CN110148876A - 一种基于硫化铅掺杂石英光纤的拉曼放大装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于硫化铅掺杂石英光纤的拉曼放大装置，它包括信号源、光隔离器甲、硫化铅掺杂石英光纤、波分复用耦合器、高功率泵浦激光器、光隔离器乙和光功率计等部分。装置各部分通过石英光纤相连接，所述硫化铅掺杂石英光纤是通过改进型化学气相沉积法结合气化硫化铅工艺制备而成，制备工艺简单，成品光纤拉曼强度大，拉曼增益系数高。高功率泵浦激光器提供放大装置所需要的泵浦光，泵浦光与信号光在光纤中产生拉曼增益，从而使传输的信号光得到放大。本发明装置结构简单、安全稳定、放大效果好，进一步降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于硫化铅掺杂石英光纤的拉曼放大装置，所属光纤通信和光纤传感领域。
背景技术
近年来，随着高清视频、云计算、大数据中心等数据服务的兴起，使得网络带宽的需求量爆发式增长，大流量、大连接的数据服务造成流量数据的快速增长，给传统的通信网络带来了巨大的挑战。所以进一步提高光纤的通信容量成了通信技术领域的研究重点。传统的掺铒光纤放大器（EDFA）具有增益高、噪声低、泵浦效率高、低连接损耗、偏振不敏感等优点，在目前的通信波段有着良好的放大特性。但随着计算机网络及其他新的数据传输业务的迅猛发展，EDFA 工作波段和带宽的局限性越来越明显，不能满足新一代大容量密集波分复用（DWDM）系统容量距离积进一步提升的要求。
与EDFA 相比，拉曼光纤放大器具有诸多优点：1）很好地实现分布式放大、直接扩容升级光纤放大系统、合理地利用光纤的低损耗窗口。2）放大波长只和泵浦波长有关，只要选择合适的泵浦光的波长,理论上可以放大任意光信号波段。3）光纤的拉曼增益具有比较宽的频带。4）增益平坦，保证了信号传输的稳定性。5）饱和功率很高，下降的光增益小。6）增益介质为传输光纤本身，光纤中各处的信号光功率都比较小，降低各种光纤非线性效应的干扰。这些优点有效地克服了系统容量和传输带宽难以再提升的难题。
发明内容
本发明要解决的就技术问题：针对现有的光纤放大器容量距离积比较小的问题，提供了一种硫化铅掺杂石英光纤拉曼放大装置。
本发明采用下述技术方案：
一种硫化铅掺杂石英光纤拉曼光放大装置，包括信号源,所述信号源通过石英光纤连接光隔离器甲，光隔离器甲通过硫化铅掺杂石英光纤连接波分复用耦合器，所述波分复用耦合器通过石英光纤连接高功率泵浦激光器和光隔离器乙，光隔离器乙通过石英光纤连接光功率计。
硫化铅掺杂石英光纤是由改进化学气相沉积工艺结合高温气化硫化铅技术制备而成。
放大范围为1050~1650nm。
放大范围为1050~1400nm，增益平坦度为0.35dB。
放大范围为1400~1650nm增益平坦度为0.68dB。
硫化铅掺杂石英光纤是在改进化学气相沉积（MCVD）制备工艺技术方法中增加硫化铅高温气化沉积工艺制作而成。
硫化铅掺杂石英光纤折射率差不低于1.0%。
硫化铅掺杂石英光纤损耗低于15dB/km。
硫化铅掺杂石英光纤1080nm~1113nm处有荧光特性。
本发明与现有技术相比较，具有如下突出的实质性特点和显著优点：
本发明公开了一种基于硫化铅掺杂石英光纤拉曼光纤放大装置。该装置使用了具有高拉曼增益的新型硫化铅掺杂石英光纤取代传统的单模光纤，经过泵浦功率和光纤长度的优化后，能够有效地提高信号光的放大效果，极大地提高光纤放大器的放大增益。采用高拉曼增益的硫化铅掺杂石英光纤3作为拉曼放大器的增益光纤，制作出的拉曼光放大装置增益明显高于普通单模光纤拉曼放大器。通过改变高功率泵浦激光器6的波长可以实现1250~1650nm低损耗范围内信号光的放大。
硫化铅掺杂石英光纤是在改进化学气相沉积（MCVD）制备工艺技术方法中增加硫化铅高温气化沉积工艺制作而成，制备出的硫化铅掺杂石英光纤结构，具有高折射率差、低损耗和高拉曼增益系数的优点。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1说明本发明的目的是如何实现的：
本发明是采用后向泵浦拉曼放大装置的基本结构，除硫化铅掺杂石英光纤3外，还需要用到波分复用耦合器4、光隔离器甲2和乙6，高功率泵浦激光器5等器件。
光隔离器甲2和乙6分别放置在信号源1后和光功率计8前，可以消除各种反射光的干扰，使得信号光可以单向传输。同时，隔离功率较高的泵浦光，保护信号源1和光功率计7的安全，防止因为过高的激光功率损坏设备。
波分复用耦合器4可以将泵浦光耦合进硫化铅掺杂石英光纤3，使其和信号光在硫化铅掺杂石英光纤3中同时传输，产生受激拉曼散射放大效应，从而导致泵浦光功率被转移到信号光，实现信号光的放大。
高功率泵浦激光器5的输出功率可调，通过调节泵浦光输出功率可以改变该装置的放大效果，从而改变输出信号光的功率。
信号光1从硫化铅掺杂石英光纤3拉曼光放大装置的输入端输入，经由光隔离器甲2进入硫化铅掺杂石英光纤3，因受激拉曼散射效应在硫化铅掺杂石英光纤3中被放大，并经波分复用耦合器4和光隔离器乙6输出到光功率计7。
根据上述的说明，
实施例一：
参见图1，本硫化铅掺杂石英光纤拉曼放大装置，包括信号源1、光隔离器甲2、硫化铅掺杂石英光纤3、波分复用耦合器4、高功率泵浦激光器5、光隔离器乙6、光功率计7，其特征在于：所述信号源1通过石英光纤连接光隔离器甲2，光隔离器甲2通过硫化铅掺杂石英光纤3连接波分复用耦合器4，所述波分复用耦合器4通过石英光纤连接高功率泵浦激光器5和光隔离器乙6，光隔离器乙6通过石英光纤连接光功率计7，放大范围为1050~1650nm，其中在1050nm~1400nm和14000~1650nm，其增益平坦度分别为0.35dB和0.68dB。
实施例二：
如图1所示，本硫化铅掺杂石英光纤拉曼放大装置，包括信号源1、光隔离器甲2、硫化铅掺杂石英光纤3、波分复用耦合器4、高功率泵浦激光器5、光隔离器乙6、光功率计7；各部分均有石英光纤相连，光隔离器甲2、光隔离器乙7、高功率泵浦激光器6波长相匹配，波分复用耦合器4和信号源1及高功率泵浦激光器6相匹配。
本装置的操作原理如下：
将打开信号源1，而后调节泵浦激光器6功率，输入信号光和泵浦光会在硫化铅掺杂石英光纤3中发生受激拉曼散射效应，从而将信号光放大，光功率计7可测得放大后的信号光功率。
Claims (9)
1.一种硫化铅掺杂石英光纤拉曼光放大装置，包括信号源（1）,其特征在于：所述信号源（1）通过石英光纤连接光隔离器甲（2），光隔离器甲（2）通过硫化铅掺杂石英光纤（3）连接波分复用耦合器（4），所述波分复用耦合器（4）通过石英光纤连接高功率泵浦激光器（5）和光隔离器乙（6），光隔离器乙（6）通过石英光纤连接光功率计（7）。
2.根据权利要求1所述硫化铅掺杂石英光纤拉曼放大装置，其特征在于：硫化铅掺杂石英光纤是由改进化学气相沉积工艺结合高温气化硫化铅技术制备而成。
3.根据权利要求1所述硫化铅掺杂石英光纤拉曼放大装置，其特征在于：放大范围为1050~1650nm。
4.根据权利要求3所述硫化铅掺杂石英光纤拉曼放大装置，其特征在于：放大范围为1050~1400nm，增益平坦度为0.35dB。
5.根据权利要求3所述硫化铅掺杂石英光纤拉曼放大装置，其特征在于：放大范围为1400~1650nm增益平坦度为0.68dB。
6.根据权利要求3所述硫化铅掺杂石英光纤拉曼放大装置，其特征在于：硫化铅掺杂石英光纤（3）是在改进化学气相沉积（MCVD）制备工艺技术方法中增加硫化铅高温气化沉积工艺制作而成。
7.根据权利要求6所述硫化铅掺杂石英光纤拉曼放大装置，其特征在于：硫化铅掺杂石英光纤（3）折射率差不低于1.0%。
8.根据权利要求4所述硫化铅掺杂石英光纤，硫化铅掺杂石英光纤（3）损耗低于15dB/km。
9.根据权利要求4所述硫化铅掺杂石英光纤，其特征在于硫化铅掺杂石英光纤（3）1080nm~1113nm处有荧光特性。
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