CN1137397C

CN1137397C - 利用双端口波长选择耦合器的光纤放大器

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Publication number: CN1137397C
Application number: CNB018004180A
Authority: CN
Inventors: 金性准; 金贞美; 丁来声
Original assignee: LICOMM CO Ltd
Current assignee: LICOMM CO Ltd
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2004-02-04
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: KR20010083713A; CN1364238A; US20030103260A1; WO2001063326A1; KR100327299B1

Abstract

一种利用双端口波长选择耦合器的光纤放大器，它由光纤连接的激光二极管200、一定长度的掺铒光纤220、循环器240和双端口波长选择耦合器210构成；循环器240在光纤的一端，使入射的信号光由输入端口242进循环器240传送到光纤220，同时把在光纤中被放大的光信号引到自己的输出端244输出；激光二极管200向光纤提供激光；双端口波长选择耦合器210置于光纤220另一端与激光二极管200之间，允许从激光二极管200放射出来的信号光通过，并将从光纤输出的已经被放大的信号光反射回去。它可以用低成本制出高性能的光纤放大器；本发明的光纤放大器用于光传输装置，能改善光信号的信噪比，并能提高系统的经济效益。

Description

利用双端口波长选择耦合器的光纤放大器

技术领域本发明涉及光纤放大器技术领域；特别是有关在利用相同长度并含有增益介质的光纤以及相同强度的激光的条件下，跟传统的光纤放大器相比，将具有更高的增益和低噪声特性的一种光纤放大器。

背景技术通常在远距离光通信的光传输系统中，传统的光通信方式是利用激光二极管，先将电信号变换成光信号；被变换成的光信号，通过光纤进行传输；在此过程中由于存在光纤损失，光信号将变弱，为此再变换成电信号进行放大；将被放大的电信号又重新变换成光信号来进行通信。这种光通信方式，存在着许多的问题。如光发送机的输出低、中继放大器庞大，随着传输速度的变化要交替中继器，由于光发送机的输出小，使中继距离受限制等等。为了解决上述的问题以及更有效地进行光放大，需要一种能去放大光信号自身的光放大器。

目前掺铒光纤放大器(EDFA)，作为一种上述的光放大器，受到很大的关注，并已成为光通信的核心模型。当大量的数据，通过一根光纤进行远距离传输时，因远距离传输而产生光信号的衰减。为了补偿这种衰减，掺铒光纤放大器被用来进行周期性的放大；而且被应用于把各种波长的光信号同时进行放大的波分复用(WDM)方式的光传输中。

在介绍本发明的传统技术时，下面将以掺铒光纤放大器为中心来进行说明。

图1是传统的单向掺铒放大器的结构概图。由图1可知，它由下述的部分组成。即：作为光信号增益介质的掺铒光纤(EDF)(120)；激光二极管(100)，提供用于激励掺铒光纤中的基本铒离子的激光；波长选择耦合器(WSC)(110)，它将把不同波长的信号光和激光二极管(100)发射的激光耦合到一根光纤上，并使其入射到掺铒光纤(120)。掺铒光纤放大器用的波长选择耦合器有一种微型光器件；它是把多个光纤熔化之后，制成熔融型，并把对光波有选择性的物质，蒸敷到玻璃基片上，再用光的集光技术来加以处理制成的。设在波长选择耦合器(110)前端的输入端隔离器(130)，是为了阻断在掺铒光纤(120)中发生而被放大的自发辐射，进入光的输入部。而设在掺铒光纤(120)后段的输出端的隔离器(132)，则使信号输出，从连结器(未图示)那样的光学器件被反射之后，再次入射到掺铒光纤(120)，所以可防止因自发辐射和被放大的信号光造成的掺铒光纤放大器增益效率的下降。

另外，决定光放大器性能的，最重要的特性是增益和噪声指数。这些特性，与输入到光放大器的信号光的强度、激光的强度、掺铒光纤的长度以及去耦合信号光与激光用的波长选择耦合器之耦合效率有着密切关联。尤其是波分复用传输，为了放大多路光信号，要求更高的增益和更低的噪声指数；而且为使多路光信号具有同一的增益特性，要求一种增益特性平坦的掺铒光纤放大器。为了获得高的增益和低的噪声指数，将需要高输出的激光二极管、更多的掺铒光纤以及耦合效率高的波长选择耦合器。但是，具有上述特性的器件，价格都相当高。为此，需要一种利用适当的器件来满足特性要求的掺铒光纤放大器。

发明内容本发明的目的是提供一种光纤放大器，即使利用的掺铒光纤的长度，跟传统技术相同，也要在增益和噪声指数等特性方面，比传统技术有一定的优越性。

本发明是这样实现的，它由光纤连接的激光二极管200、一定长度的掺铒光纤220、循环器240和双端口波长选择耦合器210构成；循环器240被连接在光纤的一端，使入射的信号光由输入端口242进循环器240传送到光纤220，同时把在光纤中被放大的光信号引到自己的输出端244输出；激光二极管200连接在光纤的另一端，向光纤提供激光，用来放大入射的光信号；双端口波长选择耦合器210置于光纤220另一端与激光二极管200之间，它是在反射滤波器310的两端配有输入平行光管320和输出平行光管330组成，允许从激光二极管200放射出来的光信号通过，并将从光纤输出的已经被放大的光信号反射回去。

在本发明中，选择金属铒作为增益介质，所以光纤可选用掺铒光纤。

另外，光泵当然采用激光二极管；而该激光二极管输出的激光波段最好是980nm波段或1480nm波段。

另外，双端口波长选择耦合器要设置一个反射滤波器，使信号波段的光波进行反射，与此同时让激光波段的光波通过；在反射滤波器的两端配有输入输出的平行光管。

本发明的用于光纤放大器的双端口波长选择耦合器，具有如下的优点。第一，由于同用于传统光纤放大器的三端波长选择器相比，对激光波段的插入损失小，可向放大光纤提供更强的激光，来提高信号的放大增益，还可减少光纤放大器前端的光学器件来提高放大器的信噪比。第二，把本发明的光纤放大器用于光传输装置中时，因偏光形成的损失小，会使光信号的信噪比特性得到改善，可提高系统的经济效益。

另外，本发明的光纤放大器所具有的新结构，将会产生如下的效果。第一，由于信号光在放大光纤中做往复行进过程中得到放大，信号光的增益变得高，噪声变得小，光纤放大器的特性得到了提高。第二，在相同激光光强下，由于能获得高增益和低噪声，可制做出价格低的光纤放大器。第三，把相同的放大增益作为目的时，与传统的相比，可使用较短的光纤，因而可制做出价格低的光纤放大器。第四，由于能减少构成光纤放大器的器件数量，因而不仅可做出价格低的光纤放大器，还可制出小型化的光纤放大器。

本发明不仅仅限定在上述的实例上。很清楚，在本明的技术思想范围内，在各个领域具有通常知识的人，可以制作出许多变形的技术。

下面，参照附图对本发明的一个实例进行说明。

附图说明

图1是传统的单向掺铒光纤放大器结构概图；

图2是本发明一个实例的光纤放大器结构概图；

图3是用于图2光纤放大器上的，双端口波长选择耦合器的结构图。

图面主要部分的参考符号说明

100，200：激光二极管 110：三端口波长选择耦合器

120，220：掺铒光纤 130，132：隔离器

210：双端口波长选择耦合器 240：循环器

242：循环器输入端口 244：循环器输出端口

具体实施方式

图2是本发明一个实例的光纤放大器结构概图。光纤放大器由光纤连接的激光二极管200，掺铒光纤220，循环器240和双端口波长选择耦合器210构成；激光二极管200连接在光纤的另一端，向掺铒光纤提供激光，用来放大入射的信号光；其波段为980nm或1480nm。掺铒光纤是一种增益介质。它利用激光二极管200的激光，去放大从循环器240传过来的信号光。循环器240被连接在光纤的一端，把从自己的输入端口242入射的信号光传送给掺铒光纤220，而同时把从掺铒光纤220返回到循环器240的、已被放大了的信号光，只允许从自己的输出端244输出，不许输出到输入端口242。另外，循环器240还能防止从光连结器(未图示)反射的光逆流到掺铒光纤220。双端口波长选择耦合器210，用于将激光二极管200的激光，送进掺铒光纤220，并反射从循环器240传送过来的，而且穿过掺铒光纤220而被放大了的信号光。双端口波长选择耦合器210置于光纤另一端与激光器之间，其结构由图3，双端口波长选择耦合器210是由反射过滤器310及其位于两端的输入端平行光管320和输出端平行光管330构成。反射过滤器310是由双端口构成的微型薄膜光学器件。它具有反射信号光波段的1500nm和让激光通过的特性，允许从激光二极管200放射出来的信号光通过，并将从光纤输出的已经被放大的光信号反射回去。

根据上述结构，就光纤放大器的工作过程说明如下，见图2。

本发明的双端口波长选择耦合器210替代了传统的三端口波长选择耦合器。首先，从输入端口242入射的信号光进循环器240并传送到掺铒光纤220，然后经双端口波长选择耦合器210的反射过滤器310被反射，再次入射到掺铒光纤220。从激光二极管200起，经双端口波长选择耦合器210，激光和信号光将一起进入掺铒光纤220，外加激光的掺铒光纤220，变成了增益介质，因此能放大从循环器240入射到掺铒光纤220的信号光。上述的信号光放大过程是激光和信号光，在相反的行进过程中进行的。反方向放大的信号光，在双端口波长选择耦合器210中折反之后，再次入射到掺铒光纤220，并沿顺方向再次得到放大。双端口波长选择耦合器210，把在掺铒光纤220中被放大的信号光给与反射的同时，还让通过激光二极管200的激光与信号光在一根光纤上耦合。双端口波长选择耦合器210对激光的插入损失与图1所示的传统的三端口波长选择耦合器110相比小，所以可向掺铒光纤220提供更强的激光。在双端口波长选择耦合器210的反射过滤器310中被反射的信号光重新进入增益介质掺铒光纤220而被放大。此次放大过程是把激光和信号光在同方向行进时被放大的信号光，再次进行放大的过程。顺方向放大的信号光，经循环器240向其输出端口244行进。如上所述，入射到掺铒光纤220的最初的光信号，不但在掺铒光纤220中做往复行进时得到放大，由于双端口波长选择耦合器210的反射过滤器310，对激光波段的插入损失小，可向掺铒光纤220提供更强的激光，与传统的光纤放大器相比右获得更高的增益。换言之，这意味着使用更短的掺铒光纤，更低的激光，也能充分地获得同传统技术的掺铒光纤放大器相同的增益，而且可用低的费用去制作出高增益的掺铒光纤放大器。

Claims

1、一种利用双端口波长选择耦合器的光纤放大器，其特征是它由光纤连接的激光二极管(200)，一定长度并含有增益介质的光纤(220)，循环器(240)和双端口波长选择耦合器(210)构成；循环器(240)被连接在光纤的一端，使入射的信号光由输入端口(242)进循环器(240)传送到光纤(220)，同时把在光纤中被放大的光信号引到自己的输出端(244)输出；激光二极管(200)连接在光纤的另一端，向光纤提供激光，用来放大入射的光信号；双端口波长选择耦合器(210)置于光纤(220)另一端与激光二极管(200)之间，它是在反射滤波器(310)的两端配有输入平行光管(320)和输出平行光管(330)组成，允许从激光二极管(200)放射出来的激光通过，并将从光纤输出的已经被放大的信号光反射回去。

2、根据权利要求1所述的利用双端口波长选择耦合器的光纤放大器，其特征是所述增益介质光纤(220)为含金属铒的掺铒光纤。

3、根据权利要求1所述的利用双端口波长选择耦合器的光纤放大器，其特征是所述激光二极管(200)输出的光波段为980nm或1480nm。

4、根据权利要求1所述的利用双端口波长选择耦合器的光纤放大器，其特征是所述双端口波长选择耦合器(210)，具有反射信号光波段的1500nm光波和让激光通过的特性；其反射过滤器(310)是由双端口构成的微型薄膜光学器件。