CN1706079A - 掺铒光纤 - Google Patents

掺铒光纤 Download PDF

Info

Publication number
CN1706079A
CN1706079A CNA2003801014374A CN200380101437A CN1706079A CN 1706079 A CN1706079 A CN 1706079A CN A2003801014374 A CNA2003801014374 A CN A2003801014374A CN 200380101437 A CN200380101437 A CN 200380101437A CN 1706079 A CN1706079 A CN 1706079A
Authority
CN
China
Prior art keywords
edf
edfa
green light
signal
coupled
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.)
Granted
Application number
CNA2003801014374A
Other languages
English (en)
Other versions
CN100385752C (zh
Inventor
P·费拉
R·迪穆罗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erisson
Original Assignee
Marconi Communications Ltd
Marconi UK Intellectual Property Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marconi Communications Ltd, Marconi UK Intellectual Property Ltd filed Critical Marconi Communications Ltd
Publication of CN1706079A publication Critical patent/CN1706079A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100385752C publication Critical patent/CN100385752C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
    • H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
    • H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/16—Solid materials
    • H01S3/1601—Solid materials characterised by an active (lasing) ion
    • H01S3/1603—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth
    • H01S3/1608—Solid materials characterised by an active (lasing) ion rare earth erbium

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

一种产生绿色光信号的方法，包括将来自至少一个泵浦源的泵浦信号耦合到至少一个掺铒光纤(EDF)中，以产生绿色光信号，所述泵浦信号引起EDF的铒离子中的基态吸收(GSA)和激发态吸收(ESA)，其中多数泵浦信号具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长。多数泵浦信号可具有范围从大约920nm到大约980nm，或在960nm区域内的波长。一种用于放大通信量承载信号的掺铒光纤放大器(EDFA)(1)，用于放大由本发明的方法产生的绿色光信号泵浦的通信量承载信号。可构建一种产生绿色光信号的激光器，其包括至少一个EDF，耦合到至少一个泵浦源以接收来自其上的泵浦信号，这引起EDF的铒离子中的GSA和ESA，并产生绿色光信号，以及包括占多数的具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长的泵浦信号。

Description

掺铒光纤
本发明涉及使用掺铒光纤，用以产生绿色光信号，具体地涉及在放大器和激光器中使用这样的掺铒光纤。
在一段时间里，已经在一些应用中使用了掺铒光纤(EDF)。特别地，已经在电信网络中的放大器中使用了EDF。这样的掺铒光纤放大器(EDFA)将波长范围为大约1520nm到大约1610nm，即在1550nm左右的通信量承载信号放大。放大的实现是通过将通信量承载信号的光子与处于亚稳态、即处于铒离子基态之上大约1550nm的铒离子的电子相互作用。该相互作用引起由电子激励的发射，产生与通信量承载信号同相并且与通信量承载信号的波长基本相同的光子。以这种方式相互作用的通信量承载信号的每个光子变成两个光子，放大发生。
对于上述过程的有效放大，通信量承载信号需要遇到在其上处于亚稳态的铒离子要多于处于基态的铒离子的EDF。这是通过已知为泵浦的过程来完成的，其中来自泵浦源的信号被耦合到EDF中，在该EDF中它们通过将处于基态的铒离子增加到亚稳态而被吸收。波长大约为980nm或1480nm的泵浦信号被广泛地使用，因为EDF的吸收范围展现出这些波长周围的峰值，并且具有这些波长的泵浦源是可用的。当使用980nm泵浦信号时，这些信号引起EDF中的基态吸收(GSA)，即是通过处于基态的铒离子的电子将980nm泵浦信号提升到更高的而随后又衰落到亚稳态的泵浦状态来吸收980nm泵浦信号。除了980nm泵浦信号的GSA之外，已知为激发态的另一个过程也出现在EDF内。其中，处于泵浦状态的铒离子的电子通过将980nm泵浦信号提升到更加高的激发态来吸收它们，通过发射具有范围从大约520nm到大约560nm的波长、即绿色光信号的光子，980nm泵浦信号从激发态衰落。因此，这样的ESA被认为是负效应，这导致了通过减少亚稳态的粒子总数在EDFA中进行放大的效率，并且先前选择了EDFA条件来最小化该效应，并因而产生绿色光信号。但是，发明者意识到，这种由ESA产生的绿色光信号具有多种有利的应用，例如它们可用来致使增加EDFA中的通信量承载信号的放大。因此，本发明提出了在DEF中绿色光信号产生的增强，以及这样的绿色光信号的应用。
根据本发明的第一方面，提供了一种产生绿色光信号的方法，包括
将来自至少一个泵浦源的泵浦信号耦合到至少一个掺铒光纤(EDF)中，以产生绿色光信号，所述泵浦信号引起EDF的铒离子中的基态吸收(GSA)和激发态吸收(ESA)，
其中多数泵浦信号具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长。
根据本发明的第二方面，提供了一种产生绿色光信号的设备，包括
至少一个掺铒光纤(EDF)，耦合到至少一个泵浦源以接收来自其上的泵浦信号，这引起掺铒光纤的铒离子中的基态吸收(GSA)和激发态吸收(ESA)，并产生绿色光信号，
占多数的具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长的泵浦信号。
通过绿色信号，意味着每个信号具有范围从大约520nm到大约560nm的波长。
通过选择这样的泵浦信号波长，相对于EDF中GSA的出现，ESA的出现是优先的。一旦一些基态铒离子已经经受了GSA，另外的入射泵浦信号在这些泵浦状态铒离子的ESA中被吸收比在其他的基态铒离子的GSA中被吸收的可能性更大。对于已知的EDF的情况，ESA的增强出现导致绿色光信号的增强产生。如已经阐明的，发明者意识到绿色光信号具有多种有利的应用，因此产生这些信号是所期望的。
优选地，至少60％的泵浦信号具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长。
存在许多被使用的泵浦信号的波长，在这些波长上，在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率。多数泵浦信号可具有范围从大约920nm到大约980nm的波长。多数泵浦信号具有960nm区域内的波长。
出现GSA的概率(横截面)和出现ESA的概率(横截面)对于EDF的波长范围以峰值的形式展现了多个增强横截面的区域。GSA横截面峰值和ESA横截面峰值一起在多个特定的波长上出现，而ESA横截面峰值通常相对于GSA横截面峰值在波长中向下移动。例如，在GSA和ESA横截面相对于在980nm区域内的波长范围中都有峰值。对于每个GSA/ESA横截面峰值集合，因为ESA的向下移动，在特定波长上，ESA峰值的上侧与GSA峰值的下侧相交，即是在一个交叉波长上存在GSA和ESA峰值之间的交叉点。实际的交叉波长在整个EDF上变化，并且取决于例如EDF的成分。在小于交叉波长的波长上，EDA的横截面大于GSA的横截面，即是在这些波长上，相对于GSA，ESA是优先的。多数泵浦信号可具有小于EDF的GSA和ESA横截面峰值交叉点的交叉波长的波长。对于在980nm区域中的GSA/ESA横截面峰值对，交叉波长可出现在920nm和980nm之间，这例如取决于EDF，并且多数泵浦信号可具有在该范围内的波长。
泵浦源可耦合到EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在第一方向上传播。另外，泵浦源可耦合到EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在与第一方向相反的第二方向上传播。在一个通路中提供两个或更多的EDF。泵浦源可耦合到通路中的第一EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在第一方向上传播，和/或泵浦源可耦合到通路中的最后一个EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在与第一方向相反的第二方向上传播。可使用泵浦耦合器将该泵浦源或每个泵浦源耦合到EDF。
泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可包括激光器二极管。泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可包括分布反馈(DFB)激光器。泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可包括Fabry-Perot激光器。Fabry-Perot激光器或多个Fabry-Perot激光器的每个或一些可输出具有范围从大约940nm到大约1000nm的波长的泵浦信号。泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可输出范围从大约50mW到大约1W或更高的功率级。产生绿色光信号的功率级正比于泵浦源或每个泵浦源的输出功率级。
产生绿色光信号的方法可包括将从EDF或多个EDF的每个或一些逃离的至少一些泵浦信号反射回EDF中。这包括将泵浦信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第一末端，和/或将泵浦信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第二末端。在通路中提供两个或更多的EDF，并且这包括将泵浦信号反射器放在通路中第一个EDF的外部末端，和/或将泵浦信号反射器放在通路中最后一个EDF的外部末端。在这种布置中，泵浦信号反射器或泵浦信号反射器的每个可包括用于产生绿色光信号的设备部分，或可被放置在设备的外部。泵浦信号反射器或多个泵浦信号反射器的每个或一些可反射具有范围在大约920nm到大约980nm的波长的泵浦信号。泵浦信号反射器或多个泵浦信号反射器的每个或一些可包括光栅。使用这样的反射器将增加绿色光信号的产生。
EDF或多个EDF的每个或一些是以光纤线圈的形式。EDF或多个EDF的每个或一些包括不同的搀杂物，选择搀杂物的浓度，以相对于已知的EDF情况增强ESA的出现并且导致绿色光信号的增强产生。EDF或多个EDF的每个或一些可具有一个和多个下列特性：在大约6dB/m到大约8dB/m的大约1530nm上的吸收峰值、大约5.3μm的模场直径、大约0.25到大约0.29的数值孔径、大约850nm到大约970nm范围内的截止波长。EDF或多个EDF的每个或一些可具有范围从大约5cm，例如具有重掺杂浓度或使用不同的大块材料，到大约80m的长度，这取决于光纤的吸收系数。
根据本发明的第三方面，提供了一种在掺铒光纤放大器(EDFA)中放大通信量承载信号的方法，包括用根据本发明的第一方面的方法产生的绿色光信号来泵浦EDFA。
根据本发明的第四方面，提供了一种用于放大通信量承载信号的掺铒光纤放大器(EDFA)，用根据本发明的第一方面的方法产生的绿色光信号来泵浦该掺铒光纤放大器。
吸收相对于EDF的波长范围展现了550nm区域内的峰值，其大于在980nm区域中的峰值。因此，EDF对绿色光信号的吸收将很高，特别地将高于对980nm信号的吸收。当980nm ESA出现在EDFA内时，增加了激发态的粒子数量。在这些状态中的一些电子将衰落到基态，自发地导致绿色光信号的产生。这些信号的一些与处于激发态的电子相互作用并使它们衰落到更低的状态，即发生激励的发射，并且这导致具有波长大约为800nm、1480nm和1530nm的光子的产生。800nm和1480nm的光子由EDFA吸收并且导致亚稳态的粒子总数增加(即如泵浦信号那样起作用)，并且接着放大具有波长在1550nm附近的通信量承载信号。1530nm光子以直接的方式放大通信量承载信号。因此，可以看到，当在EDFA中被吸收时，绿色光信号将提供对具有波长在1550nm附近的通信量承载信号的放大。在用由本发明的第一方面的方法产生的绿色光信号泵浦EDFA时，因为相对于在已知EDF中出现的情况，绿色光信号的产生被增强，并且因为在EDF中对该绿色光泵浦信号的吸收大于对其他例如980nm的泵浦信号的吸收，因此由以上方法产生的放大倍数将大于已知EDFA的放大倍数。
基本上都在外面将绿色光信号产生到EDFA，并且绿色光信号可被耦合到EDFA中。可使用一个或多个根据本发明的第二方面的设备产生绿色光信号，并将绿色光信号耦合到EDFA。一个设备可耦合到EDFA的第一末端，和/或一个设备可耦合到EDFA的第二末端。EDFA可包括一个或多个EDF。一个或多个设备可耦合到EDF或多个EDF的每个或一些。一个同向设备可耦合到EDF，即绿色光信号被耦合到EDF中以沿着它在与通信量承载信号相同的方向上传播。附加地或可替换地，一个反向设备可耦合到EDF，即绿色光信号被耦合到EDF中以沿着它在与通信量承载信号相反的方向上传播。在通路中，EDFA可包括两个或更多的EDF，并且同向设备可耦合到通路中的第一个EDF，并且反向设备可耦合到通路中的最后一个EDF。可使用耦合器将该设备或其每一个耦合到EDF。
基本上在EDFA内产生绿色光信号。其可包括用一个或多个耦合到EDFA上的泵浦源泵浦EDFA，其中多数泵浦信号具有在EDFA中出现ESA的概率大于在EDFA中出现GSA的概率的波长。优选地，至少60％的泵浦信号具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长。多数泵浦信号可具有范围从大约920nm到大约980nm的波长。多数泵浦信号具有960nm区域内的波长。多数泵浦信号具有的波长小于EDF的GSA和ESA横截面峰值交差点的交叉波长。泵浦源可耦合到EDFA的第一末端，和/或泵浦源可耦合到EDFA的第二末端。EDFA可包括一个或多个EDF。一个或多个泵浦源可耦合到EDF或多个EDF的每个或一些。一个同向泵浦源可耦合到EDF，即泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在与通信量承载信号相同的方向上传播。附加地或可替换地，一个反向泵浦源可耦合到EDF，即泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在与通信量承载信号相反的方向上传播。在通路中，EDFA可包括两个或更多的EDF，并且同向泵浦源可耦合到通路中的第一个EDF，并且反向泵浦源可耦合到通路中的最后一个EDF。可使用耦合器将该泵浦源或其每一个耦合到EDF。使用一个或多个泵浦源，泵浦信号的一些将引起GSA、ESA和绿色光信号产生，并接着引起通信量承载信号的放大。其他的泵浦信号将引起GSA以及通信量承载信号的放大。两个放大过程一起工作，导致EDFA比已知EDFA的放大倍数更高。
泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可包括激光器二极管。泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可包括分布反馈(DFB)激光器。泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可包括Fabry-Perot激光器。Fabry-Perot激光器或多个Fabry-Perot激光器的每个或一些可输出具有范围从大约940nm到大约1000nm的波长的泵浦信号。泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可输出范围从大约50mW到大约1W或更高的功率级。产生绿色光信号的功率级以及放大倍数正比于每个泵浦源的输出功率级。
放大的方法可包括将从EDFA逃离的至少一些泵浦信号反射回EDFA中。这包括将泵浦信号反射器放在EDFA的第一末端，和/或将泵浦信号反射器放在EDFA的第二末端。泵浦信号反射器或泵浦信号反射器的每个可包括EDFA部分，或可被放置在EDFA的外部。EDFA可包括一个或多个EDF。反射泵浦信号可包括将泵浦信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第一末端，和/或将泵浦信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第二末端。在通路中，EDFA可包括两个或更多的EDF。反射泵浦信号可包括将泵浦信号反射器放在通路中第一个EDF的外部末端，和/或将泵浦信号反射器放在通路中最后一个EDF的外部末端。泵浦信号反射器或多个泵浦信号反射器的每个或一些可反射具有范围在大约920nm到大约980nm的波长的泵浦信号。使用这样的反射器将增加EDFA的放大倍数。泵浦信号反射器或多个泵浦信号反射器的每个或一些可包括光栅。
放大的方法可包括将从EDFA逃离的至少一些绿色光信号反射回EDFA中。这包括将绿色光信号反射器放在EDFA的第一末端，和/或将绿色光信号反射器放在EDFA的第二末端。绿色光信号反射器或绿色光信号反射器的每个可包括EDFA部分，或可被放置在EDFA的外部。EDFA可包括一个或多个EDF。反射绿色光信号可包括将绿色光信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第一末端，和/或将绿色光信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第二末端。在通路中，EDFA可包括两个或更多的EDF。反射绿色光信号可包括将绿色光信号反射器放在通路中第一个EDF的外部末端，和/或将绿色光信号反射器放在通路中最后一个EDF的外部末端。绿色光信号反射器或多个绿色光信号反射器的每个或一些可反射具有范围在大约520nm到大约560nm内的波长的信号。绿色光信号反射器或多个绿色光信号反射器的每个或一些可包括光栅。使用这样的反射器将增加EDFA的放大倍数。
该放大方法还包括基本上阻止了从EDFA发射绿色光信号。这包括将至少一个绿色光信号反射器放在EDFA的输入端，和/或将至少一个绿色光信号反射器放在EDFA的输出端。绿色光信号反射器或绿色光信号反射器的每个可包括EDFA部分，或可被放置在EDFA的外部。这对于以下情况特比有利，即当EDFA在网络中位于一个如果接收了绿色光信号就会损坏的元件的之前或之后时。
EDFA包括一个或多个EDF。特别地，在通路中EDFA可包括两个EDFA。因而，这样的EDFA具有两个放大级，在每个EDF中有一个。EDF可由一个内部级连接。例如，内部级可包括抽头或耦合器或分裂器或光敏二极管或可变的光衰减器或滤波器或隔离器。EDF或多个EDF的每个或一些是以光纤线圈的形式。EDF或多个EDF的每个或一些包括不同的搀杂物，选择搀杂物的浓度，以相对于已知的EDF的情况增强ESA的出现并且导致绿色光信号的增强产生。EDF或多个EDF的每个或一些可具有一个和多个下列特性：在大约6dB/m到大约8dB/m的大约1530nm上的吸收峰值、大约5.3μm的模场直径、大约0.25到大约0.29的数值孔径、大约850nm到大约970nm范围内的截至波长。EDF或多个EDF的每个或一些可具有范围从大约5cm，例如具有重掺杂浓度或使用不同的大块材料，到大约80m的长度，这取决于光纤的吸收系数。在EDF中吸收的绿色光信号的程度要大于例如980nm的信号。为了在EDFA中实现期望的放大倍数，当用绿色光信号泵浦EDFA时，与用980nm的信号泵浦EDFA中的EDF的长度相比，减少了位于其中的每个EDF的长度。该较短长度的EDF提供与绿色泵浦的EDFA的尺寸、制造、维护和成本有关的优点。
EDFA可包括一个或多个增益平坦滤波器。EDFA可包括一个或多个隔离器。其允许通信量承载信号通过它们，但是阻止反向的自发辐射放大(ASE)信号通过它们。
通信量承载信号具有在C频带中的波长，即大约从1530nm到大约1560nm。EDFA可包括C频带EDFA。C频带EDFA可包括一个或多个EDF线圈，其长度根据EDF吸收系数而变化，例如如果吸收系数在大约6dB/km到大约8dB/km的范围内，那么要求线圈达到大约80m的长度。通信量承载信号具有在L频带中的波长，即大约从1570nm到大约1610nm。EDFA可包括L频带EDFA。L频带EDFA可包括一个或多个EDF线圈，其长度根据EDF吸收系数而变化，例如如果吸收系数在大约12dB/km到大约15dB/km的范围内，那么要求线圈达到大约40m的长度。
根据本发明的第五方面，提供一种产生绿色光信号的激光器，包括
至少一个掺铒光纤(EDF)，耦合到至少一个泵浦源以接收来自其上的泵浦信号，这引起掺铒光纤的铒离子中的基态吸收(GSA)和激发态吸收(ESA)，并产生绿色光信号，
占多数的具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长的泵浦信号。
优选地，至少60％的泵浦信号具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长。
多数泵浦信号可具有范围从大约920nm到大约980nm的波长。多数泵浦信号具有960nm区域内的波长。多数泵浦信号可具有小于EDF的GSA和ESA横截面峰值交叉点的交叉波长的波长。使用这样的泵浦源能够在激光器中产生相当多的绿色光信号功率。
泵浦源可耦合到EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在第一方向上传播。另外或可替换地，泵浦源可耦合到EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在与第一方向相反的第二方向上传播。在通路中，激光器包括两个或更多的EDF。泵浦源可耦合到通路中的第一个EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在第一方向上传播，和/或泵浦源可耦合到通路中的最后一个EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在与第一方向相反的第二方向上传播。可使用泵浦耦合器将该泵浦源或每个泵浦源耦合到激光器的EDF。
泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可包括激光器二极管。泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可包括分布反馈(DFB)激光器。泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可包括Fabry-Perot激光器。Fabry-Perot激光器或多个Fabry-Perot激光器的每个或一些可输出具有范围从大约940nm到大约1000nm的波长的泵浦信号。泵浦源或多个泵浦源的每个或一些可输出范围从大约50mW到大约1W或更高的功率级。绿色光信号产生的功率级正比于泵浦源或每个泵浦源的输出功率级。
该激光器提供了将从激光器逃离的至少一些泵浦信号反射回激光器中的装置。将泵浦信号反射器放在激光器的第一末端，和/或将泵浦信号反射器放在激光器的第二末端。泵浦信号反射器或泵浦信号反射器的每个可包括激光器部分，或可被放置在激光器的外部。激光器可包括一个或多个EDF，并且泵浦信号反射器可放在EDF或多个EDF的每个或一些的第一末端，和/或泵浦信号反射器可放在EDF或多个EDF的每个或一些的第二末端。在通路中，激光器可包括两个或更多的EDF。将泵浦信号反射器放在通路中第一个EDF的外部末端，和/或将泵浦信号反射器放在通路中最后一个EDF的外部末端。泵浦信号反射器或多个泵浦信号反射器的每个或一些可反射具有范围在大约920nm到大约980nm的波长的泵浦信号。泵浦信号反射器或多个泵浦信号反射器的每个或一些可包括光栅。使用一个或多个反射器将引起泵浦信号沿着激光器/EDF的长度来回反弹，并且将增加完全吸收泵浦信号和接着放大绿色光信号的几率。因此，使用这样的反射器能够在激光器中产生相当大的绿色光信号功率，并且将增加激光器的效率。
EDF或多个EDF的每个或一些是以光纤线圈的形式。EDF或多个EDF的每个或一些包括不同的搀杂物，选择搀杂物的浓度，以相对于已知的EDF情况增强ESA的出现并且导致绿色光信号的增强产生。EDF或多个EDF的每个或一些可具有一个和多个下列特性：在大约6dB/m到大约8dB/m的大约1530nm上的吸收峰值、大约5.3μm的模场直径、大约0.25到大约0.29的数值孔径、大约850nm到大约970nm范围内的截至波长。EDF或多个EDF的每个或一些可具有范围从大约5cm，例如具有重掺杂浓度或使用不同的大块材料，到大约80m的长度，这取决于光纤的吸收系数。EDF或多个EDF的每个或一些可具有几十厘米的长度。使用较短的EDF长度将避免激光器内对绿色光信号的过度吸收。相对于已知的绿色光激光器，还可以减少激光器的尺寸。激光器的尺寸可在50mm×50mm×20mm的区域内。
提出的绿色光激光器可包括一个或多个商用的EDF、泵浦源、泵浦耦合器和光栅。因此，很容易制造、使用和维护这样的激光器，并且节省成本。相比于现有的绿色光激光器，它们太复杂并且体积太大使得难以使用它们，并且价格昂贵。本发明的绿色光激光器具有许多有利的应用。例如，这样的激光器可用于比如在与红色和蓝色激光器相连的阴极射线管内的显示/成像应用场合，并可用于用绿色光信号泵浦EDFA。
根据本发明的第六方面，提供了一种用绿色光信号泵浦EDFA的方法，包括将来自根据本发明的第五方面的激光器的绿色光信号耦合到EDFA中。
现在参考附图，通过举例的方式描述本发明的实施例。
图1是根据本发明的第四方面的掺铒光纤放大器的示意图，和
图2是根据本发明的第五方面的激光器的示意图。
图1显示了一个两级掺铒光纤放大器(EDFA)，用于放大沿着EDFA在箭头A方向传播的通信量承载信号。EDFA包括第一掺铒光纤(EDF)2和第二EDF3，其每一个是以光纤线圈的形式。这些EFD由内部级4连接。同向泵浦源5通过耦合器6耦合到EDFA的第一末端，以及反向泵浦源7通过耦合器8耦合到EDFA的第二末端。每个泵浦源输出范围从大约50mW到大约250mW的功率级。使用在EDFA内产生的绿色光信号来泵浦EDFA。这是通过用产生泵浦信号的泵浦源5、7来泵浦EDFA来实现的，其中多数泵浦信号具有在960nm区域内的波长。来自被耦合到EDFA 1中的泵浦源5、7的泵浦信号被EDF中的铒离子吸收，引起GSA、ESA以及绿色光信号的产生。对于这些EDF，在这些泵浦信号波长上，ESA的出现相对于GSA的出现是优先的，并因此增强了绿色光信号的产生。绿色光信号与EDF中的铒离子相互作用，导致具有波长大约为800nm、1480nm和1530nm的光子的产生。800nm和1480nm的光子由EDFA吸收并且导致亚稳态的粒子总数增加(即如泵浦信号那样起作用)，并且接着放大具有波长在1550nm附近的通信量承载信号。1530nm光子以直接的方式放大通信量承载信号。因此，当在EDFA中被吸收时，绿色光信号将提供对通信量承载信号的放大。
泵浦信号反射器9放在EDFA 1的第一末端的EDFA 1外面，而泵浦信号反射器10放在EDFA的第二末端的EDFA外面。每个泵浦信号反射器包括光栅，并反射具有波长在960nm区域内的泵浦信号。从EDFA1逃离的来自泵浦源5、7的每一个的泵浦信号的至少一些被反射回EDFA中，并且这增加了由EDFA实现的放大。
绿色光信号反射器11放在EDFA 1的第一末端的EDFA 1外面，而绿色光信号反射器12放在EDFA的第二末端的EDFA外面。每个绿色光信号反射器包括光栅，并反射具有范围在大约520nm到大约560nm的波长的信号。在EDF 2、3内产生的并从其上逃离的绿色光信号的至少一些被反射回EDFA中，并且这增加了EDFA的放大。内部级4还包括一个或多个泵浦信号反射器和/或一个或多个绿色光信号反射器。
绿色光信号反射器11、12还基本上将阻止从EDFA 1发射绿色光信号。这对于以下情况特别有利，当EDFA在网络中位于一个如果接收了绿色光信号就会损坏的元件的之前和/或之后时。
图2显示了产生绿色光信号的激光器20。其包括以光纤线圈形式的EDF 21。使用通过耦合器23耦合到激光器的泵浦源22泵浦激光器。泵浦源输出范围从大约50mW到大约250mW的功率级。泵浦源产生多数具有在960nm区域内的波长的泵浦信号。从激光器输出的泵浦信号被耦合到激光器20中，并且被EDF 21的铒离子吸收，引起GSA、ESA和绿色光信号的产生。在这些泵浦信号波长上相对于在EDF 21中GSA的出现，ESA的出现是优先的，并因此增强了绿色光信号的产生。EDF 21的长度大约为10cm。通过将EDF的长度保持为最小值，降低了在激光器内对绿色光信号的吸收。也可以减小激光器的尺寸，并可在50mm×50mm×20mm的量级内。
泵浦信号反射器24放在激光器的第二末端的激光器外面。泵浦信号反射器包括光栅，并反射具有波长在960nm区域内的泵浦信号。从激光器逃离的泵浦信号的至少一些被反射回激光器中，并且这增加了由激光器实现的绿色光信号的功率。

Claims (47)

1.一种产生绿色光信号的方法，包括
将来自至少一个泵浦源的泵浦信号耦合到至少一个掺铒光纤(EDF)中，以产生绿色光信号，所述泵浦信号引起EDF的铒离子中的基态吸收(GSA)和激发态吸收(ESA)，
其中多数泵浦信号具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长。
2.根据权利要求1的产生绿色光信号的方法，其中60％的泵浦信号具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长。
3.根据权利要求1或2的产生绿色光信号的方法，其中多数泵浦信号具有范围从大约920nm到大约980nm的波长。
4.根据权利要求3的产生绿色光信号的方法，其中多数泵浦信号具有960nm区域内的波长。
5.根据前述任一权利要求的产生绿色光信号的方法，其中多数泵浦信号具有小于EDF的GSA和ESA横截面峰值交叉点的交叉波长的波长。
6.根据前述任一权利要求的产生绿色光信号的方法，其中泵浦源耦合到EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在第一方向上传播。
7.根据权利要求6的产生绿色光信号的方法，其中泵浦源耦合到EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在与第一方向相反的第二方向上传播。
8.根据前述任一权利要求的产生绿色光信号的方法，包括将从EDF或多个EDF的每个或一些逃离的至少一些泵浦信号反射回EDF中。
9.根据权利要求8的产生绿色光信号的方法，其中反射泵浦信号包括将泵浦信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第一末端，和/或将泵浦信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第二末端。
10.一种产生绿色光信号的设备，包括
至少一个掺铒光纤(EDF)，耦合到至少一个泵浦源以接收来自其上的泵浦信号，这引起EDF的铒离子中的基态吸收(GSA)和激发态吸收(ESA)，并产生绿色光信号，
占多数的具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长的泵浦信号。
11.一种在掺铒光纤放大器(EDFA)中放大通信量承载信号的方法，包括
用根据权利要求1到9的任意一个的方法产生的绿色光信号来泵浦EDFA。
12.根据权利要求11的方法，其中基本上都在外面将绿色光信号产生到EDFA，并且将绿色光信号耦合到EDFA中。
13.根据权利要求12的方法，其中使用一个或多个根据权利要求10的设备产生绿色光信号，并将绿色光信号耦合到EDFA。
14.根据权利要求13的方法，其中一个设备耦合到EDFA的第一末端，和/或一个设备耦合到EDFA的第二末端。
15.根据权利要求13的方法，其中EDFA包括一个或多个EDF，并且一个或多个设备耦合到EDF或多个EDF的每个或一些。
16.根据权利要求15的方法，其中同向设备耦合到EDF，即绿色光信号被耦合到EDF中以沿着它在与通信量承载信号相同的方向上传播。
17.根据权利要求15或16的方法，其中反向设备耦合到EDF，即绿色光信号被耦合到EDF中以沿着它在与通信量承载信号相反的方向上传播。
18.根据权利要求16的方法，其中基本上在EDFA内产生绿色光信号。
19.根据权利要求18的方法，其中用耦合到EDFA的一个或多个泵浦源泵浦EDFA来基本上在EDFA内产生绿色光信号，其中多数泵浦信号具有在EDFA中出现ESA的概率大于在EDFA中出现GSA的概率的波长。
20.根据权利要求19的方法，其中60％的泵浦信号具有在EDFA中出现ESA的概率大于在EDFA中出现GSA的概率的波长。
21.根据权利要求19或20的方法，其中多数泵浦信号具有范围从大约920nm到大约980nm的波长。
22.根据权利要求21的方法，其中多数泵浦信号具有960nm区域内的波长。
23.根据权利要求19到22的任意一个的方法，其中泵浦源耦合到EDFA的第一末端，和/或泵浦源耦合到EDFA的第二末端。
24.根据权利要求19到23的任意一个的方法，其中EDFA包括一个或多个EDF，并且一个或多个泵浦源耦合到EDF或多个EDF的每个或一些。
25.根据权利要求24的方法，其中同向泵浦源耦合到EDF，即泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在与通信量承载信号相同的方向上传播。
26.根据权利要求24或25的方法，其中反向泵浦源耦合到EDF，即泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在与通信量承载信号相反的方向上传播。
27.根据权利要求11到26的任意一个的方法，包括将从EDFA逃离的至少一些泵浦信号反射回EDFA中。
28.根据权利要求27的方法，其中反射泵浦信号包括将泵浦信号反射器放在EDFA的第一末端，和/或将泵浦信号反射器放在EDFA的第二末端。
29.根据权利要求27的方法，其中EDFA包括一个或多个EDF，并且反射泵浦信号包括将泵浦信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第一末端，和/或将泵浦信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第二末端。
30.根据权利要求28或29的方法，其中泵浦信号反射器或多个泵浦信号反射器的每个或一些反射具有范围在大约920nm到大约980nm内的波长的泵浦信号。
31.根据权利要求11到30的任意一个的方法，包括将从EDFA逃离的至少一些绿色光信号反射回EDFA中。
32.根据权利要求31的方法，其中反射绿色光信号包括将绿色光信号反射器放在EDFA的第一末端，和/或将绿色光信号反射器放在EDFA的第二末端。
33.根据权利要求31的方法，其中EDFA包括一个或多个EDF，并且反射绿色光信号包括将绿色光信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第一末端，和/或将绿色光信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第二末端。
34.根据权利要求11到33的任意一个的方法，包括基本上阻止了从EDFA发射绿色光信号。
35.根据权利要求34的方法，其中阻止发射绿色光信号包括将绿色光信号反射器放在EDFA的输入端，和/或将绿色光信号反射器放在EDFA的输出端。
36.一种用于放大通信量承载信号的掺铒光纤放大器(EDFA)，用根据权利要求1到9的任意一个的方法产生的绿色光信号来泵浦该掺铒光纤放大器。
37.一种产生绿色光信号的激光器，包括
至少一个掺铒光纤(EDF)，耦合到至少一个泵浦源以接收来自其上的泵浦信号，这引起掺铒光纤的铒离子中的基态吸收(GSA)和激发态吸收(ESA)，并产生绿色光信号，
占多数的具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长的泵浦信号。
38.根据权利要求37的激光器，其中60％的泵浦信号具有在EDF中出现ESA的概率大于在EDF中出现GSA的概率的波长。
39.根据权利要求37或38的激光器，其中多数泵浦信号具有范围从大约920nm到大约980nm的波长。
40.根据权利要求39的激光器，其中多数泵浦信号具有960nm区域内的波长。
41.根据权利要求37到40的任意一个的激光器，其中泵浦源耦合到EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在第一方向上传播。
42.根据权利要求41的激光器，其中泵浦源耦合到EDF，使得泵浦信号被耦合到EDF中以沿着它在与第一方向相反的第二方向上传播。
43.根据权利要求37到42的任意一个的激光器，其提供一个将从激光器逃离的至少一些泵浦信号反射回激光器中的装置。
44.根据权利要求43的激光器，其中将泵浦信号反射器放在激光器的第一末端，和/或将泵浦信号反射器放在激光器的第二末端。
45.根据权利要求43的激光器，其包括一个或多个EDF，并且泵浦信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第一末端，和/或泵浦信号反射器放在EDF或多个EDF的每个或一些的第二末端。
46.根据权利要求37到45的任意一个的激光器，其中激光器的尺寸在50mm×50mm×20mm的区域内。
47.一种用绿色光信号来泵浦EDFA的方法，包括将来自根据本发明的第五方面的激光器的绿色光信号耦合到EDFA中。
CNB2003801014374A 2002-10-15 2003-10-14 掺铒光纤 Expired - Fee Related CN100385752C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT002190A ITMI20022190A1 (it) 2002-10-15 2002-10-15 Fibre drogate con erbio.
ITMI2002A002190 2002-10-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1706079A true CN1706079A (zh) 2005-12-07
CN100385752C CN100385752C (zh) 2008-04-30

Family

ID=32104772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2003801014374A Expired - Fee Related CN100385752C (zh) 2002-10-15 2003-10-14 掺铒光纤

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20060153260A1 (zh)
EP (1) EP1552586B1 (zh)
CN (1) CN100385752C (zh)
AT (1) ATE450910T1 (zh)
AU (1) AU2003274327A1 (zh)
DE (1) DE60330374D1 (zh)
IT (1) ITMI20022190A1 (zh)
WO (1) WO2004036704A2 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106099630A (zh) * 2016-08-10 2016-11-09 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种光纤激光器及激光产生方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007273842A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Miyachi Technos Corp ファイバレーザ発振器及びファイバレーザ加工装置
US20120027033A1 (en) * 2009-04-02 2012-02-02 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Multi-segment all-fiber laser
US9537282B2 (en) 2013-09-20 2017-01-03 Alcatel Lucent System and method for a multi-mode pump in an optical amplifier

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9114730D0 (en) * 1991-07-09 1991-08-28 British Telecomm Up-conversion pumped green lasing in erbium doped fluorozirconate fibre
US5299215A (en) * 1991-09-25 1994-03-29 Amoco Corporation Rare earth ion upconversion laser system
KR100243313B1 (ko) * 1994-05-11 2000-02-01 윤종용 청록색 레이저 발진방법 및 소자 그리고 이를 적용한 장치
US5710659A (en) * 1995-12-19 1998-01-20 Lucent Technologies Inc. Low tilt, high gain fiber amplifier
JP3808632B2 (ja) * 1998-06-18 2006-08-16 富士通株式会社 光増幅器及び光増幅方法
EP1037334B1 (en) * 1999-03-17 2003-07-09 Hoya Corporation A laser device and an optical signal amplifier using thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106099630A (zh) * 2016-08-10 2016-11-09 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种光纤激光器及激光产生方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004036704A3 (en) 2004-10-14
ATE450910T1 (de) 2009-12-15
EP1552586B1 (en) 2009-12-02
WO2004036704A2 (en) 2004-04-29
DE60330374D1 (de) 2010-01-14
ITMI20022190A1 (it) 2004-04-16
EP1552586A2 (en) 2005-07-13
US7822078B2 (en) 2010-10-26
CN100385752C (zh) 2008-04-30
AU2003274327A1 (en) 2004-05-04
US20060153260A1 (en) 2006-07-13
US20080107139A1 (en) 2008-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6370180B2 (en) Semiconductor-solid state laser optical waveguide pump
US5375010A (en) Optical amplifier
US11509110B2 (en) Broadband Ho-doped optical fiber amplifier
US6205164B1 (en) Lasers, optical amplifiers, and amplification methods
US7113328B2 (en) Dual-wavelength pumped thulium-doped optical fiber amplifier
US7773647B2 (en) Glass for optical amplifier fiber
KR100196086B1 (ko) 도핑된 활성 광파이버를 지니는 광전력 증폭기
US7822078B2 (en) Erbium doped fibres
US20060126161A1 (en) Optical fiber
Arbore et al. 30-dB gain at 1500 nm in S-band erbium-doped silica fiber with distributed ASE suppression
CN116053901A (zh) 一种放大器和系统
US8059334B2 (en) Optical fiber amplifier system and method
US6650400B2 (en) Optical fibre amplifiers
US20050190433A1 (en) Optical fiber and hybrid optical amplifier using the same
JP2004186608A (ja) １．４５〜１．６５μｍ帯の光増幅器またはレーザー発振器または光源
JP3635065B2 (ja) 光ファイバ増幅器
US20060274404A1 (en) Optical fiber amplifier system and method
JP4076927B2 (ja) 広帯域光増幅器
CA2509529C (en) Optical fiber amplifier system and method
JP2004247466A (ja) ハイブリッド光ファイバ増幅器
Arbore et al. Lightwave Electronics Corporation, 2400 Charleston Road, Mountain View, CA. 94043, USA
Bousselet et al. silica octagonal Yb-free double-clad fiber for WDM applications in the C band.
Krishnan et al. Pr3+-doped fluoride fiber amplifiers: optimum design considerations
Farries Illllil E liIlm1111111m1

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20070831

Address after: coventry

Applicant after: Marconi UK Intellectual Proper

Co-applicant after: Erisson

Address before: coventry

Applicant before: Marconi UK Intellectual Proper

Co-applicant before: Marconi Communications Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: L.M. ERICSSON CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: MARCONI UK INTELLECTUAL PROP

Effective date: 20091113

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20091113

Address after: Stockholm

Patentee after: Erisson

Address before: coventry

Co-patentee before: Erisson

Patentee before: Marconi British Intellectual Property Ltd

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080430

Termination date: 20161014

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee