CN105093778B - 光放大器及相关方法 - Google Patents

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Abstract

本文涉及光放大器及相关方法，具体提供了一种光放大器(1)及相关光放大方法，所述光放大器(1)包括：光程(2)，具有输入端(3)和输出端(4)；第一掺铒光纤(5)，沿着光程放置；第一增益平坦滤波器(6)，沿着光程放置在第一掺铒光纤的下游；第二掺铒光纤(7)，沿着光程放置在第一增益平坦滤波器的下游；第二增益平坦滤波器(8)，沿着光程放置在第二掺铒光纤的下游；第三掺铒光纤(9)，沿着光程放置在第二增益平坦滤波器的下游；以及光泵(10)，光学耦接至光程，从而光学地泵浦至少第一掺铒光纤和第三掺铒光纤。

Description

光放大器及相关方法
技术领域
本发明涉及光学电信领域，具体地，涉及具有较大带宽(即，大于40nm)的光放大器及光放大器的相关方法。
背景技术
已知光放大器(OA)基于掺铒光纤(EDF)并且能够在具有约35nm的带宽的所谓典型放大波段(C波段)(通常，从约1530nm至约1565nm)上光学放大波分复用(WDM)光信号。
除至少C波段的部分外，对于大于40nm的总放大带宽，已知能够在所谓长波段(L波段)(通常，从约1570nm至约1605nm)的至少一部分上光学放大WDM光信号的大带宽光放大器。
接着，总放大波段(可以连续或者独立的两个或者更多个子波段，通常，C波段内的一个子波段和L波段内的一个子波段)提供整合OA的光通信系统的极高传输功能，例如，WDM信号可以包括高达至160个信道，其中，信道间隔50GHz，每个WDM信道均具有例如100Gb/s或者更高的位率。
已知，大带宽光放大器基于并行方案，其中，两个EDF光程放置在两个大带宽耦合器之间的并行配置中，一个EDF光程对C波段最佳并且另一个对L波段最佳，且两个EF光程彼此独立。
就光部件数目而言，申请人发现基于并行方案(包括其类似双向OA的变形)的这些OA较复杂、具有较大的总波长波段占用率(通常，至少约1565nm与1570nm之间的波段不可用于WDM信道)、遭受中间带干扰并且需要更多的监测信道。
已知，大带宽光放大器还基于具有单一EDF光程的串联方案。
例如，V.Sinivasagam,K.Dimyati,R.D.Singh,A.Mustafa–TENCON2004的文章“C+Lband EDFA with over 70nm operating range”中的第78页至第81页公开了在C波段和L波段区域内运行的宽带硅基EDFA设计。由980nm同向泵浦的双级构造放大器设计。
发明内容
申请人已经发现，现有技术中的较大带宽光放大器具有一些缺点。例如，根据申请人，其示出了在功率转换效率和/或光谱(即，在整个放大波段内)增益平坦度和/或光谱噪声系数和/或光谱增益形状在输入功率变化时的强健性方面的性能限制，具体地，对于饱和输入功率操作，当WDM信号包括极多个WDM信道(即，多于约30个信道)时，存在这种性能限制。
表达‘饱和操作’是指OA操作，其中，在输入光放大器的其输入端处的(WDM)光信号具有大于饱和输入功率的总光功率，后者被定义为放大器的总增益低于小信号增益3dB时的输入功率。通常，在饱和操作中，输入至光放大器的输入端处的(WDM)光信号具有大于-10dBm的总光功率。
功率转换效率被定义为饱和操作时的总OA输出功率与总泵功率之间的比率。
光谱增益平坦度被定义为光谱增益在整个放大波段内的最大变化量。
噪声系数被定义为各个波长的输入信噪比与输出信噪比之间的比率(以分贝表示)。
此处，光谱增益形状在输入功率变化时的强健性也被称之为光谱增益斜率(单位：dB/dB)，可被定义为整个放大波段的相对端处的每dB的总输入信号功率变化时的光谱增益(单位：dB)相对于最佳输入信号功率(其中，光谱增益平坦)的绝对差。
本发明的目的是提供一种适用于克服现有技术中较大带宽OA的一个或者多个缺点的光放大器。
本发明的一方面涉及光放大器，包括：光程，该光程具有输入端和输出端、被定义为从输入端至输出端的光信号的传播方向；第一掺铒光纤，该第一掺铒光纤沿着光程放置；第一增益平坦滤波器，该第一增益平坦滤波器沿着光程放置在第一掺铒光纤的下游；第二掺铒光纤，该第二掺铒光纤沿着光程放置在第一增益平坦滤波器的下游；第二增益平坦滤波器，该第二增益平坦滤波器沿着光程放置在第二掺铒光纤的下游；第三掺铒光纤，该第三掺铒光纤沿着光程放置在第二增益平坦滤波器的下游；以及光泵，该光泵光学耦接至光程，以光学泵浦至少第一掺铒光纤和第三掺铒光纤。
根据申请人，包括第一EDF、第二EDF以及第三EDF的级联与第一增益平坦滤波器(GFF)和第二增益平坦滤波器(GFF)的级联的方案(至少光学泵浦第一EDF和第三EDF)已证明通过非常灵活的方式(具体特征取决于实际放大波段、总输入功率和/或目标总增益)提供光谱噪声系数和/或光谱增益平坦度和/或功率转换效率和/或总输入信号功率变化的强健性方面的良好性能。
在本说明书和权利要求中，参考所述传播方向使用诸如‘下游’、‘上游’、‘输入端’、‘输出端’等表达。
定义为第一波长包括在1555nm至1565nm之间、第二波长包括在1535nm至1545nm之间以及第三波长包括在1575nm至1585nm之间。优选地，第一波长等于1560nm，第二波长等于1540nm，并且第三波长等于1580nm。
通常，第一增益平坦滤波器和第二增益平坦滤波器中的每个均具有光谱损耗曲线，光谱损耗曲线在第一波长处具有第一损耗值、在第二波长处具有第二损耗值并且在第三波长处具有第三损耗值。
优选地，第一增益平坦滤波器的第一损耗大于或者等于-16dB，更优选地，大于或者等于-14dB和/或小于或者等于-8dB，更优选地，小于或者等于-10dB。
优选地，第一增益平坦滤波器的第二损耗和/或第三损耗大于或者等于-8dB，更优选地，大于或者等于-6dB和/或小于或者等于-1dB。
优选地，第一增益平坦滤波器的第二损耗与第三损耗之间的单位为dB的差的绝对值小于或者等于6dB，更优选地，小于或者等于4dB。
优选地，第一GFF和/或第二GFF的光谱损耗曲线具有1555nm与1565nm之间的绝对最小值。
优选地，第二增益平坦滤波器的第一损耗大于或者等于-10dB，更优选地，大于或者等于-8dB和/或小于或者等于-3dB，更优选地，小于或者等于-5dB。
优选地，第二增益平坦滤波器的第二损耗和/或第三损耗大于或者等于-6dB，更优选地，大于或者等于-4dB和/或小于或者等于-0.5dB。
优选地，第二增益平坦滤波器的第二损耗与第三损耗之间的单位为dB的差的绝对值小于或者等于4dB，更优选地，小于或者等于3dB。
如下面更为详细的说明，根据本申请人，就光谱噪声系数和/或光谱增益平坦度和/或功率转换效率和/或总输入功率变化的强健性方面而言，上述光谱损耗曲线的各个独立特征或者各种不同组合的特征在操作时提供了卓越的性能。
优选地，第一掺铒光纤在1530nm处具有大于或者等于100dB的总吸收损耗(即，在1530nm处，考虑了整个光纤长度的累积损耗，总吸收损耗与沿着整个光纤长度的铒的累积含量有关，反之，一旦光学泵浦光纤，其则与放大能力有关)，更优选地，大于或者等于120dB和/或小于或者等于180dB，更优选地，小于或者等于160dB。
优选地，第二掺铒光纤在1530nm处具有大于或者等于10dB的总吸收损耗，更优选地，大于或者等于15dB和/或小于或者等于40dB，更优选地，小于或者等于35dB。
优选地，第三掺铒光纤在1530nm处具有大于或者等于20dB的总吸收损耗，更优选地，大于或者等于30dB和/或小于或者等于70dB，更优选地，小于或者等于60dB。
优选地，第一掺铒光纤和/或第二掺铒光纤和/或第三掺铒光纤在1530nm处具有大于或者等于5dB/m的吸收(与铒的掺杂浓度有关)。
优选地，第一掺铒光纤具有大于或者等于5m的长度，更优选地，大于或者等于7m和/或小于或者等于30m，更优选地，小于或者等于25m。
优选地，第二掺铒光纤具有大于或者等于1m的长度，更优选地，大于或者等于2m和/或小于或者等于10m，更优选地，小于或者等于8m。
优选地，第三掺铒光纤具有大于或者等于2m的长度，更优选地，大于或者等于3m和/或小于或者等于12m，更优选地，小于或者等于10m。
根据本申请人，上述掺铒光纤的独立特征或者各种不同组合特征在操作时(具体地，在饱和操作时)提供最佳光谱增益。有利地，上述掺铒光纤的独立特征或者各种不同组合特征被优化为符合GFF的光谱损耗曲线的上述特征。
优选地，光泵包括适于以泵波长发射光泵辐射的光源，更优选地，包括在970nm与990nm之间的波长。
优选地，光泵包括被配置为用于(电力)驱动光源的驱动器。
优选地，光源和驱动器被配置为使得已发射的光泵辐射具有大于或者等于300mW的光功率，更优选地，大于或者等于400mW和/或小于或者等于1000mW，更优选地，小于或者等于800mW。
优选地，光泵被配置为用于利用大于或者等于200mW的光功率将光泵辐射输入至第一掺铒光纤的输入端，更优选地，大于或者等于300mW和/或小于或者等于700mW，更优选地，小于或者等于500mW。
优选地，光泵被配置为用于将光泵辐射输入至与传播方向同向传播的第一掺铒光纤中。
优选地，光泵被配置为用于利用大于或者等于50mW的光功率将光泵辐射输入至第三掺铒光纤的输出端，更优选地，大于或者等于100mW和/或小于或者等于400mW，更优选地，小于或者等于300mW。
优选地，光泵被配置为用于利用小于或者等于150mW的光功率将光泵辐射输入至第二掺铒光纤的输出端，更优选地，小于或者等于100mW。
优选地，光泵被配置为用于将光泵辐射输入至与传播方向对向传播的第三掺铒光纤和/或第二掺铒光纤中。
优选地，光泵包括第一光耦合器，该第一光耦合器沿着光程放置在第一掺铒光纤的上游并且被配置为用于将光源耦接至光程，以使得光泵辐射与传播方向同向传播。
优选地，光泵包括第二光耦合器，该第二光耦合器沿着光程放置在第三掺铒光纤的下游并且被配置为用于将光源耦接至光程，以使得光泵辐射与传播方向对向传播。
优选地，光泵包括分光器，该分光器具有光学连接至光源的输入端口和分别光学连接至第一光耦合器和第二光耦合器的第一输出端口和第二输出端口，从而使光源光学连接至第一光耦合器和第二光耦合器。
优选地，光源包括并行配置的两个激光泵，更优选地，两个激光泵连接至分光器的输入端口。
优选地，分光器被配置为使得在泵波长处从第一输出端口输出的光功率与输入至输入端口的光功率的百分比大于或者等于50％，更优选地，大于或者等于60％和/或小于或者等于90％，更优选地，小于或者等于80％。
根据本申请人，光泵的上述特征(更优选地，结合EDF和/或GFF的上述特性)提供了EDF内的最佳光谱增益和NF。
优选地，光隔离器沿着光程放置在第一掺铒光纤的下游和第三掺铒光纤的上游。
优选地，光放大器包括分接耦接器和接收器，分接耦接器沿着光程放置在第三光纤的下游，以在操作时从光程中分接出WDM信号的光功率中的包括在光程中的WDM信号的光功率的1％至10％之间的一小部分，接收器被配置为接收光功率的所述一小部分，接收器连接至控制单元，以向后者发送代表光功率的所述一小部分的控制信号。
优选地，控制单元被配置为用于根据所述控制信号驱动光源。
在光放大器运行时，第一增益、第二增益以及第三增益被定义为第一掺铒光纤、第二掺铒光纤以及第三掺铒光纤的相应输出端的光信号功率与第一掺铒光纤、第二掺铒光纤以及第三掺铒光纤的相应输入端的光信号功率的比率。第一增益、第二增益以及第三增益中的每个均是波长的函数。
定义了参考WDM光信号具有包括在具有包括在40nm与70nm之间的带宽并且包括1540nm至1580nm的波长的连续WDM带(例如，从1533nm开始)内的等距间隔(例如，50GHz)的80个信道与200个信道(例如，160个信道)之间的多个信道，所有信道皆具有大致相同的光功率。
优选地，第一掺铒光纤、第二掺铒光纤与第三掺铒光纤以及光泵被配置为使得当利用5dBm的总输入功率将参考WDM信号输入至光放大器的输入端时(即，在光放大器的饱和操作下)，第一增益在第一波长处大于或者等于16dB，更优选地，大于或者等于18dB和/或小于30dB，更优选地，小于或者等于26dB。
优选地，第一掺铒光纤、第二掺铒光纤与第三掺铒光纤以及光泵被配置成使得当利用5dBm的总输入功率将参考WDM信号输入至光放大器的输入端时，第一增益在第二波长和/或第三波长处大于或者等于6dB，更优选地，大于或者等于8dB和/或小于18dB，更优选地，小于或者等于16dB。
优选地，第一掺铒光纤、第二掺铒光学与第三掺铒光纤以及光泵被配置成使得当利用5dBm的总输入功率将参考WDM信号输入至光放大器的输入端时，第一增益在第二波长与第三波长处的单位为dB的差的绝对值小于或者等于6dB，更优选地，小于或者等于4dB。
优选地，第一掺铒光纤、第二掺铒光纤与第三掺铒光纤以及光泵被配置成使得当利用5dBm的总输入功率将参考WDM信号输入至光放大器的输入端时，第一增益在第一波长处与第一增益在第二波长和/或第三波长处的单位为dB的差的绝对值大于或者等于5dB，更优选地，大于或者等于7dB。
优选地，第一掺铒光纤、第二掺铒光纤与第三掺铒光纤以及光泵被配置成使得当利用5dBm的总输入功率将参考WDM信号输入至光放大器的输入端时，第二增益在第二波长处小于0dB，并且第二增益在第一波长和第三波长处大于0dB。
优选地，第一掺铒光纤、第二掺铒光纤与第三掺铒光纤以及光泵被配置成使得当利用5dBm的总输入功率将参考WDM信号输入至光放大器的输入端时，第二增益在第一波长、第二波长以及第三波长处的绝对值小于4dB，更优选地，小于或者等于3dB，更优选地，小于或者等于2dB。
优选地，第一掺铒光纤、第二掺铒光纤与第三掺铒光纤以及光泵被配置成使得当利用5dBm的总输入功率将参考WDM信号输入至光放大器的输入端时，第三增益在第一波长和第二波长处大于或者等于4dB，更优选地，大于或者等于5dB和/或小于或者等于14dB，更优选地，小于或者等于12dB。
优选地，第一掺铒光纤、第二掺铒光纤与第三掺铒光纤以及光泵被配置成使得当利用5dBm的总输入功率将参考WDM信号输入至光放大器的输入端时，第三增益在第三波长处大于或者等于0dB，更优选地，大于或者等于1dB和/或小于或者等于9dB，更优选地，小于或者等于7dB。
优选地，第一掺铒光纤、第二掺铒光纤与第三掺铒光纤以及光泵被配置成使得当利用5dBm的总输入功率将参考WDM信号输入至光放大器的输入端时，第三增益在第一波长与第二波长处的单位为dB的差的绝对值小于3dB，更优选地，小于或者等于2dB。
就进一步方面而言，本发明涉及一种WDM光通信系统，WDM光通信系统包括包含根据上述任一项所述的至少一个(通常，多个)光放大器的光纤通信链路，WDM发送器被构造成用于产生WDM光信号并且利用所述传播方向将WDM光信号发射至光纤通信链路，并且WDM接收器被构造成用于接收和处理从光纤通信链路传入的WDM光信号。
优选地，WDM光通信系统是海底光通信系统。
就进一步方面而言，本发明涉及一种用于光学地放大WDM光信号的方法，该方法包括：根据此处所描述的任一种实施方式，将WDM光信号输入至光放大器的输入端；通过光泵将光泵辐射发送至光程，以光学地泵浦至少第一掺铒光纤和第三掺铒光纤并且放大其中的WDM信号；并且从光放大器的输出端输出被放大的WDM光信号。
优选地，WDM光信号包括具有间隔波长的多个光信号信道，更优选地，以WDM间距等距间隔，WDM光信号的最高波长与最低波长之间的单位为nm的差大于40nm，更优选地，大于或者等于50nm。
优选地，WDM光信号的最高波长与最低波长位于1565nm的波长的相对侧。
优选地，最低波长大于或者等于1500nm，更优选地，大于或者等于1510nm，甚至更优选地，大于或者等于1520nm和/或小于或者等于1550nm，更优选地，小于或者等于1540nm。
优选地，最高波长大于或者等于1580nm，更优选地，大于或者等于1590nm和/或小于或者等于1620nm，更优选地，小于或者等于1610nm。
优选地，WDM间距小于或者等于200GHz，更优选地，小于或者等于150GHz，例如，100GHz或者50GHz。优选地，WDM光信号具有至少30个信道，更优选地，至少40个信道。优选地，每个信道均具有至少2.5Gb/s的位率，更优选地，至少10Gb/s。
优选地，通过光源发射的光泵辐射具有大于或者等于300mW的光功率，更优选地，大于或者等于400mW和/或小于或者等于1000mW，更优选地，小于或者等于800mW。
优选地，光泵辐射在第一掺铒光纤中(更优选地，输入端的至少一点中)具有大于或者等于200mW的光功率，更优选地，大于或者等于300mW和/或小于或者等于700mW，更优选地，小于或者等于500mW。
优选地，光泵辐射与根据第一掺铒光纤的传播方向的WDM光信号同向传播。
优选地，光泵辐射在第三掺铒光纤中(更优选地，输出端处的至少一点中)具有大于或者等于50mW的光功率，更优选地，大于或者等于100mW和/或小于或者等于400mW，更优选地，小于或者等于300mW。
优选地，光泵辐射在第二掺铒光纤中(更优选地，在输出端处的至少一点中)具有小于或者等于150mW的光功率，更优选地，小于或者等于100mW。
优选地，光泵辐射与第三和/或第二掺铒光纤中的WDM光信号对向传播。
优选地，WDM信号在光放大器的输入端处的总光功率大于或者等于0dBm，更优选地，大于或者等于2dBm和/或小于或者等于10dBm，更优选地，小于或者等于8dBm。
优选地，WDM光信号在光放大器的输出端处的总光功率大于或者等于14dBm，更优选地，大于或者等于16dBm和/或小于或者等于26dBm，更优选地，小于或者等于22dBm。
优选地，第一增益在第一波长处大于或者等于16dB，更优选地，大于或者等于18dB和/或小于30dB，更优选地，小于或者等于26dB。
优选地，第一增益在第二波长和/或第三波长处大于或者等于6dB，更优选地，大于或者等于8dB和/或小于18dB，更优选地，小于或者等于16dB。
优选地，第一增益在第二波长与第三波长处的单位为dB的差绝对值小于或者等于6dB，更优选地，小于或者等于4dB。
优选地，第一增益在第一波长处与第一增益在第二波长和/或第三波长处的单位为dB的差大于或者等于5dB，更优选地，大于或者等于7dB。
优选地，第二增益在第二波长处小于0dB，并且第二增益在第一波长和第三波长处大于0dB。
优选地，第二增益在第一波长、第二波长、以及第三波长处的绝对值小于4dB，更优选地，小于或者等于3dB，甚至更优选地，小于或者等于2dB。
优选地，第三增益在第一波长和第二波长处大于或者等于4dB，更优选地，大于或者等于5dB和/或小于或者等于14dB，更优选地，小于或者等于12dB。
优选地，第三增益在第三波长处大于或者等于0dB，更优选地，大于或者等于1dB和/或小于或者等于9dB，更优选地，小于或者等于7dB。
优选地，第三增益在第一波长与第二波长处的单位为dB的差绝对值小于3dB，更优选地，小于或者等于2dB。
所附权利要求中设定了本发明的进一步方面。
附图说明
从根据本发明的光放大器和相关方法的实施方式中未穷尽的一些示例性的细节描述中，进一步特征和优点将变得更为显而易见。下面将仅提供用于指示性并且由此非限制性之目的而参考附图公开本说明书，其中：
图1以逻辑框形式示出了根据本发明的光放大器的实施方式的示意图；
图2以逻辑框形式示出了比较性光放大器的示意图；
图3示出了图1和图2中的光放大器中的增益平坦滤波器的示例性光谱损耗曲线；
图4示出了图1和图2中的光放大器的掺铒光纤的示例性增益曲线；
图5示出了图1和图2中的光放大器的掺铒光纤的示例性噪声系数曲线；
图6示出了图1和图2中的光放大器的示例性总增益曲线；
图7示出了图1和图2中的光放大器的示例性总噪声系数曲线；
图8示出了图1和图2中的光放大器的进一步实施方式中的增益平坦滤波器的示例性光谱损耗曲线；
图9示出了图1和图2中的光放大器的进一步实施方式的示例性总增益曲线；
图10示出了图1和图2中的光放大器的进一步实施方式的示例性总噪声系数曲线。
具体实施方式
参考图1，整体以参考标号1表示根据本发明的光放大器。
光放大器1包括：光程2，该光程2具有输入端3和输出端4、被定义为从输入端经至输出端的光信号的传播方向(以图1中的实心箭头表示)；第一掺铒光纤5，该第一掺铒光纤5沿着光程放置；第一增益平坦滤波器6，该第一增益平坦滤波器6沿着光程放置在第一掺铒光纤的下游；第二掺铒光纤7，该第二掺铒光纤7沿着光程放置在第一增益平坦滤波器6的下游；第二增益平坦滤波器8，该第二增益平坦滤波器8沿着光程放置在第二掺铒光纤7的下游；第三掺铒光纤9，该第三掺铒光纤9沿着光程放置在第二增益平坦滤波器8的下游；以及光泵10，该光泵10光学地耦接至光程，以光学地泵浦至少第一掺铒光纤和第三掺铒光纤。
示例性地，第一EDF 5、第二EDF 7以及第三EDF 9是可商购的在约1530nm周围具有8.352dB/m的峰值吸收的CorningTM ER1550C3光纤。
示例性地，第一EDF、第二EDF以及第三EDF分别为17m长、3m长以及5m长。
然而，本申请人已经确定利用不同类型的EDF可实现本发明的优点，例如，具有不同长度和/或不同掺铒浓度的EDF(例如，以1530nm的损耗吸收表达)。总之，例如，为了实现本发明的一个或者多个优点，技术人员可通过使1530nm处的总吸收损耗与上述给定范围匹配而选择掺铒(和/或其他稀土族)水平与光纤长度的适当组合。
示例性地，第一EDF 5、第二EDF 7以及第三EDF 9在1530nm处的总吸收损耗(即，考虑整个光纤长度的累积损耗)分别等于142dB、25dB以及42dB。
优选地，光隔离器11沿着光程放置在第一掺铒光纤的下游和第三掺铒光纤的上游，通常，放置在第一GFF 6的下游和第二EDF 7的上游。光隔离器适于允许光信号仅根据传播方向传播。
优选地，光泵10包括适于以泵波长发射光泵辐射的光源12，示例性地，约980nm。
优选地，光泵10包括驱动器13，驱动器13电连接至光源并且被配置为用于电驱动光源。以图中的虚线表示输电线路。
优选地，光泵10包括第一光耦合器14，第一光耦合器14沿着光程2放置在第一EDF5的上游并且被配置为用于将光源12耦接至光程，以使得光泵辐射与第一EDF的传播方向共同传播。
优选地，光泵10包括第二光耦合器15，第二光耦合器15沿着光程2放置在第三EDF的下游并且被配置为用于将光源耦接至光程，以使得光泵辐射与第三EDF 9的传播方向对向传播。
优选地，光泵10包括分光器16，分光器16具有光学地连接至光源12的输入端口17与分别光学地连接至第一光耦合器14和第二光耦合器15的第一输出端口19和第二输出端口19，从而将光源12光学地连接至第一光耦合器和第二光耦合器。
优选地，光源12包括并行配置的两个激光泵20，更优选地，两个激光泵通过进一步光耦合器21连接至分光器16的输入端口17。
示例性地，分光器16被配置成使得在泵波长处从第一输出端口18输出的光功率与输入至输入端口17的光功率的百分比等于约70％。
优选地，光放大器1包括分接耦合器22和接收器23，分接耦合器22沿着光程放置在第三EDF 9的下游，以在操作时从光程2中抽出WDM信号的光功率中的示例性地等于光程中的WDM信号的光功率的5％的一小部分，接收器23被配置为接收光功率的所述一小部分，接收器(例如，通过输电线路，以图中的虚线表示)连接至控制单元24，以向后者发送代表光功率的所述一小部分的控制信号。示例性地并且优选地，如图所示，驱动器13和控制单元24被整合在同一处理设备中。
优选地，控制单元24被配置为用于根据所述控制信号驱动光源。
优选地，光耦合器是方向性光耦合器(诸如，图1和图2中示意性描述的)，每个方向性光耦合器均由间距较小的一对光纤部分共同形成。
可以结合拉曼放大(Raman amplification)和/或半导体光放大器利用掺铒光纤(EDF)或者掺其他稀土的光纤实现放大器。此处使用的术语“光学地连接”指由将一个系统元件携带的光辐射给予“连接”元件(或者多个元件)的任何连接、耦接、链接等。除非另有规定，否则，“连接”设备不一定必须直接连接至另一个并且可被操作或者调制该信号的中间部件或者设备分离。
在操作中，WDM光信号被输入至光放大器1的输入端3中并且使得沿着光程2在上述限定传播方向上传播。
同时，通过光源12发射的光泵辐射(例如，约980nm波长)被输入至光程2中，以激励EDF 5和EDF 9中的铒，并且优选地，在较小程度上激励EDF 7中的铒。优选地，光泵辐射与根据第一EDF 5的传播方向的WDM光信号同向传播并且与第三EDF以及可能的第二EDF对向传播。
然后，WDM光信号在第一EDF 5、第二EDF 7、以及第三EDF 9中经历光放大和相应的光谱增益并且在第一GFF 6和第二GFF 8中经历其光谱功率的成形。
最后，从光放大器1的输出端4输出被放大的WDM光信号。
图2示意性地示出了比较小光放大器100。将以相同参考标号表示与参考图1描述的元件等同或者相似的元件。
比较性光放大器100包括沿着光程2放置的第一EDF 105、沿着光程放置在第一EDF105下游的增益平坦滤波器106、以及沿着光程2放置在GFF 106下游的第二EDF 107。
参考光放大器1，比较性光放大器100并不包括进一步的EDF和/或进一步的GFF。
示例性地，第一EDF 105和第二EDF 107是可商购的在约1530nm处具有8.352dB/m的峰值吸收的CorningTM ER1550C3光纤。
示例性地，第一EDF 105和第二EDF 107分别为17m长和8m长。
示例性地，第一EDF 105和第二EDF 107在1530nm处的总吸收损耗分别等于约142dB和约67dB。
出于比较之目的，采用与图1中的光放大器1的光泵相同的光泵10。在操作中，利用通过馈送两个耦合器14和15的70/30分光器16分割的980nm的光源12分别同向和对向泵浦两个EDF阶段105和107，70/30分光器16适于将980nm的光泵辐射与WDM光信号组合。
图3示出了光放大器100的第一实施方式的GFF 106(曲线301)的示例性光谱损耗曲线。
图3还示出了光放大器1的第一实施方式的第一GFF 6(曲线302)和第二GFF 8(曲线303)的示例性光谱损耗曲线。
对于所有的图3至图10，水平轴表示单位为nm的波长。对于图3和图8，竖直轴表示单位为dB的GFF损耗，损耗被定义为输出信号功率与输入信号功率的比率。
应注意，将等于1560nm的第一波长、等于1540nm的第二波长、以及等于1580nm的第三波长作为参考波长，在第一实施方式中，比较性光放大器100中的GFF 106的第一损耗等于约-18.8dB，光放大器1中的第一GFF 6的第一损耗等于约-12.3dB，并且光放大器1中的第二GFF 8的第一损耗等于约-6.2dB。
示例性地，第一GFF 6的第二损耗和第三损耗分别等于约-4dB和约-3dB，第一GFF的第二损耗(单位：dB)与第三损耗(单位：dB)之间的差为约-1dB。
示例性地，第二GFF 8的第二损耗与第三损耗等于约-2dB。
示例性地，比较性光放大器100中的GFF 106的第二损耗和第三损耗分别等于约-7dB和约-5dB。
申请人已经在操作中完成了对本发明和参考上述图1至图3描述的比较性光放大器100的光放大器1的相应第一实施方式的数值(软件)模拟。
出于比较之目的，光放大器1和比较性光放大器100采用了大致相等的WDM信号、WDM信号的总输入和输出功率、以及光泵10的功率。
如上所述，已经基于可商购的在约1530nm处具有8.352dB/m峰值吸收的CorningTMER1550C3光纤的测量Giles参数(光谱吸收系数、光谱增益系数、饱和光纤参数、泵的后台损耗、以及信号波长)通过数值光谱模型在模拟器中建立放大器1和100的EDF的数值模型。
上面示例性地给出了两个放大器1和100的相应第一实施方式中的EDF的长度。
对于约69.1nm宽的总连续波段，输入至模拟光放大器1和100中的WDM光信号(被称之为第一参考WDM信号)具有相等光功率并且在从1533.07nm(最低波长)跨至1602.2nm(最高波长)的WDM波段内以53.4GHz等距间隔的160个信道。应注意，在实际WDM通信系统中，WDM间距通常为约50GHz。通过这种方式选择上述值在于模拟参考WDM光信号跨由包括160个信道(以50GHz等距间隔)的实际WDM信号占用的相同波段加上监测信道(诸如，OTDR监测信道)占用的波段。事实上，通常，两个监测信道以距WDM信号的最低波长和最高波长的特定距离(例如，至少2nm)分配在WDM信号的两侧。申请人认为，据其所知，在总输入功率和总输出功率相同的情况下，用于参考WDM信号的数值结果与用于实际WDM信号(包括以50GHz间隔的160个信道加上两个监测信道)的数值结果大致相同。
第一参考WDM信号在光放大器1和100的输入端3处的总光功率等于5dBm(饱和操作)。
第一参考WDM信号在光放大器1和100的相应输出端4处的总光功率分别等于约18.85dBm和约19dBm。
对于放大器1和100，通过光源12发射的光泵辐射的光功率等于600mW。利用分光器16在第一输出端口18与第二输出端口19的分光比70/30，并且基于光部件的通常损耗(例如，隔离器11的损耗：0.4dB、分光器16(70/30)的附加损耗：0.4dB、WDM耦合器14和15中的每个的损耗：980nm处为0.3dB并且1550nm处为0.4dB、分光器22(95/5)的附加损耗：4dB)和接头损耗(每个接头损耗为0.1dB)，导致光泵辐射在第一EDF 5的输入端5’的光功率等于357mW、在第三EDF 9的输出端9”的光功率等于153mW、以及在第二EDF 7的输出端7”的光功率等于21mW(因为可忽略GFF 8的泵衰减，所以大致等于光泵辐射在第三EDF9的输入端9’的光功率)。
通过比较，光泵辐射在光放大器100中的第一EDF 105的输入端105’的光功率等于357mW并且在第二EDF 107的输出端107”的光功率等于153mW。
图4至图7示出了在用于光放大器1和100的第一实施方式的上述条件下的模拟结果。应注意，尽管完成了对离散个数信道的模拟，然而，通过植入离散值可获得连续的光谱增益和噪声系数曲线。出于访问OA性能之目的，这就是在上述给定边界内(在具有包括40nm至70nm的带宽并且包括1540nm至1580nm的波长的连续波段内等距间隔的80个与200个功率相等的WDM信道之间)可以任意采用参考信号的原因。
图4中的曲线401示出了由光放大器1的第一EDF 5和比较性光放大器100的第一EDF 105中的WDM参考信号在WDM波段内经历的光谱增益曲线，两条光谱增益曲线大致相等。光放大器1的第一EDF 5中的增益(被哼值为‘第一增益’曲线)在各个波长处被定义为第一EDF 5的输出端5”的光信号功率与第一EDF 5的输入端5’的光信号功率的比率。
同样，比较性光放大器100中的第一EDF 105的增益在各个波长处被定义为第一EDF 105的输出端105”的光信号功率与第一EDF 105的输入端105’的光信号功率的比率。可以看出，对于两个放大器，第一增益在约1560nm的第一波长处均具有值等于约22.5dB的峰值并且第一增益在1540nm的第二波长和1580nm的第三波长处等于约14dB，第一增益在第一波长处与第一增益在第二波长和第三波长处的单位为dB的差等于约8.5dB。第一GFF 6具有使有利保持最终增益约为10dB的第一增益(曲线401)相等的光谱损耗(图3中的曲线302)。
图4中的曲线402示出了由比较性光放大器100的第二EDF 107中的WDM参考信号在WDM波段内经历的光谱增益曲线，曲线402在各个波长处被定义为第二EDF 107的输出端107”的光信号功率与第二EDF 107的输入端107’的光信号功率的比率。
图4中的曲线403示出了由光放大器1中的第二EDF 7的WDM参考信号在WDM波段内经历的光谱增益曲线(被称之为‘第二增益’曲线)，曲线403在各个波长处被定义为第二EDF7的输出端7”的光功率与第二EDF 7的输入端7’的光功率的比率。应注意，第二增益在第二波长处等于约-1dB并且第二增益在第一波长与第三波长处等于约1.5dB。
申请人认为，这种类型的高通光谱增益与泵浦L波段的C波段效应有关，来自第三EDF 9的第二EDF 7中的剩余泵辐射(即，部分耗尽的)使得C波段的低频范围导致被轻微地衰减。
图4中的曲线404示出了由光放大器1的第三EDF 9中的WDM参考信号在WDM波段内经历的光谱增益曲线(被称之为‘第三增益’曲线)，曲线404在各个波长处被定义为第三EDF8的输出端9”的光信号功率与第三EDF 9的输入端9’的光信号功率的比率。应注意，第三增益在第一波长和第二波长处分别等于约9dB和约7.5dB，第三增益在第三波长处等于约4.5dB，并且第三增益在第一波长与第二波长处的差等于约1.5dB。应注意，第二GFF 8的光谱损耗(曲线303)适于使第2EDF和第3EDF的增益相等。还应注意，第三光谱增益利于在C波段内减少L波段占比的放大。
参考图6，曲线601和602示出了由光放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波导内经历的相应总光谱增益曲线，曲线601和602各自在每个波长处被定义为光放大器的输出端4的光信号功率与光放大器的输入端3的光信号功率的比率，两个光谱增益曲线大致相等。应注意，增益的平坦度。
现参考图5，曲线501示出了由光放大器1中的第一EDF 5与比较性光放大器100的第一EDF 105中的WDM参考信号在WDM波段内经历的光谱噪声系数曲线，两个光谱NF曲线大致相等。光放大器1的第一EDF5的噪声系数在各个波长处被定义为第一EDF 5的输入端5’的信噪比与第一EDF 5的输出端5”的信噪比的比率(以分贝表示)(对于放大器1和100中的每个EDF的NF同样适用)。
图5中的曲线502示出了由比较性光放大器100的第二EDF 107中的WDM参考信号在WDM波段内经历的光谱NF曲线。
图5中的曲线503和504示出了由光放大器1的第二EDF 7和第三EDF 9中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的光谱NF曲线。应注意，第二EDF 7的光谱NF对于C波段较高，但是，对总NF的贡献仍从第一EDF 5的增益和第1GFF 6的损耗中减少了相等增益。还应注意，由于在约1560nm的波长处的支点值(约4.5dB)的更迭，所以第三EDF 9的光谱NF比具有示例性地减少斜率曲线的第2EDF的NF较好。对总NF的贡献仍然从第1EDF增益、第二EDF增益和第1GFF损耗和第2GFF损耗中减少了相等的增益。
参考图7，曲线701(实线)和702(虚线)示出了由光放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的相应总光谱NF曲线，总NF在各个波长处被定义为相应光放大器的输入端3的信噪比与输出端4的信噪比的比率(单位：dB)。
应注意，利用大致相同的功率转换效率，本发明中的光放大器1相对于比较性放大器100的总光谱NF明显减少(即，多至1dB)。
为了评估本发明的光放大器的性能对WDM信号的总输入光功率的变化的强健性，申请人根据上述条件对光放大器1和比较性光放大器100的第一实施方式执行了数值模拟，但是，从上述最佳值5dBm改变了WDM信号的总输入功率。
参考图6，曲线601’和602’示出了由光放大器1和比较光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的总光谱增益曲线，且WDM信号的总输入功率等于4dBm，并且曲线601’和602’示出了由光放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的总光谱增益曲线，且WDM信号的总输入功率等于6dBm。应注意，本发明的光放大器1相对于比较性放大器100的总光谱增益斜率略微减少(即，约0.1dB)。
参考图7，曲线701’和702’示出了由光放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的总光谱增益曲线，且WDM信号的总输入功率等于4dBm，并且曲线701”和702”示出了由光放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的总光谱增益曲线，且WDM信号的总输入功率等于6dBm。应注意，就本发明的光放大器的NF而言，性能始终得到改善。
申请人在选择上述相同部件和参数而非下列部件和参数的情况下完成了对光放大器1和比较性光放大器100的相应第二实施方式的进一步数值模拟。
关于选择的第一EDF 5、第二EDF 7、以及第三EDF 9，其在约1530nm处仍具有8.352dB/m的峰值吸收，然而，在第二实施方式中，第一EDF、第二EDF、以及第三EDF分别为19m长、3m长、以及5.5m长。
关于选择的第一EDF 105和第二EDF 107，其在约1530nm处仍具有8.352dB/m的峰值吸收，然而，在第二实施方式中，第一EDF和第二EDF分别为19m长和8.5m长。
图8示出了光放大器100的第二实施方式的GFF 106的光谱损耗曲线801。图8还示出了光放大器1的第二实施方式的第一GFF 6(曲线802)和第二GFF 8(曲线803)的光谱损耗曲线。
对于约69.8nm宽的总连续波段，输入至模拟第二实施方式的光放大器1和100中的WDM光信号(被称之为“第二参考WDM光信号”)具有160个信道，该160个信道具有相等光功率并且在从1539.35nm(最低波长)跨至1609.19nm(最高波长)的WDM波段内以53.5GHz等距间隔。
第二参考WDM信号在光放大器1和100的输入端3处的总光功率等于4dBm、5dBm、以及6dBm(饱和操作)。
如果总输入功率等于5dBm，则WDM信号在光放大器1和100的输出端4的总光功率分别等于18.8dBm和18.9dBm。
对于放大器1和100，通过光源12发射的光泵辐射的光功率始终等于600mW，且具有与第一实施方式中的分光器16具有相同分光比70-30。
图9和图10示出了光放大器1和100的相应第二实施方式在上述条件下的模拟结果。
参考图9，曲线901和902示出了由光放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的相应总光谱增益曲线，两个光谱增益曲线大致相等。应再次注意增益的平坦度。曲线901’和902’示出了由挂钩放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的总光谱增益曲线，且WDM信号的总输入功率等于4dBm，并且曲线901”和902”示出了由光放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的总光谱增益曲线，且WDM信号的总输入功率等于dBm。应注意，本发明的光放大器1相对于比较性放大器100的总光谱增益斜率减少了。
参考图10，曲线1001(实线)和1002(虚线)示出了由光放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的相应总光谱NF曲线，曲线1001’和1002’示出了由光放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的总光谱增益曲线，且WDM信号的总输入功率等于4dBm，并且曲线1001”和1002”示出了由光放大器1和比较性光放大器100中的相应WDM参考信号在WDM波段内经历的总光谱增益曲线，且WDM信号的总输入功率等于6dBm。应注意，就本发明的光放大器的NF而言，性能始终得到改善。
数值结果示出了本发明的光放大器在不同波长带宽内(高达至少1610nm)操作WDM信号良好。
申请人还应注意，功率转换效率(PCE)为约13％(相对较高的值)。

Claims (16)

1.一种光放大器(1)，包括：光程(2)，所述光程(2)具有输入端(3)和输出端(4)、被定义为从所述输入端至所述输出端的光信号的传播方向；第一掺铒光纤(5)，所述第一掺铒光纤(5)沿着所述光程放置；第一增益平坦滤波器(6)，所述第一增益平坦滤波器(6)沿着所述光程放置在所述第一掺铒光纤的下游；第二掺铒光纤(7)，所述第二掺铒光纤(7)沿着所述光程放置在所述第一增益平坦滤波器的下游；第二增益平坦滤波器(8)，所述第二增益平坦滤波器(8)沿着所述光程放置在所述第二掺铒光纤的下游；第三掺铒光纤(9)，所述第三掺铒光纤(9)沿着所述光程放置在所述第二增益平坦滤波器的下游；以及光泵(10)，所述光泵(10)光学耦接至所述光程，以便光学泵浦至少所述第一掺铒光纤和所述第三掺铒光纤；
其中，所述第一掺铒光纤(5)、所述第二掺铒光纤(7)和所述第三掺铒光纤(9)在1530nm处具有大于或等于5dB/m的吸收，
其中，所述第一掺铒光纤具有大于或等于5m且小于或等于30m的长度，所述第二掺铒光纤具有大于或等于1m且小于或等于10m的长度，所述第三掺铒光纤具有大于或等于2m且小于或等于12m的长度，
其中，所述第一增益平坦滤波器与所述第二增益平坦滤波器中的每个均具有光谱损耗曲线，所述光谱损耗曲线在包括在1555nm与1565nm之间的第一波长处具有第一损耗、在包括在1535nm与1545nm之间的第二波长处具有第二损耗以及在包括在1575nm与1585nm之间的第三波长处具有第三损耗，
其中，所述第一增益平坦滤波器和所述第二增益平坦滤波器的光谱损耗曲线在1555nm和1565nm之间具有绝对最小值，
其中，所述第一增益平坦滤波器的所述第一损耗大于或者等于-16dB且小于或等于-8dB，所述第一增益平坦滤波器的所述第二损耗和所述第三损耗大于或者等于-8dB且小于或等于-1dB，
其中，所述第一增益平坦滤波器的所述第二损耗和所述第三损耗之间的单位为dB的差的绝对值小于或等于6dB，
其中，所述第二增益平坦滤波器(8)的第一损耗大于或等于-10dB且小于或等于-3dB，所述第二增益平坦滤波器的所述第二损耗和所述第三损耗大于或者等于-6dB且小于或等于-0.5dB，其中，所述第二增益平坦滤波器的所述第二损耗和所述第三损耗之间的单位为dB的差的绝对值小于或等于4dB。
2.根据权利要求1所述的光放大器，其中，所述第一掺铒光纤在1530nm处具有大于或等于100dB且小于或等于180dB的总吸收损耗，并且所述第三掺铒光纤在1530nm处具有大于或等于20dB且小于或等于70dB的总吸收损耗。
3.根据权利要求1或2所述的光放大器，其中，所述第二掺铒光纤在1530nm处具有大于或等于10dB且小于或等于40dB的总吸收损耗。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的光放大器，其中，所述光泵被配置为用于利用大于或等于200mW且小于或者等于700mW的光功率将光泵辐射输入至所述第一掺铒光纤的输入端(5’)中。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的光放大器，其中，所述光泵被配置为用于利用大于或等于50mW且小于或等于400mW的光功率将光泵辐射输入至所述第三掺铒光纤的输出端(9”)中。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的光放大器，其中，所述光泵被配置为用于利用小于或等于150mW的光功率将光泵辐射输入至所述第二掺铒光纤的输出端(7”)中。
7.根据权利要求1至2中任一项所述的光放大器，其中，所述光泵被配置为用于将光泵辐射输入至与所述传播方向同向传播的所述第一掺铒光纤中，并且将所述光泵辐射输入至相对于所述传播方向对向传播的所述第三掺铒光纤和所述第二掺铒光纤中。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的光放大器，其中，所述光泵包括光源和驱动器(13)，所述光源适于发射泵波长的光泵辐射，并且所述驱动器(13)被配置为用于驱动所述光源，其中，所述光源和所述驱动器被配置为使得所发射的光泵辐射具有大于或等于300mW且小于或等于1000mW的光功率，并且其中，所述光泵包括第一光耦合器(14)，所述第一光耦合器(14)沿着所述光程放置在所述第一掺铒光纤的上游，并且被配置为用于将所述光源耦接至所述光程，以使得所述光泵辐射与所述传播方向同向传播；第二光耦合器(15)，所述第二光耦合器(15)沿着所述光程放置在所述第三掺铒光纤的下游，并且被配置为用于将所述光源耦接至所述光程，以使得所述光泵辐射与所述传播方向对向传播；以及分光器(16)，所述分光器(16)具有光学连接至所述光源的输入端口(17)和分别光学连接至所述第一光耦合器和所述第二光耦合器的第一输出端口(18)和第二输出端口(19)，以便将所述光源光学连接至所述第一光耦合器和所述第二光耦合器两者，并且其中，所述分光器被配置为使得在所述泵波长处从所述第一输出端口输出的所述光功率与输入至所述输入端口的所述光功率的百分比大于或等于50％且小于或等于90％。
9.根据权利要求1至2中任一项所述的光放大器，其中，所述第一增益平坦滤波器的所述第一损耗大于或者等于-14dB和/或小于或者等于-10dB，其中，所述第一增益平坦滤波器的所述第二损耗与所述第三损耗大于或者等于-6dB，并且其中，所述第一增益平坦滤波器的所述第二损耗与所述第三损耗之间的单位为dB的差的绝对值小于或者等于4dB。
10.根据权利要求1至2中任一项所述的光放大器，其中，所述第二增益平坦滤波器的所述第一损耗大于或者等于-8dB和/或小于或者等于-5dB，其中，所述第二增益平坦滤波器的所述第二损耗和所述第三损耗大于或等于-4dB，并且其中，所述第二增益平坦滤波器的所述第二损耗与所述第三损耗之间的单位为dB的差的绝对值小于或者等于3dB。
11.根据权利要求1至2中任一项所述的光放大器，其中，第一增益、第二增益以及第三增益被定义为所述第一掺铒光纤、所述第二掺铒光纤以及所述第三掺铒光纤的相应输出端的光信号功率与所述第一掺铒光纤、所述第二掺铒光纤以及所述第三掺铒光纤的相应输入端的光信号功率的比率，其中，所述第一掺铒光纤、所述第二掺铒光纤和所述第三掺铒光纤以及所述光泵被配置为使得当利用5dBm的总输入功率将参考WDM信号输入至所述光放大器的所述输入端时，所述参考WDM信号具有包括在80与200个信道之间的多个信道，所述多个信道在具有包括在40nm与70nm之间的带宽并且包括1540nm与1580nm之间的波长的连续WDM带内等距间隔，所有信道均具有大致相同的光功率，所述第一增益在包括在1555nm与1565nm之间的第一波长处大于或者等于16dB和/或小于30dB，所述第一增益在包括在1535nm与1545nm之间的第二波长处和/或在包括在1575nm与1585nm之间的第三波长处大于或者等于6dB和/或小于18dB，所述第一增益在所述第二波长处与所述第一增益在所述第三波长处之间的单位为dB的差的绝对值小于或者等于6dB，所述第一增益在所述第一波长处与所述第一增益在所述第二波长和/或所述第三波长处之间的单位为dB的差大于或者等于5dB，所述第二增益在所述第二波长处小于0dB，所述第二增益在所述第一波长和所述第三波长处大于0dB，所述第二增益在所述第一波长、所述第二波长以及所述第三波长处的绝对值小于4dB，所述第三增益在所述第一波长和所述第二波长处大于或等于4dB且小于或等于14dB，所述第三增益在所述第三波长处大于或等于0dB且小于或等于9dB，并且所述第三增益在所述第一波长与所述第二波长处的单位为dB的差的绝对值小于3dB。
12.一种WDM光通信系统，包括光纤通信链路，所述光纤通信链路其中包括根据权利要求1至2中任一项所述的至少一个光放大器(1)；WDM发送器，被构造为用于产生WDM光信号并且利用所述传播方向将所述WDM光信号发射至所述光纤通信链路；以及WDM接收器，被构造为用于接收和处理来自所述光纤通信链路的WDM光信号。
13.一种用于光学放大WDM光信号的方法，包括：
将所述WDM光信号输入至光放大器(1)的输入端(3)，所述光放大器(1)包括：光程(2)，所述光程(2)具有所述输入端(3)和输出端(4)，所述WDM光信号沿着从所述输入端至所述输出端的传播方向传播；第一掺铒光纤(5)，所述第一掺铒光纤(5)沿着所述光程放置；第一增益平坦滤波器(6)，所述第一增益平坦滤波器(6)沿着所述光程放置在所述第一掺铒光纤的下游；第二掺铒光纤(7)，所述第二掺铒光纤(7)沿着所述光程放置在所述第一增益平坦滤波器的下游；第二增益平坦滤波器(8)，所述第二增益平坦滤波器(8)沿着所述光程放置在所述第二掺铒光纤的下游；第三掺铒光纤(9)，所述第三掺铒光纤(9)沿着所述光程放置在所述第二增益平坦滤波器的下游；以及光泵(10)，所述光泵(10)光学耦接至所述光程，
其中，所述第一掺铒光纤、所述第二掺铒光纤和所述第三掺铒光纤在1530nm处具有大于或等于5dB/m的吸收，
其中，所述第一掺铒光纤具有大于或等于5m且小于或等于30m的长度，所述第二掺铒光纤具有大于或等于1m且小于或等于10m的长度，所述第三掺铒光纤具有大于或等于2m且小于或等于12m的长度，
其中，所述第一增益平坦滤波器与所述第二增益平坦滤波器中的每个均具有光谱损耗曲线，所述光谱损耗曲线在包括在1555nm与1565nm之间的第一波长处具有第一损耗、在包括在1535nm与1545nm之间的第二波长处具有第二损耗以及在包括在1575nm与1585nm之间的第三波长处具有第三损耗；
通过所述光泵将光泵辐射发送至所述光程，以便光学泵浦至少所述第一掺铒光纤和所述第三掺铒光纤并且放大其中的所述WDM信号；
从所述光放大器的所述输出端输出所放大的WDM光信号；
其中，所述WDM光信号包括具有间隔波长的多个光信号信道，
其中，所述第一增益平坦滤波器和所述第二增益平坦滤波器的光谱损耗曲线在1555nm和1565nm之间具有绝对最小值，
其中，所述第一增益平坦滤波器(6)的所述第一损耗大于或者等于-16dB且小于或等于-8dB，所述第一增益平坦滤波器的所述第二损耗和所述第三损耗大于或者等于-8dB且小于或等于-1dB，
其中，所述第一增益平坦滤波器的所述第二损耗和所述第三损耗之间的单位为dB的差的绝对值小于或等于6dB，
其中，所述第二增益平坦滤波器(8)的第一损耗大于或等于-10dB且小于或等于-3dB，所述第二增益平坦滤波器的所述第二损耗和所述第三损耗大于或者等于-6dB且小于或等于-0.5dB，
其中，所述第二增益平坦滤波器的所述第二损耗和所述第三损耗之间的单位为dB的差的绝对值小于或等于4dB，
所述WDM光信号的最高波长与最低波长之间的差大于40nm，并且其中，所述WDM光信号的所述最高波长与所述最低波长位于1565nm的波长的相对侧，并且其中，所述最低波长大于或等于1500nm且小于或等于1540nm，且最高波长大于或等于1580cm。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述光泵辐射在所述第一掺铒光纤的至少一点中具有大于或者等于200mW和/或小于或者等于700mW的光功率，以及在所述第三掺铒光纤的至少一点中具有大于或者等于50mW和/或小于或者等于400mW的光功率，以及在所述第二掺铒光纤的至少一点中具有小于或者等于150mW的光功率。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，第一增益、第二增益以及第三增益被定义为所述第一掺铒光纤、所述第二掺铒光纤以及所述第三掺铒光纤的相应输出端处的光信号功率与所述第一掺铒光纤、所述第二掺铒光纤以及所述第三掺铒光纤的相应输入端处的光信号功率的比率，其中，所述第一增益在包括在1555nm与1565nm之间的第一波长处大于或者等于16dB和/或小于30dB，其中，所述第一增益在包括在1535nm与1545nm之间的第二波长处和/或在包括在1575nm与1585nm之间的第三波长处大于或者等于6dB和/或小于18dB，其中，所述第一增益在所述第二波长与所述第三波长处之间的单位为dB的差的绝对值小于或者等于6dB，并且其中，所述第一增益在所述第一波长处与所述第一增益在所述第二波长和/或所述第三波长处之间的单位为dB的差大于或者等于5dB。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二增益在第二波长处小于0dB，所述第二增益在第一波长和第三波长处大于0dB，所述第二增益在所述第一波长、所述第二波长以及所述第三波长处的绝对值小于4dB，第三增益在所述第一波长和所述第二波长处大于或者等于4dB和/或小于或者等于14dB，所述第三增益在所述第三波长处大于或者等于0dB和/或小于或者等于9dB，所述第三增益在所述第一波长与所述第二波长处的单位为dB的差的绝对值小于3dB。
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