CN201740954U - 用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构 - Google Patents

Abstract

一种用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构，有输入耦合器、第一隔离器、泵浦信号合波器、第一段掺铒光纤、第二段掺铒光纤、第二隔离器、以及输出耦合器，输入耦合器的输出端连接输入探测PIN，泵浦信号合波器的信号端与隔离器的输出端相连，泵浦信号合波器的泵浦端连接1480nm泵浦激光器的输出端，泵浦信号合波器的公共端与第一段掺铒光纤的输入端相连，输出耦合器的输出端连接输出探测PIN，第二段掺铒光纤的输出端与隔离器的输入端相连，第一段掺铒光纤与第二段掺铒光纤之间设置一个隔离部件，隔离部件的输入端连接第一段掺铒光纤的输出端，隔离部件的输出端连接第二段掺铒光纤的输人端。本实用新型结构简单，减少泵浦光的插损，降低噪声。

Description

用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构

技术领域

本实用新型涉及一种光放大器的光路结构。特别是涉及一种可以有效地改善光放大器的噪声指数并大大简化光路结构的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构。

背景技术

随着10Gb/s商用化、3G无线通信、IPTV等通信系统的潜在需求，运营商对通信带宽的需求不断扩大，光通道数和单通道码速率不断增加，超长距离、超大容量的光传输系统已经成为研究的热点。40Gb/s的系统也逐渐商用化，高速率、大容量的系统需要光放大器具有更宽的增益带宽和更低的噪声指数。

对于EDFA，特别是C-band EDFA而言，技术相对成熟，光路结构噪声指数指标等也相对固定，在C-band EDFA中，有种典型的Bypass光路结构用于改善EDFA的噪声指数，如图3所示。这种光路结构的特点就是泵浦光经过第一段掺铒光纤后，首先用波分复用器把泵浦光与信号光分开，让信号光单独经过隔离器或隔离器+增益平坦滤波器的混合器件，分出来的泵浦光再通过性能相同的波分复用器与信号光一起耦合到第二段掺铒光纤。这种光路结构的特点是噪声指数相对较低，制作相对复杂，泵浦光经过分光合波之后，泵浦损耗大，同时由于这种光路结构中泵浦信号合波器中的公共端与反射端隔离度不够，在分出来的泵浦光中还会夹杂一小部分信号光，当夹杂有信号光的泵浦光再与原来的信号光进行合波时，信号光之间很容易产生干涉，从而导致EDFA的多径干涉(MPI)裂化。

对于技术还不是很成熟的L-band EDFA而言，有很多文献提到了通过1550nm种子光或C-band ASE+光纤光栅选频的方式来改善L-band EDFA的噪声指数，但是根据实际效果来看，改善并不明显，而且这种复杂的光路结构一是带来了制作与控制上的复杂性，同时增加了制作成本。也有通过泵浦波长的选择来提高噪声指数性能的，由于L-band光纤放大器用到的掺铒光纤非常长，而且掺铒光纤的浓度也高，所以1480nm泵浦激光器是L-band EDFA中首选的泵浦波长，而在采用1480nm单波长泵浦的时，为了避免Bypass结构带来的MPI指标裂化，又多采用泵浦分光的方式，另外也有很多采用980nm+1480nm双激光器泵浦的光路结构。

除了L-band EDFA外，在单跨距超长距离的通信系统中经常用到的远程泵浦光纤放大器(ROPA)，也是利用1480nm泵浦激光器作为泵浦源的光纤放大器的典型。远程泵浦的光纤放大器实际上是由远程泵浦单元(RPU)与远程增益单元(RGU)两部分共同组成的，这两部分分别安置在相隔数十公里甚至上百公里的两个地方，因此泵浦波长不能是980nm的光，只能是1480nm的光。1480nm的泵浦光经过几十公里的传输光纤后，本身的衰减已经很大，能够提供给增益单元(RGU)的泵浦功率只有10mW左右，因此这10mW的泵浦光对RGU来说是非常的珍贵，经不起任何的浪费，因此，对于Bypass结构来说，先不说给MPI性能指标带来的裂化，单独就波分复用器的分波再合波带来的损耗就承受不了，因此选择这种能够直通隔离器或隔离器+增益平坦滤波器混合器件光路结构是最理想的选择。顺便提一下，980nm泵浦的光路结构不能选择这种结构，因为980nm的泵浦光在经过隔离器是，其中的晶体对980nm的光吸收非常大。

对于远程泵浦的光纤放大器，可以根据工作波长带宽可以选择两段掺铒光纤中间是用单独的隔离器还是用隔离器+增益平坦滤波器的混合器件。对于单波应用或信道数很少的WDM系统，两段铒纤中间就用单独的隔离器，如果是DWDM系统，两段铒纤中间就用隔离器+增益平坦滤波器的混和器件。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能有效改善1480nm泵浦光泵浦的EDFA的噪声指数的光路结构，结合L-band光纤放大器和远程泵浦光放大器通信系统的特点，采用一种成本低而有效的结构实现低噪声指数的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构。

本实用新型所采用的技术方案是：一种用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构，包括有沿光路依次设置的：输入耦合器、第一隔离器、泵浦信号合波器、第一段掺铒光纤、第二段掺铒光纤、第二隔离器、以及输出耦合器，其中，所述的输入耦合器的输出端连接输入探测PIN，所述的泵浦信号合波器的信号端与隔离器的输出端相连，泵浦信号合波器的泵浦端连接1480nm泵浦激光器的输出端，泵浦信号合波器的公共端与第一段掺铒光纤的输入端相连，所述的输出耦合器的输出端连接输出探测PIN，第二段掺铒光纤的输出端与隔离器的输入端相连，所述的第一段掺铒光纤与第二段掺铒光纤之间设置一个隔离部件，所述隔离部件的输入端连接第一段掺铒光纤的输出端，隔离部件的输出端连接第二段掺铒光纤的输人端。

所述的隔离部件是隔离器。

所述的隔离部件是由隔离器和增益平坦滤波器构成的混合器件。

所述的由隔离器和增益平坦滤波器构成的混合器件中的增益平坦滤波器在1480nm泵浦带宽内的插损小于0.4dB。

本实用新型的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构，具有以下优点和积极效果；

1)光路结构简单，在达到相同指标的情况下，可以大幅降低成本；

2)该光路结构在功能上类似于980nm泵浦的By-pass结构，但实现方式又完全不同，By-pass结构的最典型的特点就是在第一段铒纤之后先把泵浦光与信号分离，然后再把泵浦光与信号光耦合到一起，而本实用新型的最大优点是1480nm的泵浦光与信号光一起自由穿过铒纤中间其他无源的光器件，无需其他任何的分波与合波器件，减少了泵浦光的插损；

3)对于L-band EDFA而言，为了降低噪声指数，一般采用980+1480nm两个泵浦激光器前向泵浦的方案，由于L-band掺铒光纤的掺杂浓度比较高，对980nm的泵浦光的吸收系数很大，所以980nm的泵浦光在第一段L-band的掺铒光纤中很快就被吸收完了，所以单纯的增大980nm的泵浦光对噪声指数的改善并不明显。而采用本专利所提到的结构，对噪声指数的改善比较明显；

4)在改善EDFA噪声指数的同时，可以降低By-pass结构中的MPI问题。

附图说明

图1是1480nm泵浦光与信号光一起经过隔离器的光路结构；

图2是1480nm泵浦光与信号光一起经过隔离器+增益平坦滤波器的混合器件的光路结构；

图3是用于改善EDFA噪声指数的By-pass光路结构。

其中：

1：输入耦合器              2：第一隔离器

3：1480nm泵浦激光器        4：第一段掺铒光纤

5：隔离器                  6：第二段掺铒光纤

7：第二隔离器              8：输出耦合器

9：泵浦信号合波器          10：输入探测PIN

11：输出探测PIN            12：混合器件

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构做出详细说明。

本实用新型的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构，在两级或多级EDFA中，把用于前向泵浦的1480nm的泵浦光与信号光一起通过两段铒纤中间的隔离器或隔离器+增益平坦滤波器的混合器件，无需先把泵浦光与信号光分离出来。由于1480nm的泵浦光在经过C-band或L-band的隔离器时引入的插入损耗与信号光差别不是很大，并且本实用新型在设计增益平坦滤波器时使其在1480nm波段范围内的插损尽可能的小，这样1480nm的泵浦光就能够与信号光一起自由穿过铒纤中间的其他无源的光器件了。

如图1、图2所示，本实用新型的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构，包括有沿光路依次设置的：输入耦合器1、第一隔离器2、泵浦信号合波器9、第一段掺铒光纤4、第二段掺铒光纤6、第二隔离器7、以及输出耦合器8，其中，所述的第一段掺铒光纤4的长度短于第二段掺铒光纤6的长度。所述的输入耦合器1的输出端连接输入探测PIN10，所述的泵浦信号合波器9的信号端与隔离器2的输出端相连，泵浦信号合波器9的泵浦端连接1480nm泵浦激光器3的输出端，泵浦信号合波器9的公共端与第一段掺铒光纤4的输入端相连，所述的输出耦合器8的输出端连接输出探测PIN11，第二段掺铒光纤6的输出端与隔离器7的输入端相连，所述的第一段掺铒光纤4与第二段掺铒光纤6之间设置一个隔离部件，所述隔离部件的输入端连接第一段掺铒光纤4的输出端，隔离部件的输出端连接第二段掺铒光纤6的输人端。所述的隔离部件是隔离器5。所述的隔离部件还可以是由隔离器和增益平坦滤波器构成的混合器件12。

所述的由隔离器和增益平坦滤波器构成的混合器件12中的增益平坦滤波器在1480nm泵浦带宽内的插损小于0.4dB。

本实用新型的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构中的1480nm泵浦光，首先经过第一段掺铒光纤并被第一段掺铒光纤吸收一部分已放大信号，然后放大后的信号与剩余的1480nm的泵浦光共同进入隔离器或由隔离器和增益平坦滤波器构成的混合器件中。

本实用新型的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构的工作原理是：在主光路中，信号光和1480nm的泵浦光同向传播；由于同一个1480nm的泵浦光先经过第一段掺铒光纤，再经过第二段掺铒光纤，所以1480nm泵浦激光在第一段掺铒光纤中的功率会比较大。这样第一段掺铒光中的信号光的增益相对来说就会比较大，噪声指数会相对较小。在多级EDFA设计中，第一段掺铒光纤要明显短于第二段掺铒光纤，又由于掺铒光纤对1480nm吸收系数较小，吸收比较缓慢，所以进入第二段掺铒光纤的泵浦光也是比较大的，可以获得比较高的饱和输出功率。假定第一段掺铒光纤中的增益为G1，噪声指数为NF1，第二段掺铒光纤中产生的噪声指数为NF2，根据级联噪声指数的计算公式，总体的噪声指数：

因此为了获得足够小的噪声指数就要尽量减小NF1或增大G1，而本实用新型的核心内容就是提出了一种减小1480nm泵浦结构中的NF1或增大1480nm泵浦结构中的G1的方法。

Claims (4)

1.一种用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构，包括有沿光路依次设置的：输入耦合器(1)、第一隔离器(2)、泵浦信号合波器(9)、第一段掺铒光纤(4)、第二段掺铒光纤(6)、第二隔离器(7)、以及输出耦合器(8)，其中，所述的输入耦合器(1)的输出端连接输入探测PIN(10)，所述的泵浦信号合波器(9)的信号端与隔离器(2)的输出端相连，泵浦信号合波器(9)的泵浦端连接1480nm泵浦激光器(3)的输出端，泵浦信号合波器(9)的公共端与第一段掺铒光纤(4)的输入端相连，所述的输出耦合器(8)的输出端连接输出探测PIN(11)，第二段掺铒光纤(6)的输出端与隔离器(7)的输入端相连，其特征在于：所述的第一段掺铒光纤(4)与第二段掺铒光纤(6)之间设置一个隔离部件，所述隔离部件的输入端连接第一段掺铒光纤(4)的输出端，隔离部件的输出端连接第二段掺铒光纤(6)的输人端。

2.根据权利要求1所述的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构，其特征在于，所述的隔离部件是隔离器(5)。

3.根据权利要求1所述的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构，其特征在于，所述的隔离部件是由隔离器和增益平坦滤波器构成的混合器件(12)。

4.根据权利要求3所述的用于1480nm泵浦的光放大器的光路结构，其特征在于，所述的由隔离器和增益平坦滤波器构成的混合器件(12)中的增益平坦滤波器在1480nm泵浦带宽内的插损小于0.4dB。

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