器光纤的横截面的示意说明；
图3是图1A到1C的实例三芯光光学放大器光纤的端面的横截面图，其定性地说明三个光学芯的光学传播模式与端耦合输入或输出多模式光纤(MMF)的光学传播模式之间的重叠；
图4提供图1A到1C的具有不同数目个光学芯的多芯光学放大器光纤的替代实例的端面的示意横截面图A到F；
图5A、5B及5C分别是示意地说明图1A、1B及1C的全光学放大器的特定实施例的框图；
图6是说明光学衰减器的前视图，所述光学衰减器可用于图5A到5C的全光学放大器的一个实例中的模式均衡，在全光学放大器中，放大LP01、LP11x及LP11x光学传播模式的光；
图7是说明具有传输MMF的跨段及一或多个全光学放大器(例如，根据图1A到1C和2的全光学放大器中的一或多者)的全光学通信系统的框图；
图8是示意地说明以多个光学传播模式操作用于光学信号流的光学放大器的方法(例如，操作图1A到1C和2中示意地说明的光学放大器的方法)的流程图。
在图及正文中，相同参考数字指结构和/或功能上类似的元件。
在图中，可夸大一些特征的相对尺寸以更加清楚地展示其中说明的结构中的一或多者。
在本文中，由图和说明性实施例的详细描述更加充分地描述各个实施例。然而，本发明可以各种形式体现且不限于在图和说明性实施例的详细描述中描述的特定实施例。
具体实施方式
在本文中，多模式光纤具有单个光学芯及相邻光学包层，所述单个光学芯及相邻光学包层经配置以在光学通讯波长下引导一组光学传播模式。所述集合包含具有非普通的不同侧向光强度分布(即，相差一个以上比例因子的分布)的模式。通常，多模式光纤本质上是轴对称的。
在本文中，多芯光纤在光学包层中具有多个不相交光学芯。在多芯光纤中，光学芯中的个别光学芯及相邻光学包层可引导一或多个光学传播模式。归因于多个不相交光学芯的存在，多芯光纤并未关于光纤的轴线轴向对称。
下文描述的实施例中的一些提供可用于放大端耦合的多模式光纤的光的有利全光纤放大器。在实施例中的各者中，发生光学放大的光纤是多芯光纤。此多芯光纤可实现改善的传播控制，使得放大器的光学增益对将放大的光的光学传播模式的相依性低于一些其它光纤放大器。
图1A到1C说明全光学放大器10A、10B、10C(即，经稀土掺杂光纤放大器)的相应第一、第二及第三实施例。每一光学放大器10A到10C经配置以从端耦合输入多模式光纤(MMF)12的N个对应光学传播模式的集合接收光并放大所述光。全光学放大器10A到10C可经配置以将已放大的光传输到端耦合输出MMF 14的N个对应光学传播模式的集合。耦合到光纤放大器的光学传播模式的每一此集合包含具有非普通不同侧向光强度分布(即，相差一个以上比例因子的分布)的光学传播模式。每一此集合的N个光学传播模式可并行载送N个或更少独立的数据调制光学流，例如，每个模式及每个波段载送一个流。输入MMF 12及输出MMF14的对应光学传播模式的集合可包含相同和/或不同光学传播模式，例如，LP01、LP11x及LP11y模式。
光学放大器10A到10C中的每一者包含多芯光学放大器光纤16和第一光学耦合器18及第二光学耦合器20。光学耦合器18、20将多芯光学放大器光纤16的端面耦合到输入MMF12和/或输出MMF 14的端面，且将多芯光学放大器光纤16耦合到向前和/或向后传播泵光的光源。光学放大器10A到10C的一些实施例还可包含指向前光学泵22和/或指向后光学泵24，例如，用于经稀土掺杂光纤的激光泵或其它合适的泵光源。
多芯光学放大器光纤16具有如图2中示意地说明般嵌入在光学包层基质28中的N个光学芯261到26N。整数N通常大于或等于3。个别光学芯261到26N可具有高于光学包层材料28的光学折射率，使得个别光学芯261到26N可沿着其引导光。光学芯261到26N是以固定或纵向变化侧向图案分布在光学包层28中，例如，所述图案可绕多芯光学放大器光纤16的轴线旋转。光学芯261到26N可充分侧向分开使得每一个别光学芯261到26N已引导并不实质上重叠剩余光学芯261到26N的模式。替代地，光学传播模式可实质上与N个光学芯261到26N中的一个以上光学芯重叠。
替代地，光学芯261到26N中的个别光学芯可为管状芯。在此类光学芯261到26N中，光学折射率在居中于特定光学芯261到26N的轴线上的管状区域中具有的值高于光学包层基质的相邻部分中。在此类管状区域的内部及外部，光学折射率具有较低值，例如，两个区域均可具有光学包层基质的值的光学折射率。在此类管状区域的厚度内，光学折射率可恒定或可随着相距管状区域的轴线的径向距离而变化。
多芯光学放大器光纤16掺杂有一或多种类型的掺杂剂原子28以响应于光学抽吸而支持光学放大。例如，掺杂剂原子28可包含稀土掺杂剂原子，例如，铒、铥、镨和/或镱或用于响应于光学抽吸产生光学放大的另一常规已知掺杂剂。
掺杂剂原子28可在光学芯261到26N中和/或光学包层基质28中的多芯放大器光纤16中具有各种分布。在各种实施例中，此类掺杂剂原子28可集中在光学芯261到26N中和/或与光学芯261到26N相邻的光学包层区域中。因为已接收光的强度通常在光学芯261到26N中及附近较大，所以多芯光学放大器光纤16中的掺杂剂原子28的此类有限分布可提供更有效率的光学放大。
个别光学芯261到26N可以侧向图案配置和/或位于多芯光学放大器光纤16中以支持多芯光学放大器光纤16到MMF 12、14的对应光学传播模式的选定集合的有效率的端耦合。特定地说，所述N个光学芯261到26N的端面可经定位及对准以由将放大的光信号的非普通图案照明，所述光信号是接收自输入MMF 12。每一非普通图案通常例如经由非普通光斑图案激发多芯光学放大器光纤16中的相对正交光学传播模式的线性组合。又，所述N个光学芯261到26N的端面中的一或多者可经定位及对准以由来自光学泵22、24的泵光图案(例如，所述泵光的一或多个光斑的图案)照明。多芯光学放大器光纤16的端面上的此类光图案的对准和/或图像放大可经选择性地设置以减小由光纤放大器10A到10C产生的光学增益中的光学传播模式相依性。
图3中示意地说明可光学地端耦合到低光学指数对比度的几个模式的光纤(FMF)12的三个对应传播光学模式的三芯光学放大器光纤16的配置。在此实例三芯光学放大器光纤16中，光学芯261到263可具有大约相同直径及大约相同光学折射率，且可绕三芯光学放大器光纤16的轴线大约等距且对称地定位。
在图3中，由交叉阴影区域示意地说明FMF 12的近似光学传播模式(即，线性偏光LP01、LP11y及LP11x模式)的侧向强度分布，且由虚线指示三个光学芯261到263。每一交叉阴影区域示意地说明三芯光学放大器光纤16的端耦合端面处的FMF 12的LP模式中的对应模式的高光强度区域。特定地说，板A、B及C示意地说明三芯光学放大器光纤16的端面上分别由LP01模式、LP11y模式及LP11x模式产生的高强度照明区域。
板A到C说明三芯FMF 12的个别LP模式到多芯光学放大器光纤16的端面处的光学芯261、262、263的光学耦合取决于光学芯261到263的内芯分隔及芯直径。此结论定性地暗示FMF 12的LP模式到由三个光学芯261、262、263引导的光学传播模式的光学耦合也应取决于所述内芯分隔及芯直径。事实上，光学耦合的此类相依性通常应为模式相依性。出于所述原因，界定三芯光学放大器光纤16的几何参数的一些选择可提供关于FMF 12的LP01模式、LP11y模式及LP11x模式到三芯光学放大器光纤16的端耦合的插入损失的低模式相依性。
在一个实例中，三个光学芯261到263中的每一者具有大约12.4微米的芯直径及大约29.4μm的芯到芯间距，且可具有具备关于光学包层基质的大约0.27％的光学折射率对比度的阶跃折射率分布。芯到芯分隔及芯直径的这些值例如还可在三芯光学放大器光纤16的一些其它实施例中由大约相同系数按比例调整到较小值。此外，透镜系统可用以使用减小模式相依插入损耗的放大率或缩小率将来自FMF 12的输出端面的光成像到三芯光学放大器光纤16的输入端面上。
图4说明图1A到1C中的光纤放大器10A到10C的多芯光学放大器光纤16的六个实例的N个光学芯261到26N的特殊侧向图案A、B、C、D、E、F。在这6个实例中，N个个别光学芯可具有大约相同大小、形状及光学折射率。
在特殊侧向图案A、B、C、D、E及F中，多芯光学放大器光纤16具有位置经由圆点指示的3、6、8、10、12及15个相应光学芯261到26N。
图4还展示连接每一特殊侧向图案A到D的N个光学芯261到26N的不相交子集的成员的虚拟线段。在个别子集中，成员光学芯261到26N在多芯放大器光纤16中具有简单的几何关系。个别子集的成员光学芯261到26N位于具有奇数个顶点的虚拟及大致规则多边形(即，如由线段指示的多边形)的顶点处。此处，单个顶点对象被视为退化多边形。在特殊侧向图案中，特殊侧向图案B到F具有多个此类多边形，所述多边形通常大约同心且可例如居中于多芯光学放大器光纤16的轴线上。
因此，在特殊侧向图案B到F中，由N个光学芯261到26N形成两个或两个以上不相交子集。子集中的第一者位于多芯光学放大器光纤16及一或多个其它子集中心，其中每一此其它子集是由沿着圆圈布置且包围第一子集的奇数个间隔相等的光学芯形成。在其它实施例中，N个光学芯261到26N的其它侧向图案还可具有此类特殊形式，其中数字N是较大的。
申请人相信N个光学芯261到26N的此类特殊侧向图案是用于给图1A到1C的光学放大器10A到10C提供有利性质。特定地说，如果多芯光学掺杂放大器光纤16的N个光学芯261到26N是以此类特殊侧向图案布置，那么申请人相信，按光纤放大器10A到10C的所得增益中的低光学传播模式相依性，例如，将多芯光学掺杂放大器光纤16端耦合到输入MMF 12和/或输出MMF 14可为可能的。
例如，如果输入MMF 12及输出MMF 14具有低的光学芯包层对比度(即，在光学折射率中)，那么相信特殊侧向图案A、B、C、D、E及F有利于分别将多芯光学掺杂放大器光纤16端耦合到LP光学传播模式的以下相应集合：
{LP01,LP11x,LP11y}，即，3个LP模式的集合；
{LP01,LP02,LP11x,LP11y,LP21x,LP21y}，即，6个LP模式的集合；
{LP01,LP02,LP11x,LP11y,LP21x,LP21y,LP31x,LP31y}，即，8个LP模式的集合；
(LP01,LP02,LP11x,LP11y,LP21x,LP21y,LP31x,LP31y,LP12x,LP12y}，即，10个LP模式的集合；
(LP01,LP02,LP11x,LP11y,LP21x,LP21y,LP31x,LP31y,LP41x,LP41y,LP12x,LP12y}，即，12个LP模式的集合，以及
(LP01,LP02,LP03,LP11x,LP11y,LP21x,LP21y,LP31x,LP31y,LP41x,LP41y,LP12x,LP12y,LP22x,LP22y}，即，15个LP模式的集合。
如这些实例说明，多芯光学掺杂放大器光纤16的光学芯261到26N的数目N可对应于光正被光学地放大的端耦合MMF 12、14的LP模式的数目。
图5A、5B及5C说明图1A、1B及1C的相应全光学放大器10A、10B及10C的特定实施例10A'、10B'及10C'。全光学放大器10A'到10C'包含如图1A到1C中所示的第一光学耦合器18及第二光学耦合器20以及泵光源22、24中的一或两者的特殊实施例。
在图5A到5C中，第一光学耦合器18及第二光学耦合器20可任选地包含一或多个透镜系统(L)，所述透镜系统(L)用于校准和/或成像接收自MMF 12、14、多芯光学放大器光纤16和/或泵光源22、24的光。此成像可使来自输入MMF 12的光和/或来自泵光源的泵光的照明束与多芯光学放大器光纤16的光学芯261到26N更有效率地对准。
在图5A到5C中，第一光学耦合器18及第二光学耦合器20中的一或多者可任选地包含经配置以均衡光纤放大器10A'到10C'的总增益的光学掩模(OM)。此(此类)光学掩模(OM)可提供入射光束的空间变化相位和/或振幅滤波。滤波可经配置以依非普通地取决于光在端面与光学掩模OM相邻的输入多模式光纤12或输出多模式光纤14中的光学传播模式的方式衰减入射光。例如，归因于相消性光学干涉，此模式相依衰减可产生于光学掩模OM自身中或可产生于接收由光学掩模OM处理的光的光纤16、14中的一者处或之中。
在光学耦合器18、20中的一或两者的一些实施例中，可选光学掩模OM可包含一或多个波长相依滤波器。例如，此滤波器的频谱相依性可用来提供频谱增益平坦化。
在一些实施例中，光学耦合器18、20中的一或两者还可包含光学隔离器。例如，此(此类)光学隔离器可位于输入MMF 12和/或输出MMF 14与相邻光学耦合器18、20的双色组合器或分离器(DC/S)之间的光学自由空间路径中，和/或光学隔离器可位于输入MMF 12或输出MMF 14与多芯光学放大器光纤16的附近端之间的光学自由空间路径中。
在图5A到5C中，第一光学耦合器18及第二光学耦合器20中的某个光学耦合器可包含2x1全光学耦合器，所述2x1全光学耦合器经配置以接收由光学泵22、24中的附近光学泵输出的光和由输入MMF 12或多芯光学放大器光纤16的附近端面输出的光。此2x1光学耦合器可为常规已知的2x1光学耦合器，例如，2x1光学功率耦合器(OC)或双色光学组合器或分离器(DC/S)。
在图5A到5C中，指向前的泵光源22和/或指向后的泵光源24可包含偏光扰乱器及泵激光器。此(此类)偏光扰乱器PS可随机化接收自对应泵激光器PL的光的偏光，使得泵光更有效率地激发多芯光学放大器光纤16中的稀土掺杂剂原子以(例如)减小偏光相依性。此偏光扰乱器PS可(例如)由对应泵激光器PL组合在不同时间发射的光，例如，在分开所述泵激光器的时间相干性时间以上的时间发射的光。
在图5A到5C中，指向前的泵光源22和/或指向后的泵光源24可包含多个激光光源，所述激光光源的输出光束在空间上由光学耦合器(OC)(例如，光纤束)组合以形成具有非普通横截面的泵光束。特定地说，泵光束可经组合使得附近光学耦合器18、20在多芯光学放大器光纤16的附近端面上形成泵光的特殊光斑图案。此特殊光斑图案可经配置使得泵光优先地照明多芯光学放大器光纤16的N个光学芯中的一个、一个以上或全部光学芯的端面。在稀土掺杂剂原子优先地分布在其中的光学芯261到26N中和/或附近的实施例中，泵照明在多芯光学放大器光纤16的端面上的空间分布可增加抽吸效率。在一些此类实施例中，可能无必要照明光学芯261到26N中的全部N个光学芯的端面，因为多芯光学放大器光纤16的光学芯261到26N实质上光学耦合。
图6说明光学衰减器掩模(AM)的实例，所述光学衰减器掩模(AM)可用于图5A到5C的全光学放大器10A'到10C'的实施例中的光学模式均衡，在所述全光学放大器中，放大LP01、LP11x及LP11x光学传播模式的光。光学衰减器掩模具有两个不相交区域，即，DK区域和LT区域。在图6中，DK区域是由交叉阴影指示的圆盘状区域，且LT区域是光学衰减器掩模AM的面的剩余部分。
在图6中，虚线区域指示相应LP01、LP11x及LP11x光学传播模式在光学衰减器AM的输入面上具有大光强度的区。对于这3个LP模式，大光强度的区域非常不同地与光学衰减器掩模AM的DK区域和LT区域重叠。例如，只有LP01光学传播模式与DK区域具有实质重叠。
在一个实施例中，光学衰减器掩模AM是空间变化的振幅掩模，所述掩模的DK区域提供强的光学衰减且LT区域提供相对弱得多的光学衰减。因为只有LP01光学传播模式在DK区域上具有大光强度，所以光学衰减器掩模的此实例将提供模式均衡，其中LP01光学传播模式的强度相对于所述两个LP11光学传播模式的强度有所衰减。
在替代实施例中，光学衰减器掩模AM是空间变化的相位掩模，所述掩模的DK区域及LT区域提供相差大约180度的相对相位的相位调制。因为只有LP01光学传播模式在DK区域上具有大光强度，所以光学衰减器掩模的此实例将再次提供模式均衡，其中LP01光学传播模式的强度相对于两个LP11光学传播模式的强度有所衰减。特定地说，LP01光学传播模式的光的干涉(其已透射通过光学衰减器掩模AM)将显著相消。例如，此干涉可(例如)取决于光学衰减器掩模AM的位置而发生于多芯光学放大器光学16或图5A到5C的输出MMF 14中。另一方面，此干涉不应显著地衰减LP11光学传播模式的光，因为此光只实质上穿过光学衰减器掩模AM的LT区域。
图7说明全光学通信系统2，其具有传输MMF的(M+1)个跨段S1、S2、……、S(M+1)；一或多个全光学端连接器101、102、……、10M；光学数据发射器4，其将电数据流转换为光学数据流；及光学数据接收器6，其将光学数据流转换为电数据流。在各个实施例中，整数M可为1或可大于1。跨段S1到S(M+1)可为例如相同类型的MMF(例如，大致传播光学传播模式的相同集合的MMF)的跨段。跨段S1到S(M+1)经端连接在一起以经由全光学端连接器101、102、……、10M在光学数据发射器4与接收器6之间形成全光纤传输线路。光学端连接器101到10M中的一或多者包含如图1A到1C和2中说明的全光纤放大器10A到10C。例如，所述全光学放大器可端连接到MMF的一对相邻跨段的端面。
图8示意地说明用于操作全光纤放大器以放大由多模式光纤的多个光学传播模式载送的光学信号的一或多个并行流的方法30。方法30可用以操作图1A到1C、2和5A到5C的全光学放大器10A到10C、10A'到10C'中的任一者。
方法30包含在经稀土掺杂多芯光纤(例如，图1A到1C的多芯光学放大器光纤16)的端面处从多模式光纤(例如，图1A到1C和5A到5C的输入MMF 12)的端面接收一或多个光学信号流(步骤32)。所述一或多个流通常包含经由所叙述的多模式光纤的光学传播模式的集合载送的经光学数据调制的载波。光学传播模式的集合可载送一个波段中的光学信号或可载送一系列非重叠波段中的光学信号，以(例如)实施波分复用。所述集合的不同光学传播模式具有非普通不同的光强度和/或相位横截面分布。特定地说，所述集合包含是MMF的相对正交模式的光学传播模式。所述集合的光学传播模式中的一些具有非普通不同侧向强度分布(即，相差一个以上标度变换)和/或不同角动量本征值。
方法30包含放大经稀土掺杂多芯光纤中的已接收的一或多个光学信号流(步骤34)。通常，放大包含用一或多个泵光源(例如，图1A到1C和5A到5C的向前抽吸光源22和/或向后抽吸光源24)光学地抽吸多芯光纤。
在一些实施例中，方法30可进一步包含从经稀土掺杂多芯光学放大器光纤的端面将已放大的一或多个光学信号流传输到第二多模式光纤(例如，图1A到1C和5A到5C的MMF14)的端面(步骤36)。传输可发生自(例如)如图1A到1C和5A到5C中说明的多芯光学放大器光纤的不同第二端面。替代地，传输可发生自步骤32中的接收一或多个流的光的经稀土掺杂多芯光学放大器光纤的同一输入端面，即，图1A到1C中未展示的配置。在此实施例中，经稀土掺杂多芯光学放大器光纤的第二端面可经定向以面向附近镜面，所述镜面将已放大的光发送回到同一经稀土掺杂多芯光学放大器光纤。所述此已放大的光可经进一步放大且最后由光学循环器提取自所述同一多芯光学放大器光纤的原始输入端面，所述光学循环器将所述已放大的光发送到步骤36的输出多模式光纤的端面。
在此类实施例中，方法30还可包含在第二经稀土掺杂多芯光纤的端面处响应于传输并放大第二经稀土掺杂多芯光学放大器光纤中的已接收的一或多个光学信号流而经由第二多模式光纤接收一或多个光学信号流(步骤38)。例如，在步骤38中作用的第二经稀土掺杂多芯光纤可位于图7的与在步骤32到34中作用的第一经稀土掺杂多芯光纤不同的全光学端连接器101到10M中。
在一些实施例中，所述方法可进一步包含以基于多模式光纤中的一者中的光的光学传播模式非普通地调整强度的方式光学地衰减正在经稀土掺杂多芯光纤与多模式光纤中的一者之间传达的光。
在本申请案中描述和/或叙述的各种方法中，各种方法步骤可以依序方式、并行方式或部分并行方式执行。
在本文中，已关于单个波段(例如，支持关于MMF的传输段的光学传播模式的集合的经数据调制光学载波)上的数据通信描述各个实施例的性质。此类实施例意味包含一系列重叠波段(例如)经由波分复用(WDM)支持以数据调制光学载波的实例。在此类实例中，光学传播模式的集合中的一或多个光学传播模式可在所述序列的非重叠波段上载送分开的经数据调制光学载波。
本文中描述的光学放大器和具有光学放大器的光学通信系统的各种实施例可包含额外常规光学组件。额外常规光学组件可包含(例如)去除或更改传输性质的波长相依性的光学隔离器和/或光学增益平坦化滤波器。此类额外光学组件可以所属领域的技术人员依据本申请案的教示而将容易理解的方式放置于光学放大器的实施例和/或全光学传输线的实施例中。此类常规光学组件可以类似于基于单模光纤的光学放大器和/或全光学传输线中的此类光学组件的方式部署。
本发明旨在包含依据描述、图及权利要求书而将为所属领域的技术人员明白的其它实施例。

Claims (10)

1.一种适于在光学放大中使用的设备，其包括：
多芯光纤，其经稀土掺杂以响应于其光学泵激提供光学放大；
第一多模式光纤；
第一光学耦合器，其经配置以将所述第一多模式光纤端耦合到所述多芯光纤的端，其中所述多芯光纤的芯的数目等同于所述第一多模式光纤的模式的数目；
第二光学耦合器，其经配置以将第二多模式光纤端耦合到所述多芯光纤的端；以及
第三光学耦合器，其经配置以将一或多个泵光源光学地耦合到所述多芯光纤。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述一或多个泵光源进一步包括一或多个泵激光器，所述一或多个泵激光器光学地连接到所述第三光学耦合器且经配置以在所述多芯光纤中产生光学放大；且
其中所述第三光学耦合器经配置以将所述多芯光纤的每一光学芯的相邻端面耦合到对应泵激光器。
3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第三光学耦合器经配置以将泵光从所述一或多个泵激光器优先地传输到端面的真子集，所述真子集是由所述多芯光纤的所述光学芯的附近端面形成的集的子集。
4.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括光学衰减器，所述光学衰减器经配置以取决于光在所述多模式光纤中的一者中的光学传播模式的方式调整所述多芯光纤的相邻端与所述多模式光纤的所述一者之间传输的所述光的强度。
5.一种光学通信设备，其包括：
多模式光纤的一系列跨段，其经端连接以形成全光学通信线路；
多个全光学放大器，每一全光学放大器端连接所述跨段的对应相邻对；以及
其中每一全光学放大器包含掺杂有稀土元素以响应于被光学泵激而提供光学放大的多芯光纤，其中所述多芯光纤的芯的数目等同于所述多模式光纤的模式的数目。
6.根据权利要求5所述的光学通信设备，其中所述跨段的每一相邻对是由所述全光学放大器中的一者端连接。
7.根据权利要求5所述的光学通信设备，其中所述全光学放大器中的一者包含光学衰减器，所述光学衰减器经配置以依取决于所述对应相邻对的跨段中的一者中的光的光学传播模式的方式衰减。
8.一种操作光学放大器的方法，其包括：
在经掺杂稀土多芯光纤的端处，从多模式光纤接收光学信号流，所述多模式光纤的模式的数目等同于所述多芯光纤的芯的数目；以及
在所述经掺杂稀土多芯光纤中放大所述已接收的光学信号流。
9.根据权利要求8所述的操作光学放大器的方法，其进一步包括：
从所述多芯光纤的端，将所述已放大的光学信号流传输到第二多模式光纤。
10.根据权利要求9所述的操作光学放大器的方法，其进一步包括：
在另一掺杂稀土的多芯光纤的端处，响应于所述传输动作而从所述第二多模式光纤接收光学信号流；以及
在所述另一经稀土掺杂多芯光纤中放大所述已接收的光学信号流。
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