CN109818244B - 一种掺铒光纤放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤放大器技术领域，具体公开了一种掺铒光纤放大器，其中，掺铒光纤放大器包括：入口隔离器、第一复用器、第一二合一器件、第二复用器、第二二合一器件、双级隔离器和泵浦源，入口隔离器通过第一复用器与第一二合一器件连接，第一二合一器件通过第二复用器与第二二合一器件连接，泵浦源分别与第一复用器和双级隔离器连接，双级隔离器与第二二合一器件连接，第一复用器和第一二合一器件之间设置第一铒纤，第二复用器与第二二合一器件之间设置第二铒纤，泵浦源能够通过第二复用器将反向耦合后剩余泵浦光正向耦合至第二铒纤以对信号输入光进行二次放大。本发明提供的掺铒光纤放大器掺铒光纤放大器能够有效提高泵浦效率。
Description
技术领域
本发明涉及光纤放大器技术领域，尤其涉及一种掺铒光纤放大器。
背景技术
掺铒光纤放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier ，简称EDFA）被广泛地用于光通信领域，其使用地域跨度大，所处的工作环境也是各异。一般情况下，其工作的环境温度都会在-10到70摄氏度之间。目前，通过大量的实验与理论的分析，掺铒光纤放大器的增益会随环境温度的上升而下降（C波段），主要是由于铒纤受激吸收、反射截面发生了变化，泵浦转换功率降低。并且，目前工程上常规光路结构，泵浦光一般只激励同段铒纤一次，而剩余的泵浦光不再利用，造成浪费。因此，提高泵浦转换效率，在工程中有实际意义。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种掺铒光纤放大器，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的一个方面，提供一种掺铒光纤放大器，其中，一种掺铒光纤放大器，其特征在于，所述掺铒光纤放大器包括：入口隔离器、第一复用器、第一二合一器件、第二复用器、第二二合一器件、双级隔离器和泵浦源，所述入口隔离器通过所述第一复用器与所述第一二合一器件连接，所述第一二合一器件通过所述第二复用器与所述第二二合一器件连接，所述泵浦源分别与所述第一复用器和双级隔离器连接，所述双级隔离器与所述第二二合一器件连接，所述第一复用器和所述第一二合一器件之间设置第一铒纤，所述第二复用器与所述第二二合一器件之间设置第二铒纤，所述泵浦源能够通过所述第一复用器将泵浦光正向耦合至所述第一铒纤，以及能够通过双级隔离器和所述第二二合一器件将泵浦光反向耦合至所述第二铒纤，所述第一铒纤和所述第二铒纤能够通过所述泵浦光对信号输入光进行一次放大，所述泵浦源还能够通过所述第二复用器将反向耦合后剩余泵浦光正向耦合至所述第二铒纤以对所述信号输入光进行二次放大，所述入口隔离器能够隔离所述第一铒纤的反向自发辐射光，所述双级隔离器能够隔离第二铒纤对所述信号输入光二次放大后剩余的泵浦光。
优选地，所述泵浦源包括第一泵浦源和第二泵浦源，所述第一泵浦源与所述第一复用器连接，所述第二泵浦源与所述双级隔离器连接，所述第一泵浦源能够通过所述第一复用器将泵浦光耦合至所述第一铒纤；所述第二泵浦源能够通过所述第二二合一器件将泵浦光反向耦合至所述第二铒纤，以及能够通过所述第二复用器将反向耦合后剩余泵浦光正向耦合至所述第二铒纤。
优选地，所述掺铒光纤放大器包括泵浦分光器，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源均与所述泵浦分光器连接，所述泵浦分光器分别与所述第一复用器和所述双级隔离器连接，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源的总泵浦功率能够在所述泵浦分光器的作用下按比例分离后对第一铒纤进行正向泵浦，以及对第二铒纤进行反向泵浦。
优选地，所述泵浦分光器包括2*2泵浦分光器。
优选地，所述第一二合一器件包括隔离器和增益平坦滤波器。
优选地，所述第二二合一器件包括隔离器和复用器。
优选地，所述第二复用器包括两端口1480nm复用器。
本发明提供的掺铒光纤放大器，在现有的掺铒光纤放大器的基础上通过设置第二复用器、第二二合一器件以及双级隔离器，可以实现二次利用剩余泵浦光的光路结构，在降低泵浦功率、减少光路器件的同时，还能够保证输出光达到要求，且本发明提供的掺铒光纤放大器还具有结构紧凑、简易的优势，能够有效提高泵浦效率。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的掺铒光纤放大器的结构框图。
图2为本发明提供的掺铒光纤放大器的具体实施方式的结构框图。
图3为本发明提供的泵浦光再利用光路工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面，提供一种掺铒光纤放大器，其中，如图1所示，所述掺铒光纤放大器包括：入口隔离器110、第一复用器120、第一二合一器件130、第二复用器140、第二二合一器件150、双级隔离器160和泵浦源170，所述入口隔离器110通过所述第一复用器120与所述第一二合一器件130连接，所述第一二合一器件130通过所述第二复用器140与所述第二二合一器件150连接，所述泵浦源170分别与所述第一复用器120和双级隔离器160连接，所述双级隔离器160与所述第二二合一器件150连接，所述第一复用器120和所述第一二合一器件130之间设置第一铒纤180，所述第二复用器140与所述第二二合一器件150之间设置第二铒纤190，所述泵浦源170能够通过所述第一复用器120将泵浦光正向耦合至所述第一铒纤180，以及能够通过双级隔离器160和所述第二二合一器件150将泵浦光反向耦合至所述第二铒纤190，所述第一铒纤180和所述第二铒纤190能够通过所述泵浦光对信号输入光进行一次放大，所述泵浦源170还能够通过所述第二复用器140将反向耦合后剩余泵浦光正向耦合至所述第二铒纤190以对所述信号输入光进行二次放大，所述入口隔离器110能够隔离所述第一铒纤180的反向自发辐射光，所述双级隔离器160能够隔离第二铒纤190对所述信号输入光二次放大后剩余的泵浦光。
本发明提供的掺铒光纤放大器，在现有的掺铒光纤放大器的基础上通过设置第二复用器、第二二合一器件以及双级隔离器，可以实现二次利用剩余泵浦光的光路结构，在降低泵浦功率、减少光路器件的同时，还能够保证输出光达到要求，且本发明提供的掺铒光纤放大器还具有结构紧凑、简易的优势，能够有效提高泵浦效率。
需要说明的是，所述自发辐射光为所述第一铒纤通过所述泵浦光对信号输入光进行一次放大后形成的，且所述自发辐射光有正向和反向，所以需要通过入口隔离器将反向的自发辐射光进行隔离。
具体地，如图2所示，所述泵浦源170包括第一泵浦源171和第二泵浦源172，所述第一泵浦源171与所述第一复用器120连接，所述第二泵浦源172与所述双级隔离器160连接，所述第一泵浦源171能够通过所述第一复用器120将泵浦光耦合至所述第一铒纤180；所述第二泵浦源172能够通过所述第二二合一器件150将泵浦光反向耦合至所述第二铒纤190，以及能够通过所述第二复用器140将反向耦合后剩余泵浦光正向耦合至所述第二铒纤190。
需要说明的是，如图1至图3所示，信号输入光由入口IN进入，由出口OUT输出，将信号输入光的传输方向定义为正向，则与信号输入光的传输方向相反的方向定义为反向，图3中的2-3表示的是信号输入光，2-1表示的是第二二合一器件150进行反向耦合的泵浦光，2-2表示的是反向耦合后剩余的泵浦光。
进一步具体地，为了能够实现泵浦备份功能，所述掺铒光纤放大器包括泵浦分光器200，所述第一泵浦源171和所述第二泵浦源172均与所述泵浦分光器200连接，所述泵浦分光器200分别与所述第一复用器120和所述双级隔离器160连接，所述第一泵浦源171和所述第二泵浦源172的总泵浦功率能够在所述泵浦分光器200的作用下按比例分离后对第一铒纤180进行正向泵浦，以及对第二铒纤190进行反向泵浦。
优选地，所述泵浦分光器200包括2*2泵浦分光器。
优选地，所述第一二合一器件130包括隔离器和增益平坦滤波器。
优选地，所述第二二合一器件150包括隔离器和复用器。
优选地，所述第二复用器140包括两端口1480nm复用器。
具体地，如图1至图3所示，为提高泵浦效率，本发明提供的掺铒光纤放大器包括：两个泵浦源、入口隔离器、双级隔离器、第一复用器、第一二合一器件（隔离器+增益平坦滤波器GFF）、两端口1480nm复用器、第二二合一器件（复用器+隔离器）。
具体地，信号输入光进入入口隔离器110后，通过第一泵浦源171和第二泵浦源172正反向结构耦合至第一饵纤180、第二铒纤190中进行激励放大；当饵纤中有剩余泵浦光存在时，会被两端口1480nm复用器反射至第二饵纤190中二次利用，再次激励放大；信号输入光经过正反向结构与泵浦二次利用结构，有效地提高了泵浦转换效率，使输入光在同样的泵浦功率下，获得了更高的输出功率。
图3为泵浦光再利用光路工作原理图，第一泵浦源171、第二泵浦源172为第二饵纤190进行一次正反向激励后，消耗了部分的泵浦光2-1，没有消耗的剩余泵浦光2-2，将被铒纤前的两端口1480nm复用器140反射回第二饵纤190进行二次利用，使信号光再次放大。
优选地，两个泵浦源由2*2分光器按x%的比例，通过复用器为第一饵纤正向泵浦。按1-x%的比例，依次通过双级隔离器、第二二合一器件（复用器+隔离器），为第二饵纤190反向泵浦。
优选地，x的范围在0~100之间。
可以理解的是，两个泵浦源由2*2分光器连接，形成了泵浦备份结构，当一个泵浦不正常工作时，还能通过另一个进行正常工作。
泵浦源为第一饵纤和第二铒纤进行一次正反向激励后，没有消耗的剩余泵浦光，将被铒纤前的两端口1480nm复用器反射进入饵纤进行二次利用。
应当理解的是，加入的双级隔离器160可以对二次利用后剩余泵浦光进行隔离，防止泵浦源激射。
具体地，第一二合一器件130（隔离器+增益平坦滤波器GFF）中的GFF可防止因两端口复用器对泵浦光的隔离度不够，泄露至另一个泵浦中。
因此，本发明提供的掺铒光纤放大器，具有的优点如下：
a) 本发明改进了常规的双泵正反向泵浦光路结构，使其具有备份泵浦的功能；同时，结合的泵浦二次利用的结构，可以两次激励信号源，有效的提高了泵浦利用效率。
b）本发明为在实际工程中能使整体光路结构安放在小模块中，使用二合一器件将光路进行精简。而且，光路简易，在实际使用中易实施。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种掺铒光纤放大器，其特征在于，所述掺铒光纤放大器包括：入口隔离器、第一复用器、第一二合一器件、第二复用器、第二二合一器件、双级隔离器和泵浦源，所述入口隔离器通过所述第一复用器与所述第一二合一器件连接，所述第一二合一器件通过所述第二复用器与所述第二二合一器件连接，所述泵浦源分别与所述第一复用器和双级隔离器连接，所述双级隔离器与所述第二二合一器件连接，所述第一复用器和所述第一二合一器件之间设置第一铒纤，所述第二复用器与所述第二二合一器件之间设置第二铒纤，所述泵浦源能够通过所述第一复用器将泵浦光正向耦合至所述第一铒纤，以及能够通过双级隔离器和所述第二二合一器件将泵浦光反向耦合至所述第二铒纤，所述第一铒纤和所述第二铒纤能够通过所述泵浦光对信号输入光进行一次放大，所述泵浦源还能够通过所述第二复用器将反向耦合后剩余泵浦光正向耦合至所述第二铒纤以对所述信号输入光进行二次放大，所述入口隔离器能够隔离所述第一铒纤的反向自发辐射光，所述双级隔离器能够隔离第二铒纤对所述信号输入光二次放大后剩余的泵浦光；
所述泵浦源包括第一泵浦源和第二泵浦源，所述第一泵浦源与所述第一复用器连接，所述第二泵浦源与所述双级隔离器连接，所述第一泵浦源能够通过所述第一复用器将泵浦光耦合至所述第一铒纤；所述第二泵浦源能够通过所述第二二合一器件将泵浦光反向耦合至所述第二铒纤，以及能够通过所述第二复用器将反向耦合后剩余泵浦光正向耦合至所述第二铒纤；
所述掺铒光纤放大器包括泵浦分光器，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源均与所述泵浦分光器连接，所述泵浦分光器分别与所述第一复用器和所述双级隔离器连接，所述第一泵浦源和所述第二泵浦源的总泵浦功率能够在所述泵浦分光器的作用下按比例分离后对第一铒纤进行正向泵浦，以及对第二铒纤进行反向泵浦。
2.根据权利要求1所述的掺铒光纤放大器，其特征在于，所述泵浦分光器包括2*2泵浦分光器。
3.根据权利要求1所述的掺铒光纤放大器，其特征在于，所述第一二合一器件包括隔离器和增益平坦滤波器。
4.根据权利要求1所述的掺铒光纤放大器，其特征在于，所述第二二合一器件包括隔离器和复用器。
5.根据权利要求1所述的掺铒光纤放大器，其特征在于，所述第二复用器包括两端口1480nm复用器。
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