CN116960714B - 一种光纤放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光纤放大器,包括输入模块、C波段放大模块以及L波段放大模块,输入模块分别与C波段放大模块以及L波段放大模块连接,用于对C波段放大模块以及L波段放大模块的光信号进行输入,C波段放大模块用于对C波段信号光进行光放大,L波段放大模块用于对L波段信号光进行光放大,其中,C波段放大模块以及L波段放大模块均使用第一掺铒光纤进行光放大,第一掺铒光纤为石英掺铒光纤,第一掺铒光纤中铒离子的质量百分浓度范围为0.4wt%~0.8wt%;本发明的光纤放大器的结构简单、成本低、且易于光通信系统的集成,能实现在同一根掺铒光纤上同时传输C波段信号光以及L波段信号光,从而大大提升了光纤通信的传输容量。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域,尤其涉及一种光纤放大器。
背景技术
20世纪90年代初,随着掺铒光纤放大器的成功研制和波分复用技术的日趋成熟,光纤通信的容量和传输距离得到了极大的提升。但近年来网络呈井喷式发展引起数据通信量倍增,对光纤通信系统的容量提出了更高的要求。传统扩大光纤通信系统的通信容量的方法无外乎增加单信道传输速率,或减少信道间隔增加信道数量,但随之色散效应和非线性效应对系统的影响也会增加。所以增加传输容量的有效途径是扩展系统的传输带宽,相应的增加了对掺铒光纤放大器性能的要求,即系统中的掺铒光纤放大器不仅仅只适用于C波段。因此将掺铒光纤放大器扩展到L波段是必然选择。
目前随着光通信技术的不断发展,光纤通信容量已经逐渐达到香浓极限,因此急需进行通信容量的扩展。现如今,基于单独的C波段和L波段的光纤通信放大技术已经逐渐成熟,但由于同带的能量传递以及激发态吸收等原因,基于一根光纤同时实现C+L波段的宽带放大仍然存在技术困难。
因此,亟需一种光纤放大器以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种光纤放大器,用于改善现有技术的光纤放大器无法在同一根光纤上在同时实现C+L波段的宽带放大的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种光纤放大器,包括输入模块、C波段放大模块以及L波段放大模块,输入模块分别与C波段放大模块以及L波段放大模块连接,用于对C波段放大模块以及L波段放大模块的光信号进行输入,C波段放大模块用于对C波段信号光进行光放大,L波段放大模块用于对L波段信号光进行光放大;
其中,C波段放大模块以及L波段放大模块均使用第一掺铒光纤进行光放大,第一掺铒光纤为石英掺铒光纤,第一掺铒光纤中铒离子的质量百分浓度范围为0.4wt%~0.8wt%。
优选地,输入模块包括依次同轴设置的种子光源、第一隔离器以及耦合器,种子光源用于产生波长范围包含C波段和L波段的种子信号光,第一隔离器用于防止光纤放大器的后向光损坏种子光源,耦合器用于将种子信号光分成两路以进行同时放大。
优选地,耦合器的比例为50:50,耦合器的第一端口与L波段放大模块连接,耦合器的第二端口与C波段放大模块连接。
优选地,L波段放大模块包括第一单模泵浦源、第一波分复用器以及第一段掺铒光纤,第一波分复用器的第一端口与第一单模泵浦源连接,第一波分复用器的第二端口与耦合器的第一端口连接,第一波分复用器的第三端口与第一段掺铒光纤的第一端连接。
优选地,C波段放大模块包括第二单模泵浦源以及第三波分复用器,第三波分复用器的第一端口与第二单模泵浦源连接,第三波分复用器的第二端口与耦合器的第二端口连接。
优选地,第一单模泵浦源以及第二单模泵浦源均采用980nm的功率可调谐的C+L波段二合一泵浦激光器。
优选地,C波段放大模块以及L波段放大模块均包括第二波分复用器以及第二段掺铒光纤,第二波分复用器的第一端口与第一段掺铒光纤的第二端连接,第二波分复用器的第二端口与第三波分复用器的第三端口连接,第二波分复用器的第三端口与第二段掺铒光纤的第一端连接。
优选地,第一段掺铒光纤以及第二段掺铒光纤构成第一掺铒光纤,第二波分复用器通过融熔拉锥工艺制备于第一掺铒光纤上。
优选地,第一段掺铒光纤的长度为20m,第二段掺铒光纤的长度为5m。
优选地,光纤放大器还包括第二隔离器,第二隔离器与第二段掺铒光纤的第二端连接;第二隔离器用于防止光纤放大器的后向光损坏第二段掺铒光纤。
本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明提供了一种光纤放大器,包括输入模块、C波段放大模块以及L波段放大模块,输入模块分别与C波段放大模块以及L波段放大模块连接,用于对C波段放大模块以及L波段放大模块的光信号进行输入,C波段放大模块用于对C波段信号光进行光放大,L波段放大模块用于对L波段信号光进行光放大,其中,C波段放大模块以及L波段放大模块均使用第一掺铒光纤进行光放大,第一掺铒光纤为石英掺铒光纤,第一掺铒光纤中铒离子的质量百分浓度范围为0.4wt%~0.8wt%;本发明提供的光纤放大器通过在C波段放大模块以及L波段放大模块中均使用第一掺铒光纤进行光放大,以实现在第一掺铒光纤上同时传输C波段信号光以及L波段信号光,从而提升了光通信系统的信道数,最终大大提升了光纤通信的传输容量,同时本发明的光纤放大器的结构简单、成本低、且易于光通信系统的集成。
附图说明
图1为本发明实施例提供的光纤放大器的连接示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,均属于本发明保护的范围。
本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供了一种C+L波段的掺铒光纤放大器,能够使C波段和L波段两个波段在同一根掺铒光纤上同时实现光放大。
现结合具体实施例对本发明的技术方案进行说明。
请参阅图1,本发明首先提供了一种光纤放大器1000,包括输入模块、C波段放大模块以及L波段放大模块,输入模块分别与C波段放大模块以及L波段放大模块连接,用于对C波段放大模块以及L波段放大模块的光信号进行输入,C波段放大模块用于对C波段信号光进行光放大,L波段放大模块用于对L波段信号光进行光放大;
其中,C波段放大模块以及L波段放大模块均使用第一掺铒光纤60进行光放大,第一掺铒光纤60为石英掺铒光纤,第一掺铒光纤60中铒离子的质量百分浓度范围为0.4wt%~0.8wt%。
具体地,掺铒光纤作为增益介质,当光入射到光纤中时,由于介质的吸收,入射光所携带的能量将介质中的电子激发到较高的能级。通过弛豫现象,电子从高能级跃迁到基态而释放能量,发射出光子。在本发明实施例中,输入模块包括依次同轴设置的种子光源10、第一隔离器20以及耦合器30,种子光源10用于产生波长范围包含C波段和L波段的种子信号光,第一隔离器20用于防止光纤放大器1000的后向光损坏种子光源10,耦合器30用于将种子信号光分成两路以进行同时放大。
具体地,种子信号光的输出波长在1500nm~1630nm范围内,种子信号光功率低但质量良好,用于之后进行功率放大;其中,C波段信号光的输出波长在1500nm~1570nm,L波段信号光的输出波长在1570nm~1630nm。
具体地,第一隔离器20是一种只允许单向光通过的无源光隔离器器件,其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。第一隔离器20是允许光向一个方向通过而阻止向相反方向通过的无源器件,作用是对光的方向进行限制,使光只能单方向传输,通过光纤回波反射的光能够被第一隔离器20很好的隔离,提高光波传输效率。
进一步地,在本发明实施例中,第一隔离器20耦接于种子光源10的后端,其波长范围覆盖种子光源10的范围;第一隔离器20允许种子信号光由种子光源10沿耦合器30的方向通过,而阻止光纤放大器1000的后向光由耦合器30沿种子光源10的方向,用于防止C波段放大模块以及L波段放大模块产生的后向光以及端面反射对种子光源10造成损坏,保护系统器件。
具体地,耦合器30是实现光信号功率在不同光纤间的分配或组合的光器件。利用不同光纤面紧邻光纤芯区中导波能量的相互交换作用构成。
进一步地,在本发明实施例中,耦合器30的比例为50:50,耦合器30的第一端口与L波段放大模块连接,耦合器30的第二端口与C波段放大模块连接;
其中,耦合器30用于将种子信号光分成两路进行功率放大,其中一路进入L波段放大模块,另外一路进入L波段放大模块,且两路的光强相等。
具体地,L波段放大模块包括第一单模泵浦源40、第一波分复用器50、第一段掺铒光纤61、第二波分复用器70以及第二段掺铒光纤62,第一波分复用器50的第一端口与第一单模泵浦源40连接,第一波分复用器50的第二端口与耦合器30的第一端口连接,第一波分复用器50的第三端口与第一段掺铒光纤61的第一端连接;第二波分复用器70的第一端口与第一段掺铒光纤61的第二端连接,第二波分复用器70的第三端口与第二段掺铒光纤62的第一端连接。
具体地,C波段放大模块包括第二单模泵浦源80、第三波分复用器90、第二波分复用器70以及第二段掺铒光纤62,第三波分复用器90的第一端口与第二单模泵浦源80连接,第三波分复用器90的第二端口与耦合器30的第二端口连接,第三波分复用器90的第三端口与第二波分复用器70的第二端口连接,第二波分复用器70的第三端口与第二段掺铒光纤62的第一端连接。
在本发明实施例中,C波段放大模块所需要的光纤长度要比L波段放大模块的光纤长度少;因此,C波段放大模块仅包括第二段掺铒光纤62,L波段放大模块包括第一段掺铒光纤61以及第二段掺铒光纤62。
进一步地,第一段掺铒光纤61以及第二段掺铒光纤62构成第一掺铒光纤60,第二波分复用器70为在第一掺铒光纤60上制备的器件;其中,第二波分复用器70通过融熔拉锥工艺制备于第一掺铒光纤60上,原理与侧面泵浦合束器相近。泵浦合束器的内部结构一般为全光纤结构,光纤之间一般采用直接溶接的方式结合,端面直接溶融耦合与侧面溶接亲合所形成的这类结构就可称作泵浦合束器。在本发明实施例中,第一单模泵浦源40以及第二单模泵浦源80均采用980nm的功率可调谐的C+L波段二合一泵浦激光器。
在本发明实施例中,第一掺铒光纤60为石英掺铒光纤,第一段掺铒光纤61的长度为20m,第二段掺铒光纤62的长度为5m。
具体地,光纤放大器1000还包括第二隔离器100,第二隔离器100与第二段掺铒光纤62的第二端连接;第二隔离器100用于防止光纤放大器1000的后向光损坏第二段掺铒光纤62。
为更清楚解释本发明的技术方案,以下结合其工作过程进行详细说明:
种子光源10采用C+L波段宽带种子光源10,其输出波长在1500nm-1630nm范围内的信号光,种子光功率低但质量良好,用于之后进行功率放大。第一隔离器20耦接于种子光源101的后端,其波长范围亦为1500nm-1630nm,用于防止功率放大级产生的后向光以及端面反射对种子光源10造成损坏,保护系统器件。
耦合器30的比例为50:50,用于将种子信号分成两路进行功率放大。其中一路进入L波段放大模块,第一单模泵浦源40产生波长为980nm的泵浦光通过第一波分复用器50和种子信号光一同耦合进入第一段掺铒光纤61和第二段掺铒光纤62中,进行L波段信号光的功率放大;另一路光进入C波段放大模块,第二单模泵浦源80产生波长为980nm泵浦光通过第三波分复用器90及第二波分复用器70和种子信号光一同耦合进入第二段掺铒光纤62当中,进行C波段信号光的功率放大;最后的整个C+L波段放大信号光经过第二隔离器100输出,第二隔离器100用于防止系统端面反射损坏器件;
其中,第一段掺铒光纤61和第二段掺铒光纤62为同一根光纤,总长度为25m,第一段掺铒光纤61的长度为20m,第二段掺铒光纤62的长度为5m,第二波分复用器70为在高浓度掺铒的第一掺铒光纤60上制备的器件。
具体地,第一段掺铒光纤61与第二段掺铒光纤62的长度主要通过实验来确定,由于C波段放大模块的发射截面相比L波段放大模块的发射截面大得多,L波段放大模块中第一掺铒光纤60的长度相比L波段放大模块中第一掺铒光纤60的长度更长。本发明公开了一种光纤通信用掺铒光纤放大器1000,属于光纤通信领域。与现有技术相比,本发明通过在原先的L波段放大光路中增加一路用来放大C波段信号光,从而实现C+L波段信号光整体的宽带放大。该系统解决了之前C+L波段信号光不能在同一根光纤上实现同时放大的缺点,同时保证足够的宽的光谱和增益。本发明提升了通信系统的信道数,最终大大提升了光纤通信的传输容量。
本发明通过结构上的优化和改进,同时满足了C波段信号光和L波段信号光的放大需求,大大提高了光纤通信容量。区别于传统的C波段和L波段的光纤放大器1000,C+L波段宽带放大器能够提供更高的通信容量,解决的单独的C和L波段光纤放大器1000传输容量不足的缺点。
综上,区别于现有技术的情况,本发明提供了一种光纤放大器1000,包括输入模块、C波段放大模块以及L波段放大模块,输入模块分别与C波段放大模块以及L波段放大模块连接,用于对C波段放大模块以及L波段放大模块的光信号进行输入,C波段放大模块用于对C波段信号光进行光放大,L波段放大模块用于对L波段信号光进行光放大,其中,C波段放大模块以及L波段放大模块均使用第一掺铒光纤60进行光放大,第一掺铒光纤60为石英掺铒光纤,第一掺铒光纤中铒离子的质量百分浓度范围为0.4wt%~0.8wt%;本发明提供的光纤放大器1000通过在C波段放大模块以及L波段放大模块中均使用第一掺铒光纤60进行光放大,以实现在第一掺铒光纤60上同时传输C波段信号光以及L波段信号光,从而提升了光通信系统的信道数,最终大大提升了光纤通信的传输容量,同时本发明的光纤放大器1000的结构简单、成本低、且易于光通信系统的集成。
需要说明的是,以上各实施例均属于同一发明构思,各实施例的描述各有侧重,在个别实施例中描述未详尽之处,可参考其他实施例中的描述。
以上实施例仅表达了本发明的实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种光纤放大器,其特征在于,包括输入模块、C波段放大模块以及L波段放大模块,所述输入模块分别与所述C波段放大模块以及所述L波段放大模块连接,用于对所述C波段放大模块以及所述L波段放大模块的光信号进行输入,所述C波段放大模块用于对C波段信号光进行光放大,所述L波段放大模块用于对L波段信号光进行光放大;
其中,所述L波段放大模块包括第一单模泵浦源、第一波分复用器、第一段掺铒光纤、第二波分复用器以及第二段掺铒光纤,所述C波段放大模块包括第二单模泵浦源、第三波分复用器、所述第二波分复用器以及所述第二段掺铒光纤,所述第一段掺铒光纤以及所述第二段掺铒光纤构成第一掺铒光纤,所述第二波分复用器通过融熔拉锥工艺制备于所述第一掺铒光纤上;所述第一掺铒光纤为石英掺铒光纤,所述第一掺铒光纤中铒离子的质量百分浓度范围为0.4wt%~0.8wt%。
2.根据权利要求1所述的光纤放大器,其特征在于,所述输入模块包括依次同轴设置的种子光源、第一隔离器以及耦合器,所述种子光源用于产生波长范围包含C波段和L波段的种子信号光,所述第一隔离器用于防止所述光纤放大器的后向光损坏种子光源,所述耦合器用于将所述种子信号光分成两路以进行同时放大。
3.根据权利要求2所述的光纤放大器,其特征在于,所述耦合器的比例为50:50,所述耦合器的第一端口与所述L波段放大模块连接,所述耦合器的第二端口与所述C波段放大模块连接。
4.根据权利要求2所述的光纤放大器,其特征在于,所述第一波分复用器的第一端口与所述第一单模泵浦源连接,所述第一波分复用器的第二端口与所述耦合器的第一端口连接,所述第一波分复用器的第三端口与所述第一段掺铒光纤的第一端连接。
5.根据权利要求4所述的光纤放大器,其特征在于,所述第三波分复用器的第一端口与所述第二单模泵浦源连接,所述第三波分复用器的第二端口与所述耦合器的第二端口连接。
6.根据权利要求5所述的光纤放大器,其特征在于,所述第一单模泵浦源以及所述第二单模泵浦源均采用980nm的功率可调谐的C+L波段二合一泵浦激光器。
7.根据权利要求5所述的光纤放大器,其特征在于,所述第二波分复用器的第一端口与所述第一段掺铒光纤的第二端连接,所述第二波分复用器的第二端口与所述第三波分复用器的第三端口连接,所述第二波分复用器的第三端口与所述第二段掺铒光纤的第一端连接。
8.根据权利要求7所述的光纤放大器,其特征在于,所述第一段掺铒光纤的长度为20m,所述第二段掺铒光纤的长度为5m。
9.根据权利要求7所述的光纤放大器,其特征在于,所述光纤放大器还包括第二隔离器,所述第二隔离器与所述第二段掺铒光纤的第二端连接;所述第二隔离器用于防止所述光纤放大器的后向光损坏所述第二段掺铒光纤。
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Spectrally-efficient L-C band EDFA having a seamless interband channel region using sampled FBGs;Y. Xie 等;IEEE Photonics Technology Leters;第13卷(第5期);全文 * |
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