CN1290084A - 光放大单元和光传输系统 - Google Patents

Abstract

一种光放大单元,包括:输入光信号的输入端(101);输出光信号的输出端(102);共掺Er和Yb的单模有源光纤(103),光连接到输入端和输出端,并适合于放大光信号;第一泵浦源(104),产生包含Er激励波长的第一泵浦辐射;第二系浦源(106),产生包含Yb激励波长的第二泵浦辐射;第一光耦合器(105),沿与光信号相同的传播方向光耦合第一泵浦辐射进入有源光纤的纤芯;和第二光耦合器(107),沿与光信号相反的传播方向光耦合第二泵浦辐射进入有源光纤的纤芯。

Description

光放大单元和光传输系统

本发明的目的是提供用于光学电信系统的光放大单元。本发明还涉及光传输系统，具体涉及利用上述光放大单元的波分复用(WDM)光传输系统。本发明的光放大单元还适用于模拟CATV系统。

在WDM光传输系统中，借助于波分复用技术，包括几个光信道的传输信号可以通过相同的线路传送，该线路上包含一个或多个光放大器。发射信道可以是数字的或模拟的，且由于每个信道与具体的波长相联系，这些发射信道是可区分的。

当前长距离高容量的光传输系统利用光纤放大器，它不同于以前使用的电子再生器，不需要OE/EO转换。光纤放大器包含预置长度的光纤，其纤芯掺以一种或多种稀土元素，所以，在受到泵浦辐射激励时，利用受激发射放大光信号。这种泵浦辐射注入到有源光纤中时，它激励稀土元素的离子，给纤芯中沿光纤传播的载信息信号提供增益。

用于掺杂的稀土元素通常包括：铒(Er)，钕(Nd)，镱(Yb)，钐(Sm)，铥(Tm)和镨(Pr)。根据输入信号光的波长和泵浦光的波长，确定所使用的一种或几种具体稀土元素。例如，Er离子用于波长为1.55μm的输入信号光和波长为1.48μm或0.98μm的泵浦功率；共掺Er离子和Yb离子还可以用在不同和更宽的泵浦波段。

掺铒(Er)光纤已开发成用于光放大器和激光器。这些器件是非常重要的，因为它们的工作波长与光纤通信的第三窗口一致，在1550nm附近。本申请人名义下的EP专利申请号No.98110594.3提出32个信道的WDM光传输系统，该系统利用波段在1529-1535nm和1541-1561nm的掺铒光纤放大器(EDFA)。

例如，从放大增益和放大带宽观点考虑，已经提出过几个改进系统性能的方法。

一种改进系统性能的方法是掺镱(Yb)到掺铒放大光纤中。用铒和镱共掺杂有源光纤不但扩展了泵浦吸收波段从800nm到1100nm，而且还极大地增加基态吸收率，这是由于镱的较高吸收截面和掺杂剂可溶性。镱离子吸收大部分的泵浦光，以及随后相邻铒离子与镱离子之间的交叉张弛可以使吸收的能量转移到铒系统。如在Grubb et al:“+24.6dBm output power Er/Yb co-doped optical amplifier pumpedbv diode-pumped Nd:YLF laser”,Electronics Letters,1992,28,(13),pp.1275-1276和Maker,Ferguson:“1.56μm Yb-sensitzed Erfiber laser pumped by diode-pumped Nd:YAG and Nd:YLF lasers”,Electronics Letters,1998,24,(18),pp.1160-1161中所描述的，共掺杂技术可以有效地激励光纤放大器和激光器，这是由于镱吸收频谱中长波长尾部的直接泵浦。这种泵浦最好是借助于二极管泵浦固态激光器完成的，例如，1047nm的Nd:YLF激光器或1064nm的Nd:YAG激光器。

利用共掺铒和镱的放大光纤放大通信信号在EP0803944A2和US5,225,925中给以进一步的描述。EP0803944A2涉及工作在波段1544-1562nm的多级掺Er光纤放大器(EDFA)，且包括含Er和Al的第一级以及含Er和另一种稀土元素(例如，Yb)的第二级。这种多级EDFA在所述的波段有优于全铒放大系统的特性，例如，有相对宽平的增益区和相对高的输出功率，噪声系数没有很大的下降。然而，本申请人注意到，EP0803944A2中建议的放大器从发射信道数目上考虑没有什么优点，放大带宽仍然局限于在相对窄的(且大部分已利用)的1544-1562nm波段。此外，Er/Yb第二级是借助于二极管泵浦的掺Nd光纤激光器泵浦的，该激光器发射1064nm。这种泵浦源大多数用于单模放大光纤的激励，相对来说是昂贵的和体积庞大的。

US5,225,925涉及放大或产生单横模中光信号的光纤。该光纤包括掺铒(Er)的玻璃基质和敏化剂，例如，镱(Yb)或铁(Fe)。最好是，玻璃基质是掺石英的玻璃(例如，掺磷酸盐和硼酸盐)。本申请人注意到，US5,225,925建议的放大光纤由于其增益曲线的形状特别适合于1535nm单信道的传输，但不适合于WDM传输。而且，这种放大光纤适合借助于二极管泵浦的掺Nd光纤激光器泵浦以激励Yb离子，这种激光器具有上述的缺点。

EP0803944A2或US5,225,925都不涉及共掺Er/Yb光放大器在不同于1550nm传输波段附近的波段中的信号放大。

借助于包层泵浦技术改进了Er/Yb放大光纤，这种技术是在围绕纤芯的内包层区而不是直接在纤芯中泵浦有源光纤。包层泵浦是这样一种技术，允许利用高功率宽带二极管和二极管条作为高效，低成本和小尺寸的泵浦源，用于双包层掺稀土的单模光纤。利用这种技术，可以达到的输出功率范围是在几百毫瓦到几十瓦。980nm二极管阵列泵浦的双包层Er/Yb光纤的描述是在，例如，Minelly et al:“Diode-array pumping of Er³⁺/Yb³⁺ co-doped fibre lasers andamplifiers”,IEEE Photonics Technology Letters,1993,5,(3),pp.301-303。共掺铒镱方案可以使铒在980nm附近的波段比单掺铒光纤有高得多的基态吸收，得到短得多的最佳长度。

例如，在PCT专利申请WO95/10868中，还描述了插入泵浦辐射到纤芯之外光纤部分(可以看成是相当于包层内部或纤芯外部)的技术。这个文件公开一种光纤放大器，它包含两个同心纤芯。多模源提供的泵浦功率通过多模光纤和多模光耦合器横向耦合到光纤的纤芯外部。泵浦功率传播通过纤芯外部并与纤芯内部相互作用，泵浦包含在纤芯内部的激活材料。这种泵浦技术也是在US5,291,501中给以描述，它描述有掺杂纤芯和掺杂包层内部的单模光纤。

还提出过增大发射信道数目的几种方法。一种增大信道数目的方法是使信道间隔变窄。然而，信道间隔变窄使非线性效应更加严重，例如，交叉相位调制和四波混频，且必须对光发射机有准确的波长控制。申请人还观察到，由于以上的原因，实际上得到小于50GHz的信道间隔是很困难的。

另一种增大信道数目的方法是在光纤的低损耗区扩展可用的波长带宽。一个关键的技术是普通1550nm传输波段以上的波长区中光放大。具体地说，1590nm附近的高波长波段，特别是在1565nm与1620nm之间的波段，是长距离光传输中一个非常有前景的波段，在该波段可以分配大量的信道。若1565nm至1620nm的光放大器必须处理大量的信道，则这种放大器的增益特性对于优化系统的性能和成本是很基本的。利用1590nm附近的传输波长区以及1530nm和1550nm波长区的掺铒光纤放大器是十分诱人的，且最近一直在给予考虑。另一个优点是，采用1590nm波长区，在WDM传输中就可以使用色散移位光纤(DSF)，而没有四波混频引起的任何退化。

专利和非专利文献中的几篇文章涉及高波长传输波段(从1565nm到1620nm)中的放大。所有这些文件仅仅考虑掺铒光纤放大器。

以下的文件提出增大可用带宽到高波长传输波段的几种方法。

US5,500,764涉及掺铒的SiO₂-Al₂O₃-GeO₂单模光纤(其长度在150m与200m之间)，利用1.55μm和1.47μm光源泵浦，并适合于放大1.57μm与1.61μm之间的光信号。

One et al:“Gain-Flattened Er³⁺ -Doped Fiber Amplifier for aWDM Signal in the1.57-1.60μm Wavelength Region”,IEEEPHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS,Vol.9,No.5,May1997,pp.596-599，公开一种用于1.58μm波段WDM信号的增益平坦掺Er³⁺的石英基光纤放大器；测试不同的光纤长度，作者发现，200m是构造高增益和低噪声EDFA的EDF(掺铒光纤)最佳长度。

Masuda et al:“Wideband gain-flattened,erbium-doped fibreamplifiers with3dB bandwidths of＞50nm”,ELECTRONICSLETTERS,5^th June 1997,Vol.33,No.12,pp.1070-1072，提出两级掺铒光纤和一个中间级均衡器的一种方案，得到用于硅酸盐掺铒光纤放大器的52nm波段(1556-1608nm)和用于氯化物掺铒光纤放大器的50nm波段(1554-1604nm)；在硅酸盐掺铒光纤放大器的情况下，这两级分别包含50m EDF和26m EDF。

Jolley et al:“Demonstration of low PMD and negligiblemultipath interference in an ultra flat broad band EDFA using ahighly doped erbium fiber”,“Optical Amplifiers and theirApplications”Conference,Vail,Colorado,July27-29 1998,TuD2-1/124-127提出一种宽带EDFA，利用45m铒光纤放大1585nm波段的信号，且在1570nm上达到的最大外功率超过+18.3dBm。

本申请人观察到，适合于放大高波长波段内光信号的普通线型EDFA通常可以放大总输入功率约为-10dBm的光信号到低于19dBm的最大功率值，即，其最大增益约为29dB。约为-10dBm的总输入功率是一个合适的参考值，是用在长距离传输系统中光放大器的典型值。不推荐较低的输入功率是因为，虽然与高功率输入信号比较，EDFA对于低功率输入信号有较高的增益，这种情况下的ASE(放大的自发辐射)增加到这样一个值，其信噪比变得太低。与此相反，信号输入功率超过-10dBm，例如，可以通过减小传输光纤长度而得到，容易使增益饱和，导致不希望有的能量浪费。利用EDFA和在1575nm与1602nm之间发射64个信道的光传输系统在线型EDFA的输出端提供的每个信道最大功率约为0.2dBm，实际上限制最大的跨度长度小于100km。

本申请人还观察到，在预定长度的掺铒有源光纤中，增益与铒浓度之间关系的曲线上升到最大值，相当于铒浓度的最佳值，然后就下降。只有增大掺铒激活区的长度，即，增大有源光纤的长度，才可以得到较高的增益。利用普通的掺铒有源光纤，高波长波段的长距离WDM光传输系统要求光纤的长度达到几百米以获得相对高的增益。当前，考虑使用有较大纤芯直径的特殊掺铒有源光纤，它可以在光纤长度小于30-40m下得到相对高的增益。

本申请人最近发现，在1565-1620nm波段，包括共掺铒镱放大器的传输系统提供非常高的性能，特别是它们比单掺铒光放大器有较高的性能。在以本申请人名义于1998年9月22日申请的欧洲专利申请No.EP98117898中，建议光放大单元在单级配置(利用双向泵浦)中包括共掺铒镱光纤放大器，或在双级配置(利用同向传播泵浦或双向泵浦)中包括两个共掺铒镱光纤放大器，在1575-1602nm波长区提供高的放大倍数。为了达到非常高的功率增益，建议的光放大单元最好包括：一个掺铒光纤前置放大器和至少一个双包层共掺铒镱光纤放大器。利用多模泵浦机构的优点，双包层有源光纤可以有高的泵浦性能。所用的泵浦激光器是多模宽区激光器，其发射波长包含在920-980nm的波长范围内，例如，在920nm，每个激光器适合于提供约为400mW的泵浦功率给有源光纤。

在上述放大单元的设计中，本申请人发现，适合于耦合多模泵浦辐射进入双包层光纤的WDM耦合器实施方案是严格的。耦合多模泵浦辐射进入双包层光纤最好借助于微型光学(反射镜型)WDM耦合器，其耦合效率比熔融光纤WDM耦合器的耦合效率高得多。WDM耦合器必须能够在光纤的内包层耦合泵浦辐射(在920-980nm的范围内)和在纤芯中耦合发射信号(在1575-1602nm的范围内)。因此，该耦合器必须有这样的特性，除了所需的波长选择性以外，还需要该光的预定空间分布。若使用微型光学耦合器，则能够提供该光预定空间分布的聚焦透镜系统是很难实现的。所以，使用双包层有源光纤涉及的困难是，在泵浦源与有源光纤之间获得高的耦合效率。此外，所考虑的微型光学耦合器有相对高的插入损耗，在1550nm上大于1dB。

按照本发明，本申请人发现适合于用在1565-1620nm波段并优于已知放大器件的另一种放大单元装置。所建议的放大单元特别适用于WDM传输系统，最好是作为提升放大器。

本申请人发现，利用适合于用第一泵浦辐射激励Er的第一泵浦源和用第二泵浦辐射激励Yb的第二泵浦源，通过泵浦共掺Er和Yb的单模和单包层有源光纤，可以得到高性能和小型化的放大单元。

最好是，第一泵浦辐射包含的波长是在1465nm与1495nm之间，并以相同的传播方向(相对于发射信号)馈入到有源光纤；而第二泵浦辐射包含的波长是在1000nm与1100nm之间，并以相反的传播方向(相对于发射信号)馈入到有源光纤。

最好是，借助于微型光学WDM耦合器，第一泵浦源耦合到有源光纤；而借助于熔融光纤WDM耦合器，第二泵浦源耦合到有源光纤。

对于典型的提升器单元，本发明的放大单元把输入信号的范围扩展到较低的功率。这个特征可以在设计传输系统中包含损耗不可忽略的器件，例如，OADM(光学分插复用器，即，从系统中分出光信号和插入光信号到系统中的器件)或色散补偿器，正好是放大单元的上游方向。在没有明显的放大倍数下降情况下，这些附加的损耗实际上是容许的。

利用单模耦合器把泵浦辐射耦合到有源光纤有另一个优点，可以有较小的信号损耗。

此外，本发明的放大单元有相对宽的波长放大波段，在1565nm以上；所以，这种放大单元特别适用于WDM传输系统。

按照本发明的第一方面，本发明涉及光传输系统，包括：

-发射光信号的光发射单元，

-接收所述光信号的光接收单元，

-光纤链路，用于光耦合所述发射单元到所述接收单元并适合于传递所述光信号，和

-沿所述链路耦合的光放大单元，适合于放大所述光信号；所述光放大单元包括：

·输入端，用于输入所述光信号，

·输出端，用于输出所述光信号，

·共掺Er和Yb的有源光纤，有光耦合到所述输入端的第一端部和光耦合到所述输出端的第二端部，该有源光纤用于放大所述光信号，

·第一泵浦源和第二泵浦源，分别产生第一泵浦辐射和第二泵浦辐射，和

·第一光耦合器和第二光耦合器，分别光耦合所述第一泵浦源和所述第二泵浦源到所述有源光纤，

其中所述第一泵浦辐射包含Er的激励波长，而所述第二泵浦辐射包含Yb的激励波长。

所述光放大单元最好有1565nm以上的波长放大波段。

最好是，所述第一光耦合器光耦合到所述有源光纤的第一端部，沿与光信号相同的传播方向馈入第一泵浦辐射到有源光纤；而所述第二光耦合器光耦合到所述有源光纤的第二端部，沿与光信号相反的传播方向馈入第二泵浦辐射到有源光纤。

有源光纤最好是单包层光纤，且最好是单模光纤。

第一泵浦辐射的波长最好是在1465nm与1495nm之间，而第二泵浦辐射的波长最好是在1000nm与1100nm之间。

第一光耦合器最好是微型光学WDM耦合器，而第二光耦合器最好是熔融光纤WDM耦合器。

按照本发明的第二方面，本发明涉及放大光信号的方法，包括以下步骤：

-馈入光信号到共掺Er和Yb的有源光纤；和

-在馈入光信号步骤中，光泵浦有源光纤；

其中所述光泵浦步骤包括：馈入激励Er的第一泵浦辐射和激励Yb的第二泵浦辐射到所述有源光纤。

所述馈入所述第一泵浦辐射的步骤包括：沿与光信号相同的传播方向馈入所述第一泵浦辐射到有源光纤；而所述馈入所述第二泵浦辐射的步骤包括：沿与光信号相反的传播方向馈入所述第二泵浦辐射到有源光纤。

所述馈入第一泵浦辐射到所述有源光纤的步骤最好包括：馈入Er的激励辐射到所述有源光纤，激励辐射波长是在1465nm与1495nm之间。

所述馈入第二泵浦辐射到所述有源光纤的步骤最好包括：馈入Yb的激励辐射到所述有源光纤，激励辐射是波长在1000nm与1100nm之间。

最好是，所述有源光纤包含纤芯和包层，所述馈入第一泵浦辐射和第二泵浦辐射到所述有源光纤的步骤包括：馈入所述第一泵浦辐射和所述第二泵浦辐射进入所述有源光纤的纤芯。

最好是，所述馈入光信号到有源光纤的步骤包括：馈入波长在1565nm以上的光信号到有源光纤。

按照本发明的第三方面，本发明涉及光放大单元，包括：

·输入端，用于输入光信号，

·输出端，用于输出所述光信号，

·共掺Er和Yb的有源光纤，光连接到所述输入端和所述输出端，并适合于放大所述光信号，

·第一泵浦源和第二泵浦源，分别产生第一泵浦辐射和第二泵浦辐射，和

·第一光耦合器和第二光耦合器，分别光耦合所述第一泵浦源和所述第二泵浦源到所述有源光纤，

其中所述第一泵浦辐射包含Er的激励波长，而所述第二泵浦辐射包含Yb的激励波长。

最好是，Er的激励波长是在1465nm与1495nm之间，而Yb的激励波长是在1000nm与1100nm之间。

所述第一光耦合器最好连接在所述输入端与所述有源光纤之间，沿与光信号相同的传播方向馈入第一泵浦辐射到有源光纤；而所述第二光耦合器最好连接在所述有源光纤与所述输出端之间，沿与光信号相反的传播方向馈入第二泵浦辐射到有源光纤。

所述有源光纤最好是单包层和单模光纤。

所述第一光耦合器最好是微型光学WDM耦合器，而第二光耦合器最好是熔融光纤WDM耦合器。

最好是，所述第二泵浦源包括：光纤激光器和泵浦激光源，光纤激光器包含另一条有源光纤并适合于产生所述第二泵浦源，泵浦激光源适合于泵浦所述另一条有源光纤。

所述另一条有源光纤最好包括双包层光纤。此外，所述另一条有源光纤最好包括掺Yb的光纤。

所述光纤激光器最好包括：写入在所述另一条有源光纤两个相反端部上的第一Bragg光栅和第二Bragg光栅，所述泵浦激光源是宽区激光二极管。

以上的大致描述和以下的详细描述仅仅是举例和说明性的，并不是对本发明的限制。以下的描述以及本发明的实践叙述和提出本发明的其他优点和目的。

合并在此并构成这个技术说明一部分的附图描述本发明的各个实施例，这些附图和以下的描述解释本发明的优点和原理。

图1是按照本发明光传输系统的方框图；

图2图1的光传输系统的频谱增益特性的定性曲线，其中标明信号传输波段(BB,RB1和RB2)；

图3是图1的光传输系统中复用部分的详细图；

图4是图1的光传输系统中发射机功率放大器部分的详细图；

图5是图1的光传输系统中去加重滤波器的滤波器性能曲线图；

图6是图1的光传输系统中的中间站详细图；

图7是图1的光传输系统中接收机前置放大器部分的详细图；

图8是图1的光传输系统中复用部分的详细图；

图9是按照本发明光放大单元的示意图；

图10是包含在图9光放大单元中的泵浦源示意图；

图11a和11b分别是用于图10中泵浦源的双包层光纤示意图和双包层光纤的多模泵浦运行的示意图；

图12表示写入光栅到图10泵浦源的双包层光纤中的光栅写入装置；

图13表示用于实验测量的光纤激光器的响应曲线；

图14和15说明按照本发明放大单元得到的实验结果；

图16和17是写入光栅到有源光纤的方法流程图，该光栅用于图10中的泵浦源；

图18a和18b表示按照图16和17的方法在光栅写入过程中预定参数变化的示意图；

图19-21表示用于图10泵浦源的光纤激光器模拟性能。

参照图1，光传输系统1包括：第一终端站10，第二终端站20，连接两个终端站10与20的光纤线路30，以及沿光纤线路30插入在终端站10与20之间至少的一个线路站40。

为了简化，此处描述的光传输系统1是单向的，即，信号是从一个终端站传播到另一个终端站(在该处的情况下，是从第一终端站到第二终端站)，但是，以下的任何讨论也适用于信号沿两个方向传播的双向系统。此外，虽然光传输系统1适合于发射高达128个信道，从以下的描述可以知道，信道数目不是本发明范围和精神的限制特征；与具体光传输系统的需要和要求有关，可以利用少于或多于128个信道。

第一终端站10最好包括：适合于接收多个输入信道16的复用部分(MUX)11，和发射机功率放大器(TPA)部分12。第二终端站20最好包括：接收机前置放大器(RPA)部分14，和适合于输出收多个输出信道17的去复用(DMUX)部分15。

复用部分11，以下参照图3描述，最好复用或组合输入信道16成3个子波段，称之为蓝波段BB，第一红波段RB1和第二红波段RB2，虽然复用部分11也可以组合输入信道16成子波段的数目多于3个或少于3个。

作为分开的子波段或组合的宽波段，3个子波段BB,RB1和RB2相继地被TPA部分12，至少一个线路站40和第二终端站20接收。光纤线路30的各个部分邻接至少一个线路站40与TPA部分12,RPA部分14，和可能的其他线路站40(未画出)。TPA部分12，以下参照图4描述，从复用部分11接收分开的子波段BB,RB1和RB2，放大和优化这些子波段，然后，把它们组合成单宽带SWB，在光纤线路30的第一部分上传输。线路站40，以下参照图6描述，接收单宽带SWB，把单宽带SWB再分成3个子波段BB,RB1和RB2，最终在每个子波段BB,RB1和RB2中插入和分出信号，放大和优化3个子波段BB,RB1和RB2，然后，把它们重新组合成单宽带SWB。在插入和分出操作中，例如，线路站40可以配置已知类型或本申请人名义下EP专利申请号No.98110594.3中描述类型的光学分插复用器(OADM)。

光纤线路30的第二部分耦合线路站40的输出到另一个线路站40(未画出)或第二终端站20的RPA部分14。RPA部分14，以下参照图7描述，也放大和优化单宽带SWB，在输出它们之前可以把单宽带SWB分成3个子波段BB,RB1和RB2。

去复用部分15，以下参照图8描述，从RPA部分14接收3个子波段BB,RB1和RB2，并把3个子波段BB,RB1和RB2分成输出信道17上各个波长。输入信道16和输出信道17的数目可以不等，因为一些信道可以分出和/或插入到一个线路站(或多个线路站)40。

如上所述，对于每个子波段BB,RB1和RB2，光学链路是在TPA部分12的对应输入端与RPA部分14的对应输出端之间。

图2是光传输系统1中所用放大器的频谱发射范围的定性曲线，大致对应于传播通过光纤链路的信号信道的不同增益和3个子波段BB,RB1和RB2的不同分配。具体地说，第一子波段BB最好覆盖1529nm与1535nm之间的范围，对应于掺铒光纤放大器的第一放大波长范围和分配高达16个信道；第二子波段RB1落在1541nm与1561nm之间，对应于掺铒光纤放大器的第二放大波长范围和分配高达48个信道；而第三子波段覆盖1575nm与1602nm之间的范围，按照本发明，对应于掺铒/镱光纤放大器的放大波长范围和分配高达64个信道。掺Er/Yb光纤放大器的增益频谱曲线是这样的，虽然从放大倍数考虑1575nm-1602nm的范围具有最佳的性能，但是，最好分配信道在1565nm以上和1620nm以下。

在建议的128个信道系统中，相邻的信道最好有50GHz的恒定间隔。或者，可以利用不同的恒定间隔，或频率间隔可以不相等，以减轻熟知的四波混频现象。

在铒放大波段中，RB1和RB2波段有相当平坦的增益特性，而BB波段在增益响应中包含一个大的驼峰。如以下所说明的，为了使用BB波段中掺铒光纤的频谱发射范围，光传输系统1利用均衡装置使该范围内的增益特性平坦化。所以，通过把掺铒光纤的频谱发射范围1529-1602nm分成分别包括BB波段，RB1波段和RB2波段的3个子波段，光传输系统1可以有效地利用掺铒光纤的频谱发射范围和提供密集的WDM。

以下给出更详细的描述图1中本发明的各种模块。

图3表示第一终端站10的详细图。第一终端站10包括：除了复用部分11和TPA部分12(图3中未画出)以外，还有光线路终端部分(OLTE)41和波长转换器部分(WCS)42。

OLTE41，可以相当于用在标准系统(例如，SONET,ATM,IP或SDH系统)中的标准线路终端设备，包括：数量上与WDM系统10中信道数相等的发射机/接收机(TX/RX)单元(未画出)。在一个优选实施例中，OLTE41有128个TX/RX单元。在复用部分11中，OLTE41发射多个通用波长的信号。如图3所示，在一个优选实施例中，OLTE41输出第一组16个信道，第二组48个信道，和第三组64个信道。然而，如上所述，与具体光传输系统的需要和要求有关，信道数目可以变化。

本领域一般专业人员容易理解，OLTE41可以包括小的分开OLTE的集合，例如，3个，把信息频率馈入到WCS42。所以，WCS42包含128个波长转换器模块WCM1-WCM128。

WCM1-WCM16中每个单元接收从OLTE41发射的第一组信号中的一个信号，WCM17-WCM64中每个单元接收从OLTE41发射的第二组信号中的一个信号，而WCM65-WCM128中每个单元接收从OLTE41发射的第三组信号中的一个信号。每个单元能够把通用波长的信号转变成选取波长的信号，并重发该信号。这些单元可以接收和重发标准格式的信号，例如，OC-48或STM-16，但是，WCM1-WCM128的优选操作对于所采用的特定数据格式是透明的。

每个WCM1-WCM128最好包括：有光电二极管(未画出)的模块，用于接收来自OLTE41的光信号并把它转变成电信号；激光器或光源(未画出)，用于产生固定的载波波长；和诸如Mach-Zehnder调制器的电光调制器(未画出)，利用电信号外部调制固定的载波波长。一种选择是，每个WCM1-WCM128可以包括：光电二极管(未画出)和激光二极管(未画出)，利用电信号直接调制激光二极管，把接收的波长转变成激光二极管的载波波长。另一种选择是，每个WCM1-WCM128包括：有高灵敏度接收机的模块(例如，按照SDH或SONET标准)，例如，经波长去复用器接收来自中继光纤线路端部的光信号并把它转变成电信号，和直接调制或外部调制激光源。利用后一种选择，再生中继光纤线路输出的信号并在本发明的光通信系统中传输是可能的，它可以扩展总的链路长度。

虽然图3表示信号是由OLTE41和WCM1-WCM128的组合提供和产生的，但是，信号也可以直接由其他的源提供和产生的。

复用部分11包含3个波长复用器(WM)43,44和45。在一个优选的128个信道系统中，从单元WCM1-WCM16输出的每个选取波长信号是被WM43接收，从单元WCM17-WCM64输出的每个选取波长信号是被WM44接收，而从单元WCM65-WCM128输出的每个选取波长信号是被WM45接收。WM43,WM44和WM45把接收到3个波段BB,RB1和RB2的信号组合成3个各自的波分复用信号。如图3所示，WM43是16个信道的波长复用器，例如，普通的1×16平面分光器；WM44是48个信道的波长复用器，例如，普通的1×64平面分光器，其中有16个未使用的端口；而WM45是64个信道的波长复用器，例如，普通的1×64平面分光器。每个波长复用器可以包括第二端口(例如，2×16分光器和2×64分光器)，给光传输系统1提供光监测信道(未画出)。同样，WM43,44和45可以有多于系统使用的输入端，给系统的发展提供足够的空间。例如，采用无源的石英-硅(SiO₂-Si)工艺或硅-石英(Si-SiO₂)工艺，本领域一般专业人员能够制作波长复用器。可以采用其他的工艺制作WM以减小插入损耗。这些例子是AWG(阵列波导光栅)，级联Mach-Zehnder光纤光栅，和干涉滤波器。

参照图4，从复用部分11输出的BB,RB1和RB2波段被TPA部分12接收。BB,RB1和RB2波段信号可以从图3所描述的OLTE41,WCS42，以及WM43,44和45配置以外的源提供给TPA部分12。例如，在不偏离以下详细描述的本发明原理的条件下，BB,RB1和RB2波段信号可以由用户产生并直接提供给TPA部分12。

TPA部分12包括：3个放大器部分51,52和53，每个部分用于各自的波段BB,RB1和RB2；耦合滤波器54和均衡滤波器61。放大器部分51,52最好是掺铒的两级光纤放大器，(虽然可以利用其他掺稀土的光纤放大器)；而按照本发明，放大器部分53是掺铒/镱(Er/Yb)的光纤放大器，以下参照图9给以详细的描述。

放大器51,52和53的输出被滤波器54接收，这个滤波器把BB,RB1和RB2波段组合成单宽带(SWB)。

每个放大器51和52是被一个或两个激光二极管泵浦，提供光增益给它放大的信号。选择每个放大器的特性，包括它的长度和泵浦波长，用于优化那个放大器在它放大的特定子波段的性能。例如，放大器51和52的第一级放大器(前置放大器)可以利用工作在980nm的激光二极管(未画出)泵浦，在线性区或饱和区分别放大BB波段和RB1波段。可以从本申请人获得合适的激光二极管。利用市场上可以购到的980/1550WDM耦合器(未画出)，例如，E-TEKDYNAMICS,INC.,1885 Lundy Ave.,San Jose,CA.(USA)生产的型号SWDM0915SPR，该激光二极管可以耦合到前置放大器的光路径上。与其他可能的泵浦波长比较，980nm激光二极管给放大器提供低的噪声系数。

每个放大器部分51-53的第二级最好工作在饱和状态。放大器部分51的第二级最好是掺铒的并用另一个980nm泵浦(未画出)放大BB波段，利用上述的WDM耦合器(未画出)耦合980nm泵浦到BB波段的光路径上。980nm泵浦给覆盖1529-35nm低波段区中的信号提供较好的增益性能和噪声系数。放大器部分52的第二级最好是掺铒的并用工作在1480nm的激光二极管泵浦源放大RB1波段。这种激光二极管是商品化的，诸如，JDS FITEL,INC.,570Heston Drive,Nepean,Ontario(CA)提供的型号FOL1402PAX-1。1480nm泵浦提供较好的饱和转换效率性能，它用在RB1波段中给覆盖1542-61nm区提供更多数目的信道。或者，可以利用较高功率的980nm泵浦激光器或980nm波长区中的复用泵浦源。以下参照图9详细地描述放大器部分53。

滤波器61放置在RB1波段放大器链内，有助于均衡RB1波段上系统输出端的信号电平和SNR。具体地说，滤波器61包括去加重滤波器，用于衰减RB1波段内高放大倍数的波长区。若利用去加重滤波器，则它可以采用长周期Bragg光栅技术，分束傅里叶滤波器，等等。作为一个例子，去加重滤波器的工作波长范围为1541-1561nm和峰值传输的波长为1541-1542nm和1559-1560nm，这些峰值之间的波长有较低和相对恒定的传输。图5表示所选去加重滤波器61的滤波器整形性能或相对衰减性能。图5中的曲线说明，加重滤波器61的峰值传输区在1542nm和1560nm附近，而相对恒定或平坦的衰减区大致在1542nm与1556nm之间。用于掺铒光纤放大器的去加重滤波器61只需要给两个峰值之间的波长增加约3-4dB的衰减，有助于高波段上增益响应的平坦化。去加重滤波器61的衰减特性可以不同于图5中所描绘的，与所用实际系统的增益平坦化要求有关，例如，该系统中光纤放大器所使用的掺杂剂或用于这些放大器的泵浦源波长。

或者，可以省略去加重滤波器61，借助于校准的衰减，可以在第一终端站10的复用部分11中得到去加重操作。

在传输通过TPA12的放大器之后，分别从放大器部分51,52和53输出的放大后BB,RB1和RB2波段被滤波器54接收。滤波器54是波段组合滤波器，例如，包括两个级联干涉的3端口滤波器(未画出)，第一个滤波器耦合BB波段和RB1波段，第二个滤波器耦合第一个滤波器提供的BB/RB1波段和RB2波段。

光监测器(未画出)和在不同于通信信道的波长(例如，在1480nm)服务线插入，通过WDM1480/1550干涉滤波器(未画出)，也可以添加在共同的端口。光监测器检测光信号，以保证光传输系统1中没有断线。服务线插入给线路服务模块提供接口，它可以通过光监控信道管理报警遥测，监视，性能和数据的监测，控制和内务报警，以及话音频率联络线。

从TPA部分12的滤波器54输出的单宽带传输通过一段传输光纤的光纤线路30(未画出)例如，长度为100km，它衰减单宽带SWB内的信号。所以，线路站40接收和放大单宽带SWB内的信号。如图6所示，线路站40包括：若干个放大器(AMP)64-69,3个滤波器70-72。均衡滤波器(EQ)74和3个OADM级75-77。

滤波器70接收单宽带SWB，并把RB2波段与BB波段和RB1波段分开。放大器64接收并放大BB波段和RB1波段，而滤波器71接收放大器64的输出，并把BB波段与RB1波段分开。BB波段被均衡器74均衡，被第一OADM级75接收，其中预定的信号被分出和/或插入，再被放大器65放大。已经传输通过TPA12中去加重滤波器61的RB1波段，首先被放大器66放大，然后被第二OADM级76接收，其中预定的信号被分出和/或插入，再被放大器67放大。RB2波段首先被放大器68放大，然后被第三OADM级77接收，其中预定的信号被分出和/或插入，再被放大器69放大。然后，放大后的BB,RB1和RB2波段被滤波器72重新组合成单宽带SWB。

放大器64接收单宽带SWB，它最好包括工作在线性区域的单个光纤放大器。即，放大器64工作在这样的状态，其输出功率取决于它的输入功率。与实际的实施方案有关，放大器64可以是单级放大器或多级放大器。让放大器64工作在线性状态，它有助于保证BB波段信道与RB1波段信道之间相对的功率独立性。换句话说，放大器64工作在线性状态，若在子波段BB和RB1中的一个波段上插入或分出信道，则两个子波段BB和RB1中另一个波段上各个信道的输出功率(和信噪比)不会发生很大的变化。为了在密集的WDM系统中获得相对于存在一些或全部信道的稳健性，在提取一部分信道线用于分开均衡和放大之前，路线站40中的第一级放大器(例如，放大器64和放大器68)必须工作在非饱和区域。在一个优选实施例中，放大器64和68是掺铒光纤放大器，利用相同传播方向上工作在980nm泵浦的激光二极管(未画出)泵浦，得到的噪声系数最好小于每个波段5.5dB。

滤波器71可以包括，例如，3端口器件，最好是干涉滤波器，它有一个馈入BB波段到均衡滤波器的分出端口和一个馈入RB1波段到放大器66的反射端口。

放大器66最好是工作在饱和状态的单个掺铒光纤放大器，其输出功率基本上与输入功率无关。按照这种方式，与BB波段中的信道比较，放大器66的作用是给RB1波段中的信道添加功率提升。在这个优选实施例中，由于RB1波段中的信道数多于BB波段中的信道数，即，有48个信道而不是16个信道，在传输通过放大器64时，RB1波段信道通常有较低的功率增益。因此，与BB波段比较，放大器66有助于平衡RB1波段中的信道功率。当然，对于BB波段与RB1波段之间信道的其他安排，可能不需要放大器66，或在线路站40的BB波段侧上需要放大器66。

对于RB1波段的信道，可以把放大器64和66一起看成是一个两级放大器，第一级工作在线性模式，而第二级工作在饱和状态。为了有助于稳定RB1波段中各个信道之间的输出功率，放大器64和66最好利用相同的激光二极管泵浦源泵浦。按照这种方式，如在EP695409中所描述的，来自放大器64的剩余功率提供给放大器66。具体地说，线路站40包括放置在放大器64与放大器71之间WDM耦合器，它提取放大器64输入端剩余的980nm泵浦光。这个WDM耦合器可以是，例如，E-TEK DYNAMICS,INC.,1885 Lundy Ave.,San Jose,CA(USA)提供的型号SWDMCPR3PS110。这个WDM耦合器的输出馈入到相同类型的第二个WDM耦合器并放置在放大器66之后的光路径上。这两个WDM耦合器是由光纤78连接的，光纤78以相对低的损耗传输剩余的980nm泵浦功率。第二个WDM耦合器以相反的传播方向传输剩余的980nm泵浦功率进入放大器66。

来自放大器66的RB1波段信号传递给已知型号或本申请人名义的EP专利申请号No.98110594.3型号的OADM级76。来自OADM级76的RB1波段信号馈入到放大器67。在优选的掺铒光纤放大器中，放大器67有来自激光二极管源(未画出)的泵浦波长，例如，1480nm，其泵浦功率超过驱动放大器64和66的激光器(未画出)功率。与掺铒光纤的其他泵浦波长比较，1480nm波长给高输出功率的输出提供很好的转换效率。或者，可以利用一个高功率的980nm泵浦源，或一组复用泵浦源(例如，一个是在975nm和另一个是在986nm)，或980nm的两个偏振复用泵浦源，驱动放大器67。放大器67最好工作在饱和状态，提供功率提升给RB1波段内的信号；如果需要，可以包括多级放大器。

在传输通过放大器64和滤波器71之后，BB波段进入均衡滤波器74。如上所述，掺铒光纤频谱发射范围的增益特性在BB波段有一个峰值或驼峰，但在BB波段区仍保持相当地平坦。所以，当BB波段或单宽带SWB(它包括BB波段)被掺铒光纤放大器放大时，BB波段区中的信道是不均匀地被放大。此外，如上所述，当添加均衡装置以克服不均匀放大倍数的这个问题时，均衡作用是加在整个信道频谱上，导致增益仍然不均匀。然而，把信道频谱分成BB波段和RB1波段，BB波段中下降工作区中的均衡作用可以使BB波段信道的增益特性平坦化。

在一个优选实施例中，均衡滤波器74包括一个基于长周期线性调频Bragg光栅技术的2端口器件，给出不同波长下所选的衰减量。例如，对于BB波段，均衡滤波器74的工作波长范围是在1529nm至1536nm，其谷底的波长是在1530.3nm与1530.7nm之间。不需要单独使用均衡滤波器74，而可以与其他的滤波器(未画出)级联组合，提供最佳的滤波器整形，因此，提供WDM系统1中所用特定放大器的最佳增益均衡。均衡滤波器74可以由专业人员制造，或可以从该领域中的多个供应商获得。应当明白，均衡滤波器74的特定结构是专业工艺师的领域，例如，可以包括专用Bragg光栅类型的长周期光栅，干涉滤波器，或Mach-Zehnder型光滤波器。

来自均衡滤波器74的BB波段信号传递到OADM级75，例如，它与OADM级76有相同的型号，然后，传递到放大器65。利用优选的掺铒光纤放大器，放大器65有激光二极管源(未画出)提供980nm的泵浦波长，并经WDM耦合器(未画出)耦合到光路径上，以相反的传播方向泵浦放大器65。由于BB波段中的信道传输通过放大器64和放大器65，均衡滤波器74可以补偿这两个放大器引起的增益不等性。因此，应当按照BB波段的整体放大倍数和线路功率要求，确定均衡滤波器74的分贝下降。放大器65最好工作在饱和状态，提供功率提升给BB波段中的信号；如果需要，放大器65可以包括多级放大器。

从光纤放大器68接收RB2波段，这个放大器最好是980nm或1480nm泵浦光泵浦的掺铒光纤放大器，与系统的要求有关。来自放大器68的RB2波段信道传递到OADM级77，例如，它与OADM级75和76有相同的型号，然后，馈入到放大器69。按照本发明，放大器69是适合于放大RB2波段的共掺铒/镱放大器，参照图10详细地描述放大器69。

在分别传输通过放大器65,67和69之后，放大后的BB,RB1和RB2波段被滤波器72重新组合成单宽带SWB。类似于图4的滤波器54，例如，滤波器72可以包括两个级联的干涉3端口滤波器(未画出)，第一个滤波器耦合BB波段与RB1波段，第二个滤波器耦合第一个滤波器提供的BB和RB1波段与RB2波段。

类似于TPA部分12，线路站40还可以包括：光监测器和服务线插入提取器(未画出)，例如，通过WDM1480/1550干涉滤波器(未画出)。一个或多个这些单元可以包含在线路站40的任何互连点内。

除了放大器64-69，滤波器70-72和74，以及OADM级75-77以外，线路站40还可以包括色散补偿模块(DCM)(未画出)，用于补偿信号沿长距离通信链路传输期间可能出现的色散。DCM(未画出)最好包括耦合上游一个或多个放大器65,67,69的子单元，用于补偿BB,RB1和RB2波段中一个或多个波段的信道色散，且还可以有几种形式。例如，DCM可以有一个光循环器，其连接的第一端口用于接收3个波段BB,RB1和RB2中的信道。线性调频Bragg光栅可以附着在循环器的第二端口。信道从第二端口输出并在补偿色散的线性调频Bragg光栅上被反射。色散补偿信号从循环器的另一个端口输出，继续在WDM系统中传输。线性调频Bragg光栅以外的其他器件，例如，一段色散补偿光纤，可用于补偿色散。DCM部分的设计和使用并不是对本发明的限制，在WDM系统中可以采用或省略DCM部分，与系统实施方案的整体要求有关。

在线路站40之后，组合的单宽带SWB信号传输通过一段长距离传输光纤的光纤线路30。若第一终端站10与第二终端站20之间的距离足够长(即，100km或更长)，引起光信号的衰减，可以利用提供放大的附加线路站40。在实际安排中，使用5个跨度的长距离传输光纤(每条光纤的功率损耗为0.22dB/km，这样长度光纤给出的总跨度损耗约为25dB)，这5个跨度被4个放大线路站40分开。

在最后一个跨度传输光纤之后，RPA部分14从最后的线路站40接收单宽带SWB并准备单宽带SWB信号，以便在通信链路的端部接收和检测。如图7所示，RPA部分14可以包括：放大器(AMP)81-85，滤波器86和87，均衡滤波器88；如果需要，还包括3个路由器模块91-93。

滤波器86接收单宽带SWB信号，并把RB2波段与BB和RB1波段分开。放大器81最好是掺铒放大器和放大BB和RB1波段，有助于提高BB和RB1波段中信道的信噪比。例如，放大器81是用980nm泵浦或其他波长的泵浦，给这个放大器提供低噪声系数。接着，BB波段与RB1波段被滤波器87分开。

如同TPA12和线路站40，放大器82和83采用980nm泵浦分别放大BB波段和RB1波段。为了有助于稳定RB1波段中各个信道之间的输出功率，放大器81和83最好是利用相同的980nm激光二极管泵浦源泵浦，其中利用传输剩余980nm泵浦信号的相对低损耗的连接光纤89。具体地说，放大器81是与放置在放大器81与滤波器87之间的WDM耦合器相联系，它提取余留在放大器81输出端的980nm泵浦光。这个WDM耦合器可以是，例如，E-TEK DYNAMICS,INC.,1885Lundy Ave.,San Jose,CA(USA)提供的型号SWDMCPR3PS110。这个WDM耦合器的输出馈入到相同类型和放置在放大器83之后光路径上的第二个WDM耦合器。这两个WDM耦合器是用光纤89连接，光纤89以相对低的损耗传输剩余的980nm泵浦信号。第二个WDM耦合器以相反的传播方向传输剩余的980nm泵浦功率到放大器83。因此，放大器81-83，滤波器87，和均衡滤波器88分别完成与线路站40中放大器64,65和67，滤波器71，和均衡滤波器74相同的功能，且可以包括相同或相当的部件，与整体的系统要求有关。

放大器84耦合到滤波器86以接收和放大RB2波段。例如，放大器84是与图6中放大器68完全相同的掺铒放大器。然后，RB2波段信道被放大器85接收，放大器85最好是已知类型的掺铒放大器。

RPA部分14还包括路由级90，它可以使BB,RB1和RB2波段内的信道间隔适应于去复用部分15的信道分开能力。具体地说，若去复用部分15的信道分开能力是对于有相对宽的信道间隔(例如，100GHz网格)，而WDM系统1中的信道是密集间隔(例如，50GHz),则RPA部分可以包括图7所示的路由级90。其他的结构也可以加入到RPA部分14，与去复用部分15的信道分开能力有关。

路由级90包括3个路由器模块91-93。每个路由器模块91-93把各自的波段分成两个子波段，每个子波段包含相应波段中的一半信道。例如，若BB波段包含16个信道λ₁-λ₁₆，每个信道被分开50GHz，则路由器模块91把BB波段分成第一子波段BB′和第二子波段BB″,第一子波段BB′有间隔为100GHz的信道λ₁,λ₃,…,λ₁₅；而第二子波段BB″有间隔为100GHz的信道λ₂,λ₄,…,λ₁₆，这些信道与子波段BB′中的信道间插。按照类似的方式，路由器模块92和93分别把RB1波段和RB2波段分成第一子波段RB1′和RB2″以及第二子波段RB1′和RB2″。

每个路由器模块91-93可以包括一个耦合器(未画出)，它有附着于第一端口的第一系列Bragg光栅和附着于第二端口的第二系列Bragg光栅。附着于第一端口的Bragg光栅有对应于每隔一个信道(即，偶信道)的反射波长，而附着于第二端口的Bragg光栅有对应于余留信道(即，偶信道)的反射波长。这种光栅安排的另一个作用是把单个输入路径分成两个输出路径，具有两倍的信道之间间隔。

在传输通过RPA部分14之后，BB,RB1和RB2或它们各自的子波段被去复用部分15接收。如图8所示，去复用部分15包括：6个去复用器(WD)95′,95″,96′,96″,97′,97″。它们接收各自的子波段BB′,BB″,RB1′,RB1″,RB2′,RB2″和产生输出信道17。去复用部分15还包括：接收输出信道17的接收单元Rx1-Rx128。

波长去复用器最好包括：阵列波导光栅器件，但是，还设想获得相同或类似波长分开的另一种结构。例如，我们可以利用干涉滤波器，Fabry-Perot滤波器，或光纤内Bragg光栅，按照常规的方式去复用子波段BB′,BB″,RB1′,RB1″,RB2′,RB2″内的信道。

在一个优选配置中，去复用部分15组合干涉滤波器和AWG滤波器技术。或者，我们可以利用Fabry-Perot滤波器或光纤内Bragg光栅。WD95′和WD95″最好是带干涉滤波器的8信道去复用器，分别接收和去复用第一子波段BB′和第二子波段BB″。具体地说，WD95′去复用信道λ₁,λ₃,…,λ₁₅；而WD95″去复用信道λ₂,λ₄,…,λ₁₆。然而，WD95′和WD95″可以是1×8类型AWG100GHz去复用器。类似地，WD96′和WD96″分别接收和去复用第一子波段RB1′和第二子波段RB1″以产生信道λ₁₇-λ₆₄，而WD97′和WD97″分别接收去复用第一子波段RB2′和第二子波段RB2″以产生信道λ₆₅-λ₁₂₈。WD96′和WD96″可以是1×32类型AWG100GHz去复用器，它们是欠配备的，只利用24个可用的去复用器端口；而WD97′和WD97″可以是1×32类型AWG100GHz去复用器，它们利用所有可用的去复用器端口。输出信道17是由WD95′,95″,96′,96″,97′,97″去复用的各个信道构成，输出信道17中的每个信道被接收单元Rx1-Rx128之一接收。

图9表示按照本发明的光放大器100。光放大器100可以用于光传输系统1，处在图4的放大器部分53和图6的放大器部分69中，用于放大RB2波段的信号。

放大器100最好是双向泵浦的光放大器，包括：

-输入端口101，用于输入要放大的光信号；

-输出端口102，用于输出放大后的光信号；

-有源光纤103，有光耦合到输入端口101的第一端部103a和光耦合到输出端口102的第二端部103b，并适合于放大光信号；

-第一泵浦源104，借助于第一光耦合器105光耦合到有源光纤103并适合于馈入第一泵浦辐射到有源光纤103，最好沿与发射信号相同的传播方向；

-第一泵浦源106，借助于第二光耦合器107光耦合到有源光纤103并适合于馈入第二泵浦辐射到有源光纤103，最好沿与发射信号相反的传播方向。

或者，恰当地复用第一泵浦辐射，第二泵浦辐射和光信号，第一泵浦辐射和第二泵浦辐射可以以相同的方向馈入到有源光纤103，最好是，二者在相同传播的方向。

或者，可以利用多个泵浦源代替第一泵浦源和/或第二泵浦源。这些多个泵浦源可以是波长复用(若工作在不同的波长)或偏振复用。

放大器100还可以包括：放置在输入端口101与第一耦合器105之间的已知类型第一光隔离器108，仅允许光传输从输入端口101到耦合器105；和/或放置在第二耦合器107与输出端口102之间的已知类型第二光隔离器109，仅允许光传输从第二耦合器107到输出端口102。

有源光纤103是共掺铒和镱的石英光纤。有源光纤103是单模的，其长度最好是在10m与30m之间，而数值孔径NA最好是在0.15与0.22之间。有源光纤103的纤芯包含以下所示浓度的成分：

-Al：在0.1与13原子百分数之间；

-P：在0.1与30原子百分数之间；

-Er：在0.1与0.6原子百分数之间；

-Yb：在0.5与3.5原子百分数之间。

铒与镱浓度之间的比例最好是在1∶5与1∶30之间，例如，1∶20。

第一耦合器105最好是微型光学干涉WDM耦合器，包括：

-光耦合到输入端口101的第一接入光纤105a，用于接收待放大的信号(在RB2波段信道)；

-借助于单模光纤110光耦合到第一泵浦源104的第二接入光纤105b，用于接收第一泵浦辐射；

-光耦合到有源光纤103的第三接入光纤105c，把待放大的光信号与(相同传播方向上)第一泵浦辐射一起馈入到有源光纤103。

第一耦合器105还包括：会聚透镜系统(未画出)，在它的接入光纤之间恰当地引导光束；和选择性反射面(未画出)，例如，分色镜。该耦合器内反射面的实际倾角取决于传送信号和泵浦辐射的输入光束方向。最好是，耦合器105中的选择性反射面对于RB2波段信道的波长是透明的，而对于第一泵浦辐射的波长是反射的。按照这种方式，RB2波段信道基本上无损耗地传输通过该反射面，而第一泵浦辐射被该反射面反射进入有源光纤103的纤芯。或者，第一耦合器105可以包含这样的选择性反射面，它对于RB2波段信道的波长是反射的，而对于第一泵浦辐射的波长是透射的。

第一耦合器105的光信号插入损耗最好不大于0.6dB。例如，第一耦合器105可以是Oplink制造的MWDM-45/54型号。

按照另一个实施例，第一耦合器105可以是熔融光纤类耦合器。

第二耦合器107最好是熔融光纤WDM耦合器，包括：

-光耦合到输出端口102的第一接入光纤107a，用于馈入放大后的信号到输出端口102；

-借助于光纤111光耦合到第二泵浦源106的第二接入光纤107b，用于接收相应的泵浦辐射；

-光耦合到有源光纤103的第三接入光纤107c，用于接收来自有源光纤103的放大后光信号和馈入第二泵浦源106产生的泵浦辐射到有源光纤103；和

-有自由端部的第四接入光纤107d，它是低反射率终止的。

第二耦合器107可以是这样制成的，熔融确定第一接入光纤107a和第三接入光纤107c的第一光纤以及确定第二接入光纤107b和第四接入光纤107d的第二光纤。

第二耦合器107的光信号插入损耗最好不大于0.3dB。

第一泵浦源104最好是半导体激光二极管，提供波长范围在1465nm与1495nm之间的第一泵浦辐射，适合于激励有源光纤103中的Er离子。第一泵浦源104提供的泵浦功率最好是在40mW与150mW之间。第一泵浦源104可以是，例如，SUMITOMO ELECTRICINDUSTRIES,Ltd.提供的型号SLA5600-DA。

Er离子的直接泵浦，特别是同方向泵浦，被认为是有源光纤103中光信号前置放大的起源。这个前置放大结合泵浦Yb离子产生的提升效应，被认为是观察到该放大器性能显著增加的起源，特别是在低输入功率状态下。

本申请人发现，在1480nm波段直接泵浦Er离子优于在980nm波段的泵浦。事实上，1480nm的泵浦辐射，不同于发生在980nm的泵浦辐射，在有源光纤中被缓慢吸收，因此在长波长(1600nm)区域提供较高的荧光。这就可以使光信号功率沿着有源光纤逐渐上升，避免过多的ASE累积。

如以下所报告的，所建议的放大器能够以非常低的输入功率放大光信号，低至-25dB。

参照图10，第二泵浦源106最好包括：光纤激光器112和泵浦激光二极管113。最好是，光纤激光器112适合于产生波长范围在1000nm与1100nm之间的第二泵浦辐射，适合于激励有源光纤103中的Yb离子。光纤激光器112最好包括：双包层光纤114以及第一Bragg光栅118和第二Bragg光栅119。Bragg光栅118和119被写入到双包层光纤114的两个相反的端部，这两个光栅定界光纤激光器112的Fabry-Perot共振腔。

泵浦激光二极管113光耦合到双包层光纤114的一个端部，并适合于产生泵浦双包层光纤114的激励辐射。双包层光纤114的另一个端部连接到光纤111，用于发射第二泵浦辐射到有源光纤103。

图11a表示不按比例的双包层光纤114的横截面。光纤114包括：有第一折射率n₁的纤芯115；围绕纤芯115的内包层116，它有第二折射率n₂＜n₁；和围绕内包层116的外包层117，它有第三折射率n₃＜n₂。纤芯115，内包层116和外包层117是同轴的。

光纤114是石英光纤，其纤芯115最好掺以高浓度的Yb，为的是产生适合于泵浦有源光纤103波长的第二泵浦辐射。纤芯115中的Yb浓度最好是大于0.1原子百分数，更好的是在0.7原子百分数与1.5原子百分数之间。

纤芯115中其他成分的浓度最好是在以下的范围内：

-Ge：在0.1原子百分数与20原子百分数之间；

-Al：在0.1原子百分数与6原子百分数之间；

-P：在0.1原子百分数与20原子百分数之间。

泵浦激光二极管113最好是宽区激光器，其发射频谱的中心波长适合于泵浦双包层光纤114中的掺杂剂离子，波长最好是在910nm与925nm之间。泵浦激光二极管113最好有输出的多模光纤120，它的纤芯与有源光纤114的内包层116有基本相同的直径和相同的数值孔径，为的是以非常高的效率(接近100％)耦合激励辐射进入到有源光纤114。

如图11b所示，在正常工作状态下，泵浦激光二极管113产生的泵浦辐射馈入到内包层116，并逐渐地被纤芯115吸收，以激励Yb离子。Yb离子的去激励导致波长1000-1100nm范围内的受激发射，它传播进入到纤芯115并放大其自身。光栅118和119反射1000-1100nm范围内的预定波长(例如，1047nm)，在多次反射之后，导致在这个特定波长的高功率激光辐射，它是从与泵浦激光二极管113相对的光纤114端部发射的。

光纤激光器112可以这样实现，首先制作双包层光纤114，其特性(长度，形状和组成)是按照所需激光器性能优化的，相继地写入光栅118和119到光纤114的两个相对端部上。

为了制作光纤114，使用两个不同的预制棒(未画出)。利用第一个预制棒得到纤芯115和内包层116的内部。借助于熟知的“化学汽相沉积”方法，第一个预制棒是通过沉积SiO₂,P₂O₅和Al₂O₃制作的；然后，借助于熟知的“溶液掺杂”方法，引入稀土元素镱。然后，对第一个预制棒恰当地加工以减小它的外部直径到预定值。

利用商品化的第二个预制棒得到内包层116的外部和外包层117。第二个预制棒有纯SiO₂的中心区和掺有氟化物的SiO₂围绕区。部分地除去第二个预制棒的中心区以得到中央纵向孔，该孔的直径略大于第一个预制棒的外直径，第一个预制棒插进这个孔。内包层是由部分的第一个预制棒和部分的第二个预制棒构成的。

按照常规的方法把如此得到的3层预制棒拉制成光纤114。

利用图12所示的光栅写入装置130和按照以下描述的本申请人研制的技术可以写入光栅118和119。

参照图12，光栅写入装置130包括：光耦合到光纤114第一端部114a的泵浦激光二极管113，光功率测量装置131，最好是放置在光纤114第二端部114b之前的功率计，以及放置在光纤114第二端部114b与测量装置131之间的光带通滤波器132。

例如，测量装置131是型号ANDO AQ2140的功率计。

滤波器132最好是干涉滤波器，其中心波长是源106的激光发射预定波长λ_laser。

装置130还包括：处理器(PC)134，适合于控制泵浦激光二极管113和装置131，最好是借助于DAC(数模转换器)133和利用特定的软件(例如，Labview)。例如，DAC133可以是NationalInstruments型号PCI6110E。如图12所示，根据测量装置131提供的信息，在光栅写入过程期间，处理器134还适合于提供(在显示器上)激光器106的P_out/P_pump特性。

此外，装置130包括：UV写入装置135，适合于在光纤114上写入光栅118和119。UV写入装置135最好包括准分子激光器设备。

参照图16的流程图和图18a的示意曲线图，描述写入第一光栅118的方法。该方法包括以下步骤：

-确定与有源光纤有关的反射面，最好通过切割和清洗(方框200)光纤114的第二端部114b以达到玻璃/空气界面上预定的反射率R₂，最好为4％左右；这个反射面有反射波波段，它宽于预期第一光栅的反射波波段；

-借助于泵浦激光二极管113，馈入(方框210)光功率为P_in的泵浦辐射到有源光纤114，为的是激励掺杂离子和引起确定自由振荡发射的放大受激发射；

-借助于UV写入装置105，在光纤114的第一端部114a附近写入(方框220)第一光栅118，其空间周期相当于预定的激光波长λ_laser；第一光栅118有变化的反射率R₁，并与光纤114的第二端部114b一起确定共振腔，可以使受激发射在光纤114中向前和向后传播和输出波长为λ_laser的激光发射；

-在写入步骤期间，借助于处理器134和DAC133，通过驱动泵浦激光二极管113，在预定功率范围内反复扫描(方框230)泵浦辐射功率(或许从零功率开始)；产生激光发射的泵浦辐射功率最小值确定阈值功率P_th，它与光栅强度有关；扫描周期可以是，例如，15-20s；

-借助于滤波器132，频谱滤波(方框240)从光纤114第二端部114b输出的光辐射；滤波操作可以抑制剩余的泵浦辐射和在写入过程开始时的自由振荡辐射；

-在写入和扫描步骤期间，借助于测量装置131，测量(方框250)滤波输出辐射的光功率；在扫描操作周期内，测量光功率包括得到预定次数N(例如，10)的光功率值，每个光功率值是通过计算预定测量周期(例如，2s)内检测的平均功率值得到的；预定次数N的光功率值和预定的测量周期与扫描周期值有关；

-最好进行线性回归操作，处理(方框260)测得的光功率，为的是得到激光器效率η和阈值功率P_th；进行线性回归操作包括：找到这样一条直线，它与P_out/P_in特性曲线上N个最新点(相当于最新扫描周期内得到的N个光功率值)有最佳符合，并估算该直线的斜率和与P_in轴的交点以得到当前的η和P_th值；

-通过比较当前的η值(η_curr，图18a中的A点)，即，与最新扫描周期有关的η值，和以前的η值(η_prec，图18a中的B点)，即，以前处理步骤中得到且与以前扫描周期有关的值，检查(方框270)效率η是否增大；效率η的当前值η_curr是与第一光栅反射率R₁的当前值有关；

-若效率η增大(η_curr＞η_prec)，则重复写入，扫描，滤波，监测，处理和检查步骤(方框220-270)；

-当激光器效率η开始下降时，即，效率η不再增大(η_curr≤η_prec)，已到达极限值η_limit(图18a中的C点)，则停止以上过程(方框280)；η_limit相当于第一光栅108反射率R₁的最大值(接近100％)，且是在该R₂值(4％)下得到的最大效率；若在经过这个点之后写入过程继续进行，则η就会下降(图18a中的点D)，这是由于与发生的一些现象有关的光栅退化，例如，缺陷中心的饱和和干涉条纹对比度的下降；

-根据效率极限值η_limit，估算(方框290)第一光栅118最新的反射率。

上述第一光栅的写入过程可能需要的全部时间为几分钟。

第一光栅的反射波段最好是在0.3nm与1nm之间，更好的是在0.4nm与0.7nm之间。

第一步骤中所用的反射面可以由第二端部114b上制成的多层干涉反射面确定，这是包括光栅，微型光学元件类的半反镜或透镜系统，等等的光纤分开部分。

本申请人观察到，除了效率之外，阈值功率P_th是另一个可利用的确定何时必须停止写入第一光栅的参数。事实上，当效率达到它的极限值η_limit时，在写入过程期间阈值功率P_th减小并达到极限值P_th,limit。然而，本中请人观察到，估算P_th比估算η更困难，且在写入过程期间P_th的变化小于η的变化。此外，P_th的实际值略微不同于根据线性回归方法得到的值。所以，本申请人观察到，η是检查步骤中一个更可取的参数。

通常，在以上过程结束时得到的极限效率η_limit不同于可以得到的光纤激光器112最大效率η_max(图18a中的E点)。为了获得最大的效率η_max，通常需要写入第二光栅119并优化它的反射率。

在某些应用中仅仅写入第一光栅118可能已足够，在这些应用中有源光纤114第二端部的反射率可以确定所需特性的激光腔。例如，有源光纤114第二端部的4％反射率对于“空中激光器”可能已足够，空中激光器是指输出辐射在空中直接发射的激光器。

在所考虑的应用中，本中请人已观察到，反射率至少为4％的第二光栅119的存在可以改进光纤激光器112的性能。

本中请人还观察到，上述的写入方法也适用于写入第二光栅119，即使必须对第二光栅119的实际频谱分配给以特别的注意。这是因为在写入步骤期间有源光纤114的折射率发生变化，于是，光栅波长峰值发生漂移。为了修正这个缺点，第二光栅119最好是有相对大波段的光栅，所以，峰值漂移包含在该光栅的波段内。最好是，第二光栅的反射波段与第一光栅的反射波段之比例在1.5与3之间。若采用“相位掩模”写入技术，则在该掩模之前放置一个有缝隙的屏，它引入UV辐射的预定衍射，就可以得到有扩大反射波段的光栅。

此外，最好事先估算写入过程期间可能的峰值漂移，以便使第一光栅118有关的峰值与第二光栅119有关的峰值出现重叠。这个估算可以通过估计写入过程所需的时间和每秒光栅峰值的漂移来实现。

参照图17的流程图和图18b的示意曲线图，描述第二光栅119的写入方法。该方法包括以下步骤：

-切割(方框300)有源光纤114的第二端部114b，得到一个倾斜角为7-8°(相对于垂直光纤轴的平面)的端面，其反射率很小可以忽略不计；

-借助于泵浦激光二极管113，馈入(方框310)光功率为Pin的泵浦辐射到有源光纤114，为的激励有源光纤114中的掺杂离子；

-借助于UV写入装置105，在光纤114的第二端部114b附近写入(方框320)第二光栅119，其空间周期相当于预定的激光波长λ_laser；第二光栅119有变化的反射率R₂，并与反射率R₁为100％左右的第一光栅118一起确定共振腔，可以使受激发射在光纤114中向前和向后传播和输出波长为λ_laser的激光发射；

-在写入步骤期间，借助于处理器134和DAC133，通过驱动泵浦激光二极管113，在预定功率范围内(它可以不同于第一光栅写入时所用的范围)反复扫描(方框330)泵浦辐射功率；产生激光发射的泵浦辐射功率最小值确定阈值功率P_th，它与第二光栅强度有关；

-借助于滤波器132，频谱滤波(方框340)从光纤114第二端部114b输出的光辐射；滤波操作可以抑制剩余的泵浦辐射和在第二光栅写入开始时可能的自由振荡辐射；

-在写入和扫描步骤期间，借助于测量装置131，测量(方框350)滤波输出辐射的光功率；在扫描操作期间，测量光功率包括得到预定次数N′(它可以不同于第一光栅写入时所用的预定次数N)的光功率值，每个光功率值是通过计算预定测量周期内检测的平均功率值得到的；预定次数N′的光功率值和预定的测量周期与扫描周期值有关；

-最好进行线性回归操作，处理(方框360)测得的光功率，为的是得到激光器效率η和阈值功率P_th；进行线性回归操作包括：找到这样一条直线，它与P_out/P_in特性曲线上N′个最新点(相当于最新扫描周期内得到的N′个光功率值)有最佳符合，并估算该直线的斜率和与P_in轴的交点以得到当前的η和P_th值；第一个检测的η值是在零与第一光栅写入结束时找到的极限值η_limit之间的中间值；

-通过比较当前的η值(η_curr，图18b中的A点)，即，与最新扫描周期有关的η值，和以前的η值(η_prec，图18b中的B点)，即，以前处理步骤中得到且与以前扫描周期有关的值，检查(方框370)效率η是否增大；效率η的当前值η_curr与第二光栅反射率R₂的当前值有关；

-若效率η增大(η_curr＞η_prec)，则重复写入，扫描，滤波，监测，处理和检查步骤(方框320-370)；

-当激光器效率η开始下降时，即，效率η不再增大(η_curr≤η_prec)，已到达最大值η_max(图18b中的E点)，则停止以上过程(方框380)；η_max相当于第二光栅109反射率R₂的最佳值R_2,opt(例如，在4％与10％之间)，且代表光纤激光器112可以得到的最大效率；若在经过这个点之后写入过程继续进行，则η就会下降(图18b中的D点)，这是由于与发生的一些现象有关的光栅退化，例如，缺陷中心的饱和和干涉条纹对比度的下降；

-根据最大的效率值η_max，估算(方框390)第二光栅119最新的反射率。

本申请人观察到，在第二光栅写入过程期间(R₂增大)，阈值功率P_th逐渐减小，且这个趋势在经过最佳值R_2,opt之后继续进行。具有较低阈值功率P_th是有利的，它允许以较低的输入功率产生激光。因此，优化光纤激光器112性能的另一个较好的准则是，在达到效率η与阈值功率P_th之间的最佳折衷或预定关系时，停止以上的过程。

这个折衷可能与考虑的具体应用有关。

放大单元100性能的实验结果

对放大单元100已进行了实验测量，以下详细地描述其特性。

该实验中所使用有源光纤103的纤芯直径为4.3μm，包层直径为125μm，和数值孔径NA=0.2，它是由以下构成的：

元素	Si	Al	P	Er	Yb
						原子百分数	70.8	1.5	25	0.125	2.5

Er浓度与Yb浓度的比例约为1∶20。

第一耦合器105是OPLINK制造的型号为MWDM-45/54的干涉滤波器。第一耦合器105的插入损耗为0.6dB。

第二耦合器107是熔融光纤WDM耦合器。按照以上说明，第二耦合器107是通过熔融确定接入光纤107a和107c的第一光纤以及确定接入光纤107b和107d的第二光纤制成的。第一光纤是SM(单模)光纤，其纤芯直径为3.6μm，包层直径为125μm，和数值孔径NA=0.195。第二光纤是SM光纤，其纤芯直径为3.6μm，包层直径为125μm，和数值孔径NA=0.195。两种SM光纤都是Corning公司生产的型号为CS980光纤。第二耦合器107的插入损耗为1dB。

第一泵浦源104是激光二极管，适合于提供1480nm的50-70mW泵浦辐射功率。光纤110是SM光纤。

第二泵浦源106是由本申请人制作的，适合于提供1047nm的500-650mW泵浦辐射功率。光纤111是SM光纤。宽区二极管激光器113适合于提供915nm的800mW辐射功率。本申请人观察到，利用更强的宽区二极管激光器，大概可能获得更高的放大器饱和功率。

借助于SEM分析的检测，第二泵浦源中有源光纤114的纤芯115有以下的组成。

元素	Si	Ge	Al	P	Yb
						原子百分数	89.40	2.78	1.17	5.93	0.72

选取相对高的Al浓度以得到高浓度的Yb。Ge的浓度相对较低，这是由于高浓度的Al和Yb确定的高折射率值。添加P是为了减小光纤的数值孔径(NA)。

有源光纤114的长度为10m，其弯曲直径约为40mm。本申请人观察到，这个弯曲直径值代表光纤中吸收效率与诱导损耗之间的最佳折衷。

共振腔的长度(即，第一光栅118与第二光栅119之间的距离)大约为10m。

有源光纤114外包层117的外部直径约为90μm，内包层116的外部直径约为45μm，而纤芯115的外部直径约为4.5μm。纤芯115与内包层116之间的折射率差Δn=n₁-n₂约为0.0083，而内包层116与外包层117之间的折射率差Δn′=n₂-n₃约为0.067。纤芯115和内包层116规定传输信号传递的单模波导，其第一数值孔径NA₁约为0.155，而内包层116和外包层117规定泵浦辐射传递的多模波导，其第二数值孔径NA₂约为0.22。

光栅118和119是按照以上描述的方法实现的。光栅118和119的Bragg波长为1047nm。第一光栅118在峰值波长的反射率约为99％，而第二光栅119在相同波长的反射率小于10％。

图13表示光纤激光器112的响应曲线。具体地说，图13表示发射的激光器辐射光功率P_out与激光二极管113提供的泵浦功率P_in之间的关系。根据得到的曲线，激光源的效率为η=81.5％，而阈值功率为P_th=99mW。

图14表示插入损耗，这是分别放置在输入端101与光纤103的第一端部之间(即，第一光隔离器108与第一光耦合器105之间)和光纤103的第二端部与输出端102之间(即，第二光耦合器107与第二光隔离器109之间)放大器100的无源元件插入损耗。借助于光谱分析仪得到图14的特性曲线。

图15表示放大单元100的增益曲线，其输入信号的波长范围是从1575nm到1620nm。图15中的不同曲线表示输入信号功率的范围是在-25dBm与10dBm之间。可以注意到，对于输入信号功率大于0dBm的情况，放大单元100提供的输出功率大于18dBm，所以可用作提升放大器。具体地说，在输入信号功率为10dBm情况下，该单元提供高达22dBm的输出功率，在RB2波段中的最大增益变化小于1dB。

当放大器100用作提升单元时，在输入信号为10dBm或更大的情况下，在RB2波段中增益曲线展示的最大变化小于1dB。

此外，放大器100展示的增益曲线延伸到RB2波段之外直至1620nm处。

光栅写入方法模拟的数字结果

图19-21表示在有源光纤114上模拟上述光栅写入方法得到的数字结果，其特性列在以上的实验测量结果中。

图19表示在第一光栅写入过程中不同的第一光栅反射率值情况下，光输出功率P_out与泵浦光功率P_in之间的关系。共振腔是由第一光栅118和光纤114的第二端部114b(反射率为4％)确定的。可以观察到，随着第一光栅反射率的增大，光纤激光器效率逐渐增大和阈值功率P_th逐渐减小。

图20表示在第一光栅写入过程中光纤激光器112的效率η和阈值功率P_th与第一光栅反射率之间的关系。η和P_th特性曲线上的每一点对应于图19中的一条直线。

图21表示在第二光栅写入过程期间，光纤激光器112的效率η和阈值功率P_th与第二光栅反射率之间的关系，其中假设第一光栅反射率为99％。在第二光栅反射率约为4％时，可以检测到效率曲线中的最大值，此最大值大于80％。若采用(η与P_th之间的)最佳折衷准则，当第二光栅反射率在4％与10％之间时，则最好应当停止写入过程。

Claims (26)

1．一种光传输系统，包括：

-光发射单元(10)，用于发射光信号，

-光接收单元(20)，用于接收所述光信号，

-光纤链路(30)，光耦合所述发射单元到所述接收单元并适合于传递所述光信号，和

-沿所述链路耦合的光放大单元(100)，适合于放大所述光信号；所述光放大单元(100)包括：

·输入端(101)，用于输入所述光信号，

·输出端(102)，用于输出所述光信号，

·共掺Er和Yb的有源光纤(103)，具有光耦合到所述输入端(101)的第一端部(103a)和光耦合到所述输出端(102)的第二端部(103b)，用于放大所述光信号，

·第一泵浦源(104)和第二泵浦源(106)，分别用于产生第一泵浦辐射和第二泵浦辐射，和

·第一光耦合器(105)和第二光耦合器(107)，分别用于光耦合所述第一泵浦源(104)和所述第二泵浦源(106)到所述有源光纤(103)，

其特征是，所述第一泵浦辐射包含Er的激励波长和所述第二泵浦辐射包含Yb的激励波长。

2．按照权利要求1的光传输系统，其特征是，所述光放大单元(100)有1565nm以上的波长放大波段。

3．按照权利要求1的光传输系统，其特征是，所述第一光耦合器(105)光耦合到所述有源光纤(103)的第一端部(103a)，沿与光信号相同的传播方向馈入第一泵浦辐射到有源光纤(103)；而所述第二光耦合器(107)光耦合到所述有源光纤(103)的第二端部(103b)，沿与光信号相反的传播方向馈入第二泵浦辐射到有源光纤(103)。

4．按照权利要求1的光传输系统，其特征是，有源光纤(103)是单包层光纤。

5．按照权利要求1的光传输系统，其特征是，有源光纤(103)是单模光纤。

6．按照权利要求1的光传输系统，其特征是，第一泵浦辐射的波长是在1465nm与1495nm之间。

7．按照权利要求1的光传输系统，其特征是，第二泵浦辐射的波长是在1000nm与1100nm之间。

8．按照权利要求1的光传输系统，其特征是，第一光耦合器(105)是微型光学WDM耦合器。

9．按照权利要求1的光传输系统，其特征是，第二光耦合器(107)是熔融光纤WDM耦合器。

10．一种放大光信号的方法，包括以下步骤：

-馈入光信号到共掺Er和Yb的有源光纤；和

-在馈入光信号步骤中，光泵浦有源光纤；

其特征是，所述光泵浦步骤包括：馈入激励Er的第一泵浦辐射和激励Yb的第二泵浦辐射到所述有源光纤。

11．按照权利要求10的方法，其特征是，所述馈入所述第一泵浦辐射的步骤包括：沿与光信号相同的传播方向馈入所述第一泵浦辐射到有源光纤；而所述馈入所述第二泵浦辐射的步骤包括：沿与光信号相反的传播方向馈入所述第二泵浦辐射到有源光纤。

12．按照权利要求10的方法，其特征是，所述馈入第一泵浦辐射到所述有源光纤的步骤包括：馈入Er的激励辐射到所述有源光纤，其波长在1465nm与1495nm之间。

13．按照权利要求10的方法，其特征是，所述馈入第二泵浦辐射到所述有源光纤的步骤包括：馈入Yb的激励辐射到所述有源光纤，其波长在1000nm与1100nm之间。

14．按照权利要求10的方法，其特征是，所述有源光纤包含纤芯和包层，且所述馈入第一泵浦辐射和第二泵浦辐射到所述有源光纤的步骤包括：馈入所述第一泵浦辐射和所述第二泵浦辐射进入所述有源光纤的纤芯。

15．按照权利要求10的方法，其特征是，所述馈入光信号到有源光纤的步骤包括：馈入波长在1565nm以上的光信号到有源光纤。

16．一种光放大单元，包括：

·输入端(101)，用于输入光信号，

·输出端(102)，用于输出所述光信号，

·共掺Er和Yb的有源光纤(103)，光连接到所述输入端和所述输出端，并适合于放大所述光信号，

·第一泵浦源(104)和第二泵浦源(106)，分别用于产生第一泵浦辐射和第二泵浦辐射，和

·第一光耦合器(105)和第二光耦合器(107)，分别用于光耦合所述第一泵浦源(104)和所述第二泵浦源(106)到所述有源光纤，

其特征是，所述第一泵浦辐射包含Er的激励波长和所述第二泵浦辐射包含Yb的激励波长。

17．按照权利要求16的光放大单元，其特征是，Er的激励波长是在1465nm与1495nm之间，而Yb的激励波长是在1000nm与1100nm之间。

18．按照权利要求16的光放大单元，其特征是，所述第一光耦合器(105)连接在所述输入端(101)与所述有源光纤(103)之间，沿与光信号相同的传播方向馈入第一泵浦辐射到有源光纤(103)；而所述第二光耦合器(107)连接在所述有源光纤(103)与所述输出端(102)之间，沿与光信号相反的传播方向馈入第二泵浦辐射到有源光纤(103)。

19．按照权利要求16的光放大单元，其特征是，所述有源光纤(103)是单包层和单模光纤。

20．按照权利要求16的光放大单元，其特征是，所述第一光耦合器(105)是微型光学WDM耦合器。

21．按照权利要求16的光放大单元，其特征是，所述第二光耦合器(107)是熔融光纤WDM耦合器。

22．按照权利要求16的光放大单元，其特征是，所述第二泵浦源(106)包括光纤激光器(112)，它包含另一条有源光纤(114)并适合于产生所述第二泵浦辐射，泵浦激光源(113)适合于泵浦所述另一条有源光纤(114)。

23．按照权利要求22的光放大单元，其特征是，所述另一条有源光纤(114)包括双包层光纤。

24．按照权利要求22的光放大单元，其特征是，所述另一条有源光纤(114)包括掺Yb的光纤。

25．按照权利要求22的光放大单元，其特征是，所述光纤激光器(112)包括写入在所述另一条有源光纤(114)相反端部部分上的第一Bragg光栅(118)和第二Bragg光栅(119)。

26．按照权利要求22的光放大单元，其特征是，所述泵浦激光源(113)是宽区激光二极管。

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