CN1175104A - 用双向分划和激发泵激功率放大传输光的掺铒光纤放大器 - Google Patents

用双向分划和激发泵激功率放大传输光的掺铒光纤放大器 Download PDF

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Abstract

一种掺铒光纤放大器,包括:一个掺铒光纤,供接收泵激源输入来的激发光信号并放大传输光信号;一个正向波长划分多路复用器,位于掺铒光纤的前级,用以接收输入的传输光信号和激发光信号,并将两信号正向输入掺铒光纤中;一个反向波长划分多路复用器,位于掺铒光纤的后级,用以将泵激源输入来的激发光信号反向输入给掺铒光纤,接收掺铒光纤经放大的传输信号,并将其输给输出级;和一光耦合器,用以分离输入的激发光信号并将其输给波长划分多路复用器。

Description

用双向分划和激发泵激功率放大 传输光的掺铒光纤放大器
本发明涉及光通信，更具体地说，涉及一种光学部分的结构不同、用激发光源放大输入的光信号的掺铒光纤放大器(EDFA)。
一般说来，电信号在发射级转换成光信号并经光纤(即传输媒质)发送到目的地时，EDFA放大器将削弱了的光信号在预定的距离内加以放大，以便使其作为稳定的信号传输出去。EDFA装在发信/收信级，其作用是进行功率放大和前置放大。参看图1，图中示出了一般的单泵激放大器，输入端的接插件将外部插入的光纤连接到EDFA的内部光纤。分接头2用以按预定的比例分离经输入端接插件所连接的光纤输入的光信号，将输入的光信号分路，再将分路的信号输入到光电二极管12和光隔离器4。这里，光电二极管监控着输入的光信号的大小。光隔离器4有一个输入端和一个输出端，因而可以将光信号在预定波长内从输入端传送到输出端，并阻止光信号从输出端返回到输入端。这样做，光隔离器4就阻止了从后面掺铒光纤(EDF)16产生的经放大的自发发射(ASE)，从而避免输入的光信号失真。光隔离器4输出的光信号输入波长划分多路复用器(WDM)6中。MDM6经两个不同的输入端口接收两个不同波长的光信号，经光纤的一端将两信号输出。这里，输入的光信号的波长为1,550纳米，激发光源的的波长为890或1,480纳米。通过WDM6的输出端，980纳米波长的激发光源和1,550纳米输入的光信号馈到EDF16。EDF16是光纤加入了稀土金属铒(原子序数68)制成的，其在例如800,980和1,480纳米比波长下的吸收率高。EDF16放大输入的频谱在预定波长(1,550纳米)下以大约30纳米的带宽发散的光信号。EDF16的输出端接光隔离器8，光隔离器8又与分接头10连接。分接头10借助于输出端接插件与输出级连接起来。这里，光隔离器8阻止从分接头或输出端接插件接头反射回来的光信号。分接头10接收光隔离器8输出的光信号并将其分离成两个光信号，一个光信号输出给经输出端接插件连接的光纤，另一个光信号供监控输出的光信号。起监腔作用的光信号由光电二极管14监控。泵激放大器是单式的时，采用两种方法，两种方法都采用正向泵激结构和反向泵激结构，前者用以由EDF16前级的WDM6提供激发波长的光源，后者用以在EDF16后级的WDM6提供激发长的光源。这里，EDFA的正向泵激结构采用高增益低噪声的980纳米泵激光，通常供通信装置中收信级跟前的前置放大器用。反向泵激结构大部分供通信装置中发信级跟前的功率放大器用，因为这个功率放大器用发射强度比正向ASE较大的反向ASE放大大信号，以增加饱和输出。为提高输出功率值和增益值，两种单泵激结构混合使用，如图2的双泵激结构所示。然而，用以提高泵激功率的双泵激放大器需要两个价昂的泵激激光二极管，提高了EDFA的总成本。两个泵激激光二极管同时使用时，其使用寿命比交替使用时短。此外，两泵激激光二极管通过一般的EDFA用在高速传输网时，所传输的光信号的增益因色散损耗而减小。
因此，本发明的目的是提供一种即使在双泵激放大器结构中采用单泵激激光二极管也能将输入的光信号放大成高输出的光信号的EDFA。
本发明的另一个目的是提供一种通过增设色散补偿光纤以补偿增益因色散损耗引起的下降(这在高速传输网中是个麻烦事)的EDFA。
为达到本发明的上述目的，本发明提供了这样一种掺铒光纤放大器，放大器的两个泵激源输出泵激功率从而在两方向激发光信号以适应其交替或同时使用情况，所述放大器包括：一个掺铒光纤，用以接收从泵激源输入的激发光信号和放大从输入级输入的传输光信号；一个正向波长划分多路复用器，位于掺铒光纤前级，供接收输入的传输光信号和从输入端的泵激源输入的激发光信号，并将两信号正向输入给掺铒光纤；一个反向波长划分多路复用器，位于掺铒光纤的后级，用以将泵激源输入的激发光信号反向输入到掺铒光纤，多路复用器也接收掺铒光纤放大的传输光信号并将其输出给输出级；和一个光耦合器，用以分离泵激源输入的激发光信号并将其输出给正向或反向波长划分多路复用器。
图1是一般单泵激放大器的方框图；
图2是一般双泵激放大器的方框图；
图3是本发明EDFA一个实施例的方框图。
图4是本发明具色散损耗补偿光纤的EDFA的方框图；
下面参看附图说明本发明的一些最佳实施例。在本发明的说明中，那些可能会使本发明的精神实质模糊的一些周知功能或结构将不予说明。
参看图3。输入端接插件将外面插入的光纤与EDFA的内部光纤连接起来。分接头44用以按预定的比例分离经输入端接插件连接的光纤输入的光信号，将传输的光信号分路，再将其馈到第一光电二极管56和第一光隔离器46上。这里，第一光电二极管56监控输入的光信号的大小，第一光隔离器46有一个输入端和一个输出端，因而可以阻止后EDF62产生的经放大的自发发射(ASE)反向回流，且可以避免输入的光信号失真。通过第一光隔离器46的传输光信号输入放大器64中放大。放大器64包括第一WDM48、第二WDM50、两个泵激激光二极管60和61、光耦合器58和EDF63。第一WDM48接收第一隔器46输入的传输光信号和经光耦合器58分离的激发光信号并将它们经EDF62的一端正向输出。第二WDM50接收从光耦合器58分离出来的激发光源，经EDF62的端部反向输出，并输出从EDF最后放大的传输光信号。EDF62位于第一和第二WDM之间，接收经两个多路复用器双向泵激的激发光信号，放大传输的光信号，并将其输出给第二WDM。这里，输入的传输光信号的波长为1,550纳米，激发光源的波长为980或1480纳米。光耦合器58按50∶50或40∶60、30∶70的比例将泵激激光二极管6泵激来的光源分配给第一和第二WDM。EDF62的输出端接光隔离器52，光隔离器52又接分接头54。分接头54通过输出端接插件与输出纤连接。这里，光隔离器52阻止从分接头或输出端接插件的接头反射回来的光信号。分接头54接收光隔离器52输出的光信号，将其分离成两个光信号，一个光信号输出给经输出端接插件连接的光纤，另一个光信号供监控输出的光信号，起监控作用的光信号由光电二极管62监控。
按照上述结构EDFA的工作过程，经输入端接插件输入的1,550纳米传输光信号经分接头44输入光隔离器46中，这里，经分接头44分离的传输光信号，其强度由光电二极管56检测。传输的光信号通过光隔离器46后作为第一WDM48的一个输入被输入WDM48中。由两个泵激激光二极管60和61交替泵激的1,480或980纳米光信号的强度按预定的比例分配，作为第一WDM48的另一个输入馈给WDM48。经第一WDM48的两输入端输入的传输光信号和激发信号正向输入后EDF62中并第一次加以放大。传输光信号第二次放大是由经EDF后面连接的第一WDM50输入的激发光源进行的，且经第二WDM50输出给后光隔离器52。这里，输入第二EDM50的激发光信号是从光耦合器58按预定比例分配的信号。因此，输入后光隔离器的传输光信号最后经输出端接插仲输出。接后分接头54的光电二极管62检测经放大的传输光信号的强度。
图4示出了本发明的另一个实施例-带色散补偿光纤(DEF)的EDFA。经输入端接插件输入的1,550纳米传输光信号经分接头66输入光隔离器68。这里，经分接头66分离的传输光信号的强度由光电二极管94检测。通过光隔离器68的传输光信号输入EDF88中。这里，传输光信号由经EDF后面连接的第一WDM70输入的激发电源第一次反向放大，然后经第一WDM70输出给色散补偿光纤(EDF)92。输入第一WDM70的激发光信号是从光耦合器80按预定比例分配的信号。输入DCF92的传输光信号，其色散损耗经过补偿之后作为第二WDM72的一个输入被输入第二WDM72中，且由光耦合器80按预定比例分配之后作为第二WDM72的另一个输入被输入第二WDM72中。经第二WDM72的两个输入端输入的传输光信号和激发光信号正向输入给后EDF90，从而第二次得到放大然后输出。经放大和输出的传输光信号输入后光隔离器76中，最后经输出端接插件输出。这里，接后分接头78的光电二极管86监控着经放大和输出的传输光信号。
综上所述，本发明提供EDFA，其结构使其即使在双泵激放大器中采用单泵激激光二极管也可以将发光信号放大成高输出信号，提高输出功率且可以设计出性能合乎用户要求的放大器。此外，再加上色散补偿光纤，因而补偿了增益因色散损耗引起的下降，这是在高速传输网中应解决的问题。
因此，应该理解的是，本发明并不限于这里作为最佳实施例公开的个另实施例，更确切地说，本发明不局限于本说明书中所述的特殊实施例，但所附权利要求书中所述的例外。

Claims (4)

1.一种掺铒光纤放大器，具有两个输出泵激功率的泵激源，从而可以按其交替或同时使用的情况双向激发光信号，所述放大器的特征在于，它包括：
一个掺铒光纤，用以接收泵激源输入的激发光信号并放大输入级输入的传输光信号；
一个正向波长划分多路复用器，位于掺铒光纤的前级，用以接收输入的传输光信号和泵激源在两输入端输入的激发光信号，并将两信号正向输入给掺铒光纤；
一个反向波长划分多路复用器，位于掺铒光纤的后级，用以将泵激源输入来的激发光信号输入给掺铒光纤，接收掺铒光纤放大过的传输光信号，并将其输出给输出级；和
一个光耦合器，用以分离泵激源输入来的激励光信号，并将其输入到正向或反向波长划分多路复用器中。
2、如权利要求1所述的放大器，其特征在于，它还包括：
一个光隔离器，装在正向波长划分多路复用器的前级和反向波长划分多路复用器的后级，供阻止传播中的光回流；
一个分接头，位于正向光隔离器的前级和反向光隔离器的后级，用以按预定的比例分离传输的光信号，以检测输入的传输光信号的大小；和
一个光电二极管，供接收从两分接头分离出来的监控光信号和检测输入的传输光信号的大小。
3、一种掺铒光纤放大器，其两个泵激源输出泵激功率从而在两个方向激发光信号以达到交替或同时使用的目的，其特征在于，它包括：
第一掺铒光纤，用以接收泵激源输入来的激励光信号和反向放大从输入级输入的传输光信号；
一个反向波长划分多路复用器，位于掺铒光纤的后级，用以将泵激源输入来的激发光信号反向输入给掺铒光纤，并接收掺铒光纤经放大的传输光信号，再将其输出给下一级；
一个色散补偿光纤，位于反向波长划分多路复用器后面，用以补偿因传输光信号的色散特性引起的损耗；
一个正向波长划分多路复用器，位于色散补偿光纤后级，用以接收输入的传输光信号和泵激源在两个输入端输入的激发信号，并将两信号正向输入第二掺铒光纤中；和
第二掺铒光纤，位于正向波长划分多路复用器后面，用以将传输的光信号连同输入的激发光信号正向放大。
4、如权利要求3所述的放大器，其特征在于，它还包括：
一个光耦合器，装在正向波长划分多路复用器的前级和反向波长划分多路复用器的后级，以便阻止传播中的光回流；
一个分接头，位于正向光隔离器的前级和反向光隔离器的后级，用以按预定的比例分离传输的光信号，以便检测输入的传输光信号的大小；和
一个光电二极管，用以接收两分接头分离出来的监控光信号和检测输入的传输光信号的大小。
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