CN114243428A - 一种多芯光纤放大器 - Google Patents

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CN114243428A CN202111523588.5A CN202111523588A CN114243428A CN 114243428 A CN114243428 A CN 114243428A CN 202111523588 A CN202111523588 A CN 202111523588A CN 114243428 A CN114243428 A CN 114243428A
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邱英
陶金
刘子晨
罗鸣
贺志学
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    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06—Construction or shape of active medium
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Abstract

本发明公开了一种多芯光纤放大器，涉及光接入网领域，包括多根泵浦光输入光纤；用于输入信号光的第一单模多芯光纤；多个第一耦合器，每个所述第一耦合器单独与一根所述泵浦光输入光纤以及所述第一单模多芯光纤的一根纤芯相连；掺饵多芯光纤，其每根纤芯单独与一个所述第一耦合器相连，以放大一个所述耦合器输出的耦合后的泵浦光和信号光。本发明可以实现空间通道的增益均衡。

Description

一种多芯光纤放大器
技术领域
本申请涉及光通信领域，特别涉及一种多芯光纤放大器。
背景技术
空间分复用(Space Division Multiplexing，SDM)技术被认为是一种很有前途的提升光系统容量的方法，它可以通过在少模光纤(few-mode fiber，FMF)和/或多芯光纤(multi-core fiber，MCF)中使用多个空间信道来克服单模光纤网络的容量限制。这种长距离SDM系统的关键组成部分之一是其匹配的光纤放大器，同时放大所有空间通道。
各种少模掺铒光纤放大器(Few-mode fiber erbium-doped amplifier，FM-EDFA)和多芯EDFA已经发展起来。与多台单模EDFA相比，这些放大器性价比高、功率低，SDM放大本身也成为一个重要的研究课题。设计SDM放大器的一个关键因素是所有空间通道的增益均衡，然而目前缺乏一种可以使多芯光放大器中多个纤芯中的信号放大倍数达到均衡化的多芯光纤放大器。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明第一方面提供一种多芯光纤放大器，其可以实现空间通道的增益均衡。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种多芯光纤放大器，包括：
多根泵浦光输入光纤；
用于输入信号光的第一单模多芯光纤；
多个第一耦合器，每个所述第一耦合器单独与一根所述泵浦光输入光纤以及所述第一单模多芯光纤的一根纤芯相连；
掺饵多芯光纤，其每根纤芯单独与一个所述第一耦合器相连，以放大一个所述耦合器输出的耦合后的泵浦光和信号光。
一些实施例中，所述第一耦合器包括间隔设置的第一聚合物波导和第二聚合物波导，所述第一聚合物波导与一所述泵浦光输入光纤相连，所述第二聚合物波导与所述第一单模多芯光纤的一根纤芯相连。
一些实施例中，所述第一聚合物波导和第二聚合物波导的耦合间隙范围为200nm～2μm。
一些实施例中，所述第一聚合物波导和第二聚合物波导的耦合长度范围为300μm～10mm。
一些实施例中，所述第一聚合物波导的波导高度范围为3μm～15μm，且所述第一聚合物波导的波导宽度范围为3μm～12μm。
一些实施例中，所述第二聚合物波导的波导高度范围为3μm～15μm，且所述第二聚合物波导的波导宽度范围为1μm～12μm。
一些实施例中，所述第一耦合器还包括用于包裹所述第一聚合物波导和第二聚合物波导的第一聚合物包层。
一些实施例中，还包括：
多个第二耦合器，每个所述第二耦合器均与所述掺饵多芯光纤的一根纤芯相连，用于去除经所述掺饵多芯光纤放大处理后的泵浦光。
一些实施例中，还包括用于输出信号光的第二单模多芯光纤，所述第二单模多芯光纤的每根纤芯单独与一个所述第二耦合器相连。
一些实施例中，所述多芯光纤放大器包括四根所述泵浦光输入光纤和四个所述第一耦合器，所述第一单模多芯光纤和掺饵多芯光纤均包括四根纤芯。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明中的多芯光纤放大器，其可以将一根泵浦光输入光纤输入的泵浦光与第一单模多芯光纤的一根纤芯输入的信号光进行耦合。然后再单独由掺饵多芯光纤对应的纤芯进行放大。各个信号光的泵浦功率可单独调节，因此放大倍数可单独调节，从而容易得到几个芯的光放大倍数的均衡，故可以实现空间通道的增益均衡。
附图说明
图1为本发明实施例中多芯光纤放大器的结构示意图；
图2为本发明实施例中第一耦合器的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例提供了一种多芯光纤放大器，其能解决空间通道的增益均衡的问题。
图1是多芯光纤放大器的结构示意图，其包括多根泵浦光输入光纤1、第一单模多芯光纤2、多个第一耦合器3和掺饵多芯光纤4。
其中，多根泵浦光输入光纤1用于输入泵浦光，第一单模多芯光纤2用于输入信号光。每个所述第一耦合器3单独与一根所述泵浦光输入光纤1以及所述第一单模多芯光纤2的一根纤芯相连。掺饵多芯光纤4的每根纤芯单独与一个所述第一耦合器3相连，以放大一个所述耦合器3输出的耦合后的泵浦光和信号光。
从而在采用本发明实施例的多芯光纤放大器后，可以将一根泵浦光输入光纤1输入的泵浦光与第一单模多芯光纤2的一根纤芯输入的信号光进行耦合。然后再单独由掺饵多芯光纤4对应的纤芯进行放大。
参见图2所示，在具体的实现中，所述第一耦合器3包括间隔设置的第一聚合物波导31和第二聚合物波导32，所述第一聚合物波导31与一所述泵浦光输入光纤1相连，所述第二聚合物波导32与所述第一单模多芯光纤2的一根纤芯相连。优选地，所述第一耦合器3还包括用于包裹所述第一聚合物波导31和第二聚合物波导32的第一聚合物包层33。
其中，所述第一聚合物波导31和第二聚合物波导32的耦合间隙gap的范围为200nm～2μm。所述第一聚合物波导31和第二聚合物波导32的耦合长度L的范围为300μm～10mm。所述第一聚合物波导的波导高度H的范围为3μm～15μm，且所述第一聚合物波导的波导宽度Wp的范围为3μm～12μm。所述第二聚合物波导的波导高度范围为3μm～15μm，且所述第二聚合物波导的波导宽度Ws的范围为1μm～12μm。
一些实施例中，多芯光纤放大器还包括多个第二耦合器5，第二耦合器5包括第二聚合物包层51。每个所述第二耦合器5均与所述掺饵多芯光纤4的一根纤芯相连，用于去除经所述掺饵多芯光纤4放大处理后的泵浦光。
优选地，多芯光纤放大器还包括用于输出信号光的第二单模多芯光纤6，所述第二单模多芯光纤6的每根纤芯单独与一个所述第二耦合器5相连。
下面参照图1以一个具体的例子进行说明，在该实施例中，所述多芯光纤放大器包括四根所述泵浦光输入光纤1和四个所述第一耦合器3，所述第一单模多芯光纤2和掺饵多芯光纤4均包括四根纤芯。第二耦合器5的数量也是四个，且第二单模多芯光纤6也包括四根纤芯。第一耦合器3和第二耦合器5均为聚合物波导定向耦合器。
带信号的第一单模多芯光纤2(四芯光纤)输入至第一耦合器3，第一单模多芯光纤2的四个纤芯分别与四个第一耦合器3(图1中为显示清晰，只画出一个)的信号光输入端口对接，四个第一耦合器3的信号端口对应不同的纤芯的输入信号。四个第一耦合器3的信号端口分别与四个泵浦光输入光纤1一一组合，并通过第一聚合物波导31输出至掺饵多芯光纤4的一个掺饵纤芯中进行放大，其他三路的光路是类似的，即每路信号光与对应的泵浦光通过对应的耦合器耦合进对应的掺饵多芯光纤4的纤芯中进行放大；通过一定长度的掺饵多芯光纤4后，四路信号被放大，并通过对应的四个第二耦合器5将泵浦光耦合出去进行残余泵浦光的去除，最后放大的信号光通过第二单模多芯光纤6输出。
综上所述，本发明中的多芯光纤放大器，其可以将一根泵浦光输入光纤1输入的泵浦光与第一单模多芯光纤2的一根纤芯输入的信号光进行耦合。然后再单独由掺饵多芯光纤4对应的纤芯进行放大。各个信号光的泵浦功率可单独调节，因此放大倍数可单独调节，从而容易得到几个芯的光放大倍数的均衡，故可以实现空间通道的增益均衡。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多芯光纤放大器，其特征在于，包括：
多根泵浦光输入光纤；
用于输入信号光的第一单模多芯光纤；
多个第一耦合器，每个所述第一耦合器单独与一根所述泵浦光输入光纤以及所述第一单模多芯光纤的一根纤芯相连；
掺饵多芯光纤，其每根纤芯单独与一个所述第一耦合器相连，以放大一个所述耦合器输出的耦合后的泵浦光和信号光。
2.如权利要求1所述的一种多芯光纤放大器，其特征在于：所述第一耦合器包括间隔设置的第一聚合物波导和第二聚合物波导，所述第一聚合物波导与一所述泵浦光输入光纤相连，所述第二聚合物波导与所述第一单模多芯光纤的一根纤芯相连。
3.如权利要求2所述的一种多芯光纤放大器，其特征在于：所述第一聚合物波导和第二聚合物波导的耦合间隙范围为200nm～2μm。
4.如权利要求3所述的一种多芯光纤放大器，其特征在于：所述第一聚合物波导和第二聚合物波导的耦合长度范围为300μm～10mm。
5.如权利要求4所述的一种多芯光纤放大器，其特征在于：所述第一聚合物波导的波导高度范围为3μm～15μm，且所述第一聚合物波导的波导宽度范围为3μm～12μm。
6.如权利要求5所述的一种多芯光纤放大器，其特征在于：所述第二聚合物波导的波导高度范围为3μm～15μm，且所述第二聚合物波导的波导宽度范围为1μm～12μm。
7.如权利要求2所述的一种多芯光纤放大器，其特征在于：所述第一耦合器还包括用于包裹所述第一聚合物波导和第二聚合物波导的第一聚合物包层。
8.如权利要求1所述的一种多芯光纤放大器，其特征在于，还包括：
多个第二耦合器，每个所述第二耦合器均与所述掺饵多芯光纤的一根纤芯相连，用于去除经所述掺饵多芯光纤放大处理后的泵浦光。
9.如权利要求8所述的一种多芯光纤放大器，其特征在于：还包括用于输出信号光的第二单模多芯光纤，所述第二单模多芯光纤的每根纤芯单独与一个所述第二耦合器相连。
10.如权利要求1所述的一种多芯光纤放大器，其特征在于：所述多芯光纤放大器包括四根所述泵浦光输入光纤和四个所述第一耦合器，所述第一单模多芯光纤和掺饵多芯光纤均包括四根纤芯。
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