CN112701557A - 光学放大器 - Google Patents
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Abstract
一种光学放大器，可以包括光纤，其用于在光学放大器的传播路径中传播前向光信号。光纤可以具有与传播路径成非垂直角度的输入端面。光学放大器可以包括与光纤的输入端面光学通信的光学部件，用于引导反向光发射远离传播路径。
Description
技术领域
本公开涉及光学放大器，更具体地，涉及与光学放大器相关联的放大自发发射(amplified spontaneous emission：ASE)。
背景技术
光学放大器是接收信号光并产生放大信号光(即，具有相对较高的光功率的信号光)的设备。通常，光学放大器使用所谓的增益介质提供光学放大，该增益介质由诸如泵浦激光器的源“泵浦”(即，提供能量)。在一些情况下，光学放大器可以利用光纤作为增益介质(这种设备可以被称为光纤放大器)。在这种情况下，增益介质可以是掺杂稀土离子的玻璃光纤，稀土离子例如铒、钕、镱、镨、铥等。这种光纤可以称为活性光纤。在操作中，信号光与泵浦光一起通过活性光纤传播，并且活性光纤输出从信号光和泵浦光产生的放大的信号光。通常，这种光学放大器包括与控制、启用和/或监测光学放大相关的其他分立组件。这种分立组件可以包括例如一个或多个隔离器、组合器(例如波分复用器(WDM))、可调滤波器、抽头、光电二极管等。
发明内容
根据一些实施方式，光学放大器可以包括：在光学放大器的传播路径中传播前向光信号的光纤，该光纤具有与传播路径成非垂直角度的输入端面；以及光学部件，其与光纤的输入端面光学通信，用于引导反向光发射远离传播路径。
根据一些实施方式，掺铒光纤(EDF)放大器可以包括：在EDF放大器的传播路径中传播前向光信号的EDF，该EDF具有相对于EDF的输出端面成角度的输入端面；以及与EDF的输入端面进行光学通信的光学部件，用于引导反向放大自发发射(ASE)远离传播路径。
根据一些实施方式，光学系统可以包括：具有接收前向光信号的输入端面和输出端面的光纤，输入端面相对于输出端面成角度；以及光学部件，用于接收经由光纤的输入端面的反向光发射，该光学部件被配置为引导反向光发射远离前向光信号的路径。
附图说明
图1是本文描述的示例光纤的示意图。
图2是本文描述的示例光学放大器的示意图。
图3是本文描述的示例实现的图。
具体实施方式
以下对示例实施方式的详细描述参考附图。不同附图中相同的附图标记可以表示相同或相似的元件。
典型的光学放大器可以使用光纤作为增益介质。例如，掺铒光纤(EDF)可以用作掺铒光纤放大器(EDFA)的增益介质。在某些情况下，光纤的泵浦会产生反向发射，如反向ASE。反向ASE可能会干扰要由光学放大器放大的前向光信号和/或干扰光学放大器的其他组件。例如，反向ASE会限制增益介质可以实现的前向光信号的增益。作为另一个例子，反向ASE可以由检测器(例如光电二极管)检测，该检测器监测光学放大器产生的功率，从而导致不准确的测量。
本文描述的一些实施方式提供了被配置为重定向、阻挡和/或吸收诸如反向ASE这样的反向发射的光学放大器。在一些实施方式中，光学放大器的光纤可以包括倾斜的输入端面，该输入端面例如与前向光信号的传播路径成非垂直的角度，从而导致反向ASE远离传播路径。在一些实施方式中，光纤的成角度的输入端面可以将反向ASE导向光学部件，该光学部件提供反向ASE远离传播路径的其他方向，引起ASE的阻挡，引起ASE的吸收，和/或类似情况。以这种方式，光学放大器可以减少或消除由反向ASE引起的干扰，从而提高前向光信号的增益，提高光学放大器的检测器的功率监测等。
图1是本文描述的示例性光纤10的示意图。在一些实施方式中，光纤10可以用作光学放大器的增益介质。例如，光纤10可以是玻璃掺杂光纤，例如EDF。附加地或替代地，光纤10可以用作与光学放大器相关联的输出光纤。例如，光纤10可以是玻璃光纤。在一些实施方式中，光纤10可以是单模光纤。
光纤10可以包括输入部分12和输出部分14。在一些实施方式中，输入部分12和输出部分14可以是拼接到尾纤光纤16的裸EDF。可选地，输入部分12和输出部分14可以是玻璃套圈的相应端部。在使用中，输入部分12可以接收沿着传播路径18经由光纤10传播的前向光信号(即，在输入部分12进入光纤10并在输出部分14离开光纤10的光信号)。例如，传播路径18可以是轴向延伸穿过输入部分12和输出部分14的路径(例如，沿着光纤10的光纤轴的路径)。
输入部分12可以具有成角度的输入面。在一些实施方式中，输入部分12的输入面可以相对于输入部分12的主体成非垂直的角度。在一些实施方式中，输入部分12的输入面可以相对于传播路径18成非垂直的角度。在一些实施方式中，输入部分12的输入面可以相对于输出部分14的输出面成角度。例如，输出部分14的输出面可以是无角度的，例如与输出部分14的主体和/或传播路径18垂直。
输入部分12的输入面可以相对于垂直于输入部分12的主体的线、相对于垂直于传播路径18的线、相对于输出部分14的输出面等成角度θ。角度θ可以为2～20度、3～16度、4～11度、5～10度，或者能导致前向输入信号的进入角度满足光纤10的接受角度的其它值。例如，角度θ可以小于或等于15度(例如，当光纤10具有0.14的数值孔径时)，或者小于或等于20度(例如，当光纤10具有0.21的数值孔径时)。以这种方式，输入部分12的输入面可以引导反向ASE远离传播路径18，同时最小化在光纤10处的耦合损耗。
如上所述，图1仅作为示例提供。其他示例可以不同于针对图1所描述的示例。
图2是本文描述的示例光学放大器20的示意图。在一些实施方式中，光学放大器20可以是EDFA。在一些情况下，前向光信号(即，在输入光纤22处进入光学放大器20并在输出光纤50处离开光学放大器20的光信号)可以沿着传播路径18传播通过光学放大器20。在这种情况下，传播路径18可以是轴向延伸穿过光学放大器20的路径(例如，沿着光学放大器20的轴线的路径)，例如由输入光纤22和输出光纤50限定的轴向路径。
前向光信号可以在输入光纤22处进入光学放大器20，并且可以传播通过输入透镜24。从输入透镜24，前向光信号可以传播通过输入抽头滤波器26。输入抽头滤波器26可以与被配置成监测前向光信号的输入检测器相关联。例如，输入检测器可以是输入监测光电二极管28，其监测前向光信号的功率(例如，在放大之前)。从输入抽头滤波器26，前向光信号可以传播通过输入隔离器30，随后是组合器32(例如，WDM)。组合器32可以与泵浦源34(例如，泵浦激光器)和泵浦透镜36相关联。泵浦源34可以被配置成产生泵浦能量，该泵浦能量向光学放大器20的增益介质提供泵浦。因此，泵浦能量可以在组合器32处与前向光信号组合(例如，复用)。
如图2所示，光纤10(例如，EDF)可以是光学放大器20的增益介质。前向光信号以及组合的泵浦能量可以经由输入透镜38传播通过光纤10。在一些情况下，增益介质的泵浦可能导致ASE，例如反向ASE，其可能以与前向光信号相反的方向传播通过光学放大器20。在一些实施方式中，输入透镜38可以是非球面透镜。离开光纤10的前向光信号可以传播通过输出透镜40，随后是输出隔离器42和输出抽头滤波器44。输出抽头滤波器44可以与配置成监测前向光信号的输出检测器相关联。例如，输出检测器可以是输出监测光电二极管46，其监测前向光信号的功率(例如，在放大之后)。从输出抽头滤波器44，前向光信号可以传播通过输出透镜48，然后在输出光纤50处离开光学放大器20。在一些实施方式中，输出光纤50可以对应于光纤10(例如，作为对应于光纤10的增益介质的补充或替代)。
在一些实施方式中，光学放大器20可以包括一个或多个光学部件52。光学部件52可以被配置成引导反向ASE远离传播路径18。因此，光学部件52可以在光学放大器20中位于传播路径18旁边，使得前向光信号不传播通过光学部件52。在一些实施方式中，光学部件52可以在前向光信号的方向上位于输入透镜38之前(例如，在组合器32之后)。或者，光学部件52可以在前向光信号的方向上位于输入透镜38之后和光纤10之前。在一些实施方式中，光学部件52可以在前向光信号的方向上位于输出透镜48之前(例如，在输出抽头滤波器44之后)或输出透镜48之后(例如，在输出光纤50之前)(例如，当输出光纤50对应于光纤10时)。
光学部件52可以与光纤10的输入面(或者当输出光纤50对应于光纤10时，输出光纤50的输入面)进行光学通信。例如，光学部件52可以具有与光纤10的输入面光学通信的表面。在一些实施方式中，光学部件52的表面可以成角度，以引导反向ASE远离传播路径18。例如，光学部件52的表面可以相对于垂直于传播路径18的线成角度。作为另一个例子，光学部件52的表面可以相对于光纤10的输入面成角度。
光学部件52可以由在特定温度和压力下折射率高于空气(例如海平面的干燥空气)的材料组成。例如，光学部件52可以由玻璃(例如，冠状玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、阿贝数为50-85的其它玻璃和/或类似物)组成。
如上所述，图2仅作为示例提供。其他示例可以不同于针对图2所描述的示例。
图3是本文描述的示例实施方式300的图。特别地，图3示出了包括光纤10和光学部件52的光学系统。如图3所示，前向光信号305可以沿着传播路径18传播通过光纤10。如上所述，光纤10可以是光学放大器20的增益介质，并且增益介质的泵浦可能导致ASE，例如在与前向光信号305相反的方向上的反向ASE 310。
如图3所示，光纤10的成角度输入面可以将ASE 310从传播路径18向后引导离开并引向光学部件52。此外，光学部件52的一个或多个成角度的表面可以进一步将ASE 310向后引导远离传播路径18。例如，光学部件52可以将ASE 310向后引导远离光学放大器20的检测器，例如输入监测光电二极管28和/或输出监测光电二极管46(例如，当输出光纤50对应于光纤10时)。
在一些实施方式中，光学部件52可以将ASE 310向后导向衰减组件54。衰减组件54可以被配置成向后衰减(例如，阻挡、吸收、俘获和/或类似)ASE 310。例如，衰减部件54可以包括衰减光的材料，例如遮光(例如，不透明的)织物。
这样，光纤10和光学部件52可以减少或消除由反向ASE 310引起的干扰，例如与前向光信号305的干扰和/或与由监测光电二极管28、46进行的测量相干扰。因此，光纤10和光学部件52可以提高光学放大器20可实现的前向光信号305的增益和/或减少与监测光电二极管28、46相关联的不准确性。
如上所述，图3仅作为示例提供。其他示例可以不同于针对图3所描述的示例。
前述公开内容提供了说明和描述，但不旨在穷举实施方式或将实施方式限制到所公开的确切形式。根据以上公开，修改和变化是可能的，或者可以从实现的实践中获得。
即使特征的特定组合在权利要求中被引用和/或在说明书中被公开，这些组合并不旨在限制各种实施方式的公开。事实上，这些特征中的许多可以以权利要求中没有具体叙述和/或说明书中没有公开的方式进行组合。尽管列出的每个从属权利要求可以直接依赖于仅一个权利要求，但是各种实施方式的公开包括每个从属权利要求与权利要求书中的每个其他权利要求的组合。
除非明确说明，否则这里使用的元件、动作或指令不应被解释为关键或必要的。此外，如本文所用，冠词“一”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用此外，如本文所用，冠词“所述”旨在包括与冠词“所述”相关联的一个或多个项目，并且可以与“所述一个或多个”互换使用此外，如此处所使用的，术语“组”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关和不相关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”互换使用，当只打算描述一个项目时，使用短语“仅一个”或类似的语言。此外，如这里所使用的，术语“具有”等意在是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分基于”，除非另有明确说明。此外，如本文所用，术语“或”在串联使用时旨在包括在内，并且可以与“和/或”互换使用，除非另有明确说明(例如，如果与“任一”或“仅其中之一”结合使用)。
相关申请
本申请要求2019年10月22日提交的美国临时专利申请62/924,330的优先权，该申请题为“IMPROVING DIRECTIVITY ON MICRO OPTICAL TECHNOLOGY FOR ERBIUM DOPEDFIBER AMPLIFIER(EDFA)APPLICATION”，其内容通过引用整体合并于此。
Claims (20)
1.一种光学放大器，包括：
光纤，其在光学放大器的传播路径中传播前向光信号，该光纤具有与传播路径成非垂直角度的输入端面；和
光学部件，其与光纤的输入端面进行光学通信，用于引导反向光发射离开传播路径。
2.根据权利要求1所述的光学放大器，其中，所述光纤是掺铒光纤。
3.根据权利要求1所述的光学放大器，其中，所述反向光发射是放大自发发射。
4.根据权利要求1所述的光学放大器，其中，所述光学部件在前向光信号的方向上位于用于光纤的输入透镜之前。
5.根据权利要求1所述的光学放大器，其中，所述光学部件在所述前向光信号的方向上位于所述光纤之前以及用于所述光纤的输入透镜之后。
6.根据权利要求1所述的光学放大器，其中，所述光学部件用于引导反向光发射远离所述光学放大器的检测器。
7.根据权利要求1所述的光学放大器，其中，所述光纤的输入端面将反向光发射导向所述光学部件。
8.根据权利要求1所述的光学放大器，其中，所述光纤的输入端面相对于与传播路径垂直的线成4至11度的角度。
9.一种掺铒光纤(EDF)放大器，包括：
EDF，其在EDF放大器的传播路径中传播前向光信号，该EDF具有相对于EDF的输出端面成角度的输入端面；和
光学部件，其与EDF的输入端面进行光通信，用于引导反向放大自发发射(ASE)远离传播路径。
10.根据权利要求9所述的EDF放大器，其中，EDF的输入端面不垂直于传播路径，并且EDF的输出端面垂直于传播路径。
11.根据权利要求9所述的EDF放大器，其中，所述光学部件在前向光信号的方向上位于用于EDF的输入透镜之前。
12.根据权利要求9所述的EDF放大器，其中，所述光学部件在所述前向光信号的方向上位于所述EDF之前以及用于所述EDF的输入透镜之后。
13.根据权利要求9所述的EDF放大器，其中，所述EDF的输入端面将反向ASE导向所述光学部件。
14.根据权利要求9所述的EDF放大器，其中，所述光学部件的表面与所述EDF的输入端面光学通信，并且
其中，该表面相对于EDF的输入端面成一定角度。
15.根据权利要求9所述的EDF放大器，其中，所述光学部件位于所述EDF放大器中，使得所述前向光信号不传播通过所述光学部件。
16.一种光学系统，包括：
光纤，其具有接收前向光信号的输入端面和输出端面，输入端面相对于输出端面成角度；和
光学部件，其用于接收经由光纤的输入端面的反向光发射，该光学部件被配置成引导该反向光发射远离前向光信号的路径。
17.根据权利要求16所述的光学系统，其中，所述光纤是掺铒光纤。
18.根据权利要求16所述的光学系统，其中，所述反向光发射是放大自发发射。
19.根据权利要求16所述的光学系统，其中，所述光纤的输入端面相对于所述光纤的输出端面成4至11度的角度。
20.根据权利要求16所述的光学系统，其中，所述光学部件在一定温度和压力下具有比该温度和压力下的空气更高的折射率。
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