CN114884574A - 一种l波段扩展混合光纤放大器 - Google Patents
一种l波段扩展混合光纤放大器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114884574A CN114884574A CN202210431738.8A CN202210431738A CN114884574A CN 114884574 A CN114884574 A CN 114884574A CN 202210431738 A CN202210431738 A CN 202210431738A CN 114884574 A CN114884574 A CN 114884574A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- band
- fiber
- amplification module
- optical fiber
- wavelength division
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 66
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 51
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 26
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 18
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 16
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 10
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N thulium atom Chemical compound [Tm] FRNOGLGSGLTDKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- -1 erbium ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- KWMNWMQPPKKDII-UHFFFAOYSA-N erbium ytterbium Chemical compound [Er].[Yb] KWMNWMQPPKKDII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/503—Laser transmitters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J14/00—Optical multiplex systems
- H04J14/02—Wavelength-division multiplex systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种L波段扩展混合光纤放大器，属于宽带光纤放大器技术领域。系统包括第一放大模块和第二放大模块；第一放大模块，用于放大常规信号波段信号功率；第二放大模块设置有掺铒光纤，用于消除第一放大模块产生的后向ASE并放大扩展波长波段信号功率。本发明通过在包含掺铒光纤及波分复用器的第一放大模块前端连接一段高吸收的掺铥光纤，利用其在C+L波段的吸收和发射特性，消除系统中产生的后向1.5μmASE，从而改善L波段扩展波段放大性能。本发明系统结构简单，性价比高，效率高，同时贴合现阶段光纤通信系统对于通信容量的急切需求。
Description
技术领域
本发明属于宽带光纤放大器技术领域，更具体地，涉及一种L波段扩展混合光纤放大器。
背景技术
随着数据传输服务迅猛发展，长距离光纤传输系统对通信容量的需求激增，如何扩展光通信的潜在带宽亟待解决。波分复用技术(WDM)采用单根光纤传输多路信号，在20世纪90年代初期结合掺铒光纤放大器(EDFA)技术实现传输系统带宽的增加，自此光传输系统容量呈现爆炸式增长，开启了光纤通信的新纪元。随着WDM系统容量需求的增加，传统的C波段EDFA的增益带宽已不能满足要求，将EDFA的工作带宽由C波段(1524-1572nm)扩展至L波段(1575-1625nm)，甚至是L波段扩展波段(1625-1635nm)成为现阶段拓展通信容量的最优方案。
然而，扩展到L波段的EDFA仍然面临许多挑战。L波段EDFA的功率转换效率(PCE)通常低于C波段EDFA，因为L波段EDFA工作在铒增益波段的尾部，而尾部发射截面比1530纳米峰值附近小得多。另一方面，EDFA的传统结构中，通常通过增加掺铒光纤长度来实现增益谱位移至L波段。由此，系统中有害的后向ASE大量积累并在放大器输入端功率达到最大，不仅过度浪费泵浦功率影响放大器效率，还会消耗铒离子的粒子反转度恶化系统噪声。目前，针对该问题，主要有通过引入光纤布拉格光栅或光纤反射镜以将后向ASE回注入系统，此时后向ASE充当系统中的辅助泵浦源以重新利用；但该方案由于调整了作用泵浦功率，增加的光纤使用长度使系统性能急剧恶化。除此之外，回注的后向ASE存在与原始信号产生竞争进而劣化系统性能的可能，引入光纤布拉格光栅和光纤反射镜等器件也会引入额外的器件损耗使得噪声恶化。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种L波段扩展混合光纤放大器，其目的在于利用掺铒光纤放大器中积累的后向ASE，结合掺铥光纤的光谱特性，进而改善L波段EDFA的效率，并实现L波段扩展放大的目的。
为实现上述目的，本发明提供了一种L波段扩展混合光纤放大器，包括：宽带光源、滤波模块、第一放大模块和第二放大模块；
所述宽带光源，用于产生L波段信号光；
所述滤波模块第一端口连接宽带光源，第二端口连接第一放大模块，第三端口连接第二放大模块，用于将第一放大模块反射的后向ASE滤除进而耦合进入第二放大模块；
所述第一放大模块，用于放大常规信号波段信号功率；
所述第二放大模块设置有掺铥光纤，用于消除第一放大模块产生的后向ASE，并放大L波段扩展波段信号光。
进一步地，所述第一放大模块包括掺铒光纤、波分复用器、第一泵浦传输光纤和半导体激光器；
所述半导体激光器，用于产生激光；
所述第一泵浦传输光纤，用于将泵浦光耦合至波分复用器中；
所述波分复用器，用于将信号光和泵浦光耦合进入掺铒光纤中；
所述掺铒光纤，用于充当增益介质，以吸收泵浦光并对L波段信号光进行放大。
进一步地，所述第二放大模块包括掺铥光纤、波分复用器、第二泵浦传输光纤；
所述第二泵浦传输光纤一端与滤波模块第三端口连接，另一端与波分复用器一端连接；所述波分复用器另一端与掺铥光纤连接；
所述第二泵浦传输光纤，为支持C波段光通过的单模纤，用于将第一放大模块反射的后向ASE传输进入波分复用器，充当第二放大模块的泵浦源；
所述波分复用器，用于将泵浦光与信号光共同耦合进入掺铥光纤中；
所述掺铥光纤，用于吸收后向ASE，并在L波段扩展波段对信号光进行放大。
进一步地，所述滤波模块，滤波模块对C波段和L波段分别进行反射和透射；采用增益平坦滤波器，或光纤环形器，或光纤布拉格光栅型滤波组件。
进一步地，所述半导体激光器产生的激光波长包括980nm、1480nm和1530nm。
进一步地，第一泵浦传输光纤和波分复用器与泵浦光波长的选择匹配。
进一步地，所述系统还包括耦合器，用于将放大的常规波段信号光与放大的L波段扩展波段信号光耦合进入系统后端。
进一步地，所述系统还包括隔离器，设置于接收装置前端，用于隔离接收端口反射回的光，以保护系统不受影响。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。
目前，掺铥光纤激光器通过不同的光路设计可以实现波长对1600-2050nm的超宽带放大。本发明基于铥离子本身在C波段的吸收特性，通过在系统引入掺铥光纤，吸收系统中有害的后向ASE并以此作为掺铥光纤的泵浦源以提升放大器L波段扩展波段的性能。该方案既不需要引入额外的特定波长泵浦源，提高了放大器的效率和集成度；又弥补了传统L波段EDFA工作波长受铒离子特性限制难以进一步扩展的缺陷；同时通过吸收利用后向ASE来降低系统中积累ASE的程度，避免其引起的系统性能劣化问题。
总体而言，本发明改善了常规L波段掺铒光纤放大器效率低的问题，同时又能进一步实现L波段带宽扩展以缓解传输压力，贴合现阶段光纤通信系统对于通信容量的急切需求。
附图说明
图1是本发明提供的L波段扩展混合光纤放大器结构示意图；
其中，1表示宽带光源，2表示滤波模块，3表示掺铒光纤，(4，8)表示波分复用器，5表示第一泵浦传输光纤，6表示半导体激光器，7表示掺铥光纤，9表示第二泵浦传输光纤，10表示耦合器，11表示隔离器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明通过在包含掺铒光纤及波分复用器的第一放大模块前连接滤波模块，将第一放大模块中掺铒光纤产生的后向1.5μmASE引入一段掺铥光纤中。此时系统中有害的后向1.5μmASE充当掺铥光纤的泵浦源，用以激发掺铥光纤对1.6μm的信号光进行放大。该方案有效降低了常规L波段掺铒光纤放大器系统中有害的后向ASE强度，又有利于实现放大器在L扩展波段的性能提升。
图1是本发明提供的L波段扩展混合光纤放大器结构示意图：
宽带光源1采用信号波长范围在1575-1635nm的超宽带谱激光器，用于产生特定波段的信号光。宽带光源1的输出端一分为二，分别连接第一放大模块和第二放大模块。其中，第一放大模块为包含掺铒光纤3的链路，第二放大模块为包含掺铥光纤7的链路。
如图1所示，滤波模块2端口第一端口a与产生L波段信号光的宽带光源1相连，滤波模块第二端口b与第一放大模块相连，滤波模块第三端口c与第二放大模块相连；滤波模块2对C波段和L波段光分别进行反射和透射，以实现将第一放大模块的后向ASE滤除进而耦合进入第二放大模块。滤波模块包括但不限于增益平坦滤波器，或光纤环形器，或光纤布拉格光栅型滤波组件
如图1所示，第一放大模块包括掺铒光纤3、波分复用器4、第一泵浦传输光纤5和半导体激光器6；半导体激光器6产生激光，通过第一泵浦传输光纤5将泵浦光耦合至波分复用器4当中；波分复用器进一步将信号光和泵浦光耦合进入掺铒光纤3中；掺铒光纤3或为掺铒光纤，或为铒镱共掺光纤；用于充当增益介质，以吸收泵浦光并对L波段信号光进行放大。
具体地，半导体激光器6产生的激光波长包括980nm、1480nm和1530nm；并随泵浦光波长的选择匹配相应的第一泵浦传输光纤5和波分复用器4；采用的泵浦方案或为纤芯泵浦，或为包层泵浦。
如图1所示，第一放大模块中由掺铒光纤3所产生的后向ASE由输出端反向传输经由波分复用器4传输至滤波模块2；此时滤波模块对ASE所在的C波段光表现出反射特性，经由滤波模块2的端口3进入第二放大模块。
如图1所示，第二放大模块包括掺铥光纤7、波分复用器8、第二泵浦传输光纤9；第一放大模块产生的后向ASE，通过第二泵浦传输光纤9将泵浦光耦合至波分复用器8中；此时后向ASE充当第二放大模块的注入泵浦光，并与信号光共同耦合进入掺铥光纤7中。
掺铥光纤通过调整玻璃机制，可以对后向ASE表现出吸收特性，并同时在1600-1700nm波段存在较强的发射谱。利用该特性，掺铥光纤可以在L波段扩展波段(1610-1635nm)对信号光进行放大，弥补了掺铒光纤在该波段处远离铒离子发射峰值带导致的发射值衰减剧烈的缺陷。
进一步地，掺铥光纤通过吸收第一放大模块中的后向ASE，避免其在波分复用器输入端积累并与信号光竞争消耗例子反转度和泵浦光，以提升第一放大模块的增益性能和泵浦转换效率。同时后向ASE的消耗也有利于第一放大模块的噪声性能优化。另一方面，后向ASE可以充当第二放大模块的泵浦源，在不引入额外泵浦结构的基础上，实现L波段扩展的放大性能。
进一步地，系统还包括连接在第一放大模块和第二放大模块前端的耦合器10，用于将放大的常规波段信号光与放大的扩展波段信号光耦合进入系统后端；以及设置于接受装置前端的隔离器11，用于隔离接收端口反射回的光，以保护系统不受影响。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种L波段扩展混合光纤放大器，其特征在于，包括：宽带光源(1)、滤波模块(2)、第一放大模块和第二放大模块；
所述宽带光源(1)，用于产生L波段信号光；
所述滤波模块(2)第一端口连接宽带光源，第二端口连接第一放大模块，第三端口连接第二放大模块，用于将第一放大模块反射的后向ASE滤除进而耦合进入第二放大模块；
所述第一放大模块，用于放大常规信号波段信号功率；
所述第二放大模块设置有掺铥光纤，用于消除第一放大模块产生的后向ASE，并放大L波段扩展波段信号光。
2.根据权利要求1所述的一种L波段扩展混合光纤放大器，其特征在于，所述第一放大模块包括掺铒光纤(3)、波分复用器(4)、第一泵浦传输光纤(5)和半导体激光器(6)；
所述半导体激光器(6)，用于产生激光；
所述第一泵浦传输光纤(5)，用于将泵浦光耦合至波分复用器(4)中；
所述波分复用器(4)，用于将信号光和泵浦光耦合进入掺铒光纤(3)中；
所述掺铒光纤(3)，用于充当增益介质，以吸收泵浦光并对L波段信号光进行放大。
3.根据权利要求2所述的一种L波段扩展混合光纤放大器，其特征在于，所述第二放大模块包括掺铥光纤(7)、波分复用器(8)、第二泵浦传输光纤(9)；
所述第二泵浦传输光纤(9)一端与滤波模块(2)第三端口连接，另一端与波分复用器(8)一端连接；所述波分复用器(8)另一端与掺铥光纤(7)连接；
所述第二泵浦传输光纤(9)，为支持C波段光通过的单模纤，用于将第一放大模块反射的后向ASE传输进入波分复用器(8)充当第二放大模块的泵浦源；
所述波分复用器(8)，用于将泵浦光与信号光共同耦合进入掺铥光纤(7)中；
所述掺铥光纤(7)，用于吸收后向ASE，并在L波段扩展波段对信号光进行放大。
4.根据权利要求3所述的一种L波段扩展混合光纤放大器，其特征在于，所述滤波模块，滤波模块对C波段和L波段分别进行反射和透射；采用增益平坦滤波器，或光纤环形器，或光纤布拉格光栅型滤波组件。
5.根据权利要求2所述的一种L波段扩展混合光纤放大器，其特征在于，所述半导体激光器(6)产生的激光波长包括980nm、1480nm和1530nm。
6.根据权利要求5所述的一种L波段扩展混合光纤放大器，其特征在于，第一泵浦传输光纤(5)和波分复用器(4)与泵浦光波长的选择匹配。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种L波段扩展混合光纤放大器，其特征在于，所述系统还包括耦合器(10)，用于将放大的常规波段信号光与放大的L波段扩展波段信号光耦合进入系统后端。
8.根据权利要求7所述的一种L波段扩展混合光纤放大器，其特征在于，所述系统还包括隔离器(11)，设置于接收装置前端，用于隔离接收端口反射回的光，以保护系统不受影响。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210431738.8A CN114884574A (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种l波段扩展混合光纤放大器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210431738.8A CN114884574A (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种l波段扩展混合光纤放大器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114884574A true CN114884574A (zh) | 2022-08-09 |
Family
ID=82672416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210431738.8A Pending CN114884574A (zh) | 2022-04-22 | 2022-04-22 | 一种l波段扩展混合光纤放大器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114884574A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116960714A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 武汉长进光子技术股份有限公司 | 一种光纤放大器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1556438A (zh) * | 2003-12-30 | 2004-12-22 | 武汉光迅科技有限责任公司 | 用自发辐射光源为辅助泵浦的增益位移型掺铥光纤放大器 |
| CN107453194A (zh) * | 2017-09-18 | 2017-12-08 | 珠海光恒科技有限公司 | 一种1064泵浦大功率窄线宽C‑band掺铒光纤放大器 |
| CN211981129U (zh) * | 2020-05-29 | 2020-11-20 | 武汉恩睿捷光电技术有限公司 | 一种多波长脉冲光纤激光器 |
| CN113078535A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-06 | 山东大学 | 一种全光纤结构可切换c/l波段放大自发辐射光源系统 |
-
2022
- 2022-04-22 CN CN202210431738.8A patent/CN114884574A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1556438A (zh) * | 2003-12-30 | 2004-12-22 | 武汉光迅科技有限责任公司 | 用自发辐射光源为辅助泵浦的增益位移型掺铥光纤放大器 |
| CN107453194A (zh) * | 2017-09-18 | 2017-12-08 | 珠海光恒科技有限公司 | 一种1064泵浦大功率窄线宽C‑band掺铒光纤放大器 |
| CN211981129U (zh) * | 2020-05-29 | 2020-11-20 | 武汉恩睿捷光电技术有限公司 | 一种多波长脉冲光纤激光器 |
| CN113078535A (zh) * | 2021-03-09 | 2021-07-06 | 山东大学 | 一种全光纤结构可切换c/l波段放大自发辐射光源系统 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116960714A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 武汉长进光子技术股份有限公司 | 一种光纤放大器 |
| CN116960714B (zh) * | 2023-09-20 | 2024-01-30 | 武汉长进光子技术股份有限公司 | 一种光纤放大器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100265788B1 (ko) | 높은소신호이득을갖는광섬유증폭기 | |
| KR100269177B1 (ko) | 장파장 광섬유 증폭기 | |
| JP3068101B2 (ja) | 高出力変換効率を有する光ファイバ増幅器 | |
| JP2007005827A (ja) | 利得向上を伴う広帯域エルビウム添加光ファイバ増幅器 | |
| KR100424630B1 (ko) | 엘-밴드 어븀첨가 광섬유 증폭기 | |
| KR100277360B1 (ko) | 장파장 광신호에 적합한 어븀 도핑 광섬유증폭기 | |
| CN114884574A (zh) | 一种l波段扩展混合光纤放大器 | |
| KR100326039B1 (ko) | 흡수체를갖는광증폭기 | |
| US7095552B2 (en) | Raman optical fiber amplifier using erbium doped fiber | |
| US6781748B2 (en) | Long wavelength optical amplifier | |
| US20030156316A1 (en) | Dispersion-compensated raman optical fiber amplifier | |
| WO2003014810A9 (en) | Optical amplifier site with reduced noise | |
| KR100269170B1 (ko) | 광섬유 반사체를 이용한 광섬유증폭기 | |
| JPH09138432A (ja) | 光増幅器 | |
| KR100219711B1 (ko) | 평탄한 이득특성을 갖는 광섬유증폭기 | |
| JPH11122171A (ja) | 波長分散補償型光増幅器及びそれを用いた光通信システム | |
| KR20030075295A (ko) | 장파장대역용 에르븀첨가 광섬유증폭기 | |
| KR100341215B1 (ko) | 에르븀첨가광섬유의 장파장대역을 이용한 2단 광증폭기 | |
| KR100327299B1 (ko) | 2-단자 파장선택 결합기를 사용한 광섬유 증폭기 | |
| KR0183909B1 (ko) | 평탄한 이득특성을 갖는 어븀 도핑 광섬유 증폭기 | |
| JP2005522886A (ja) | 光増幅器 | |
| JP3500878B2 (ja) | 光増幅器 | |
| CN117200891A (zh) | 降低LP-band掺铒光纤放大器噪声的方法及装置 | |
| JPH11238931A (ja) | 光増幅器 | |
| US20040196535A1 (en) | Long wavelength optical amplifier with C-band seed |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |