CN209487932U

CN209487932U - 远程泵浦单元组

Info

Publication number: CN209487932U
Application number: CN201920357350.1U
Authority: CN
Inventors: 迟荣华; 桂桑
Original assignee: Wuxi Taclink Optoelectronics Technology Co Ltd
Current assignee: Wuxi dekeli Optoelectronic Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2019-10-11
Anticipated expiration: 2029-03-20

Abstract

本实用新型提供一种远程泵浦单元组，包括高阶拉曼泵浦激光器、第一辅助泵浦调整模块、泵浦传送光纤、第二辅助泵浦调整模块；高阶拉曼泵浦激光器用于产生相对于信号光的高阶拉曼泵浦光；高阶拉曼泵浦激光器的输出端接第一辅助泵浦调整模块一端，第一辅助泵浦调整模块另一端通过泵浦传送光纤接第二辅助泵浦调整模块一端，第二辅助泵浦调整模块另一端作为泵浦光输出端；第一辅助泵浦调整模块和第二辅助泵浦调整模块中均包括布拉格反射光纤光栅，第一辅助泵浦调整模块、泵浦传送光纤和第二辅助泵浦调整模块构成激光谐振腔，并通过光纤光栅的选频作用，得到多个不同波长的相对于信号光的一阶拉曼泵浦光。

Description

远程泵浦单元组

技术领域

本实用新型涉及远程光放大器，尤其是一种远程泵浦单元组。

背景技术

在海底传输或陆地上的特殊应用场合，由于自然条件限制，无法在传输链路中建立有源中继及监控系统；或者使用有源中继后的运营和维护费用让运营商无法承受，这时就必须要增大单跨无中继传输距离。

远程遥泵L波段放大器可以延长单跨无中继系统的传输距离。远程放大器置于线路中间对微弱信号进行放大，可提高接收端的光信噪比，进而提高接收机灵敏度。远程放大器的增益光纤（掺铒光纤）与泵浦光分离，产生泵浦光的泵浦需要供电，一般放置在信号发射端或接收端机房，泵浦光通过一段传送光纤将功率送至增益光纤；传送光纤长度过长，导致送至增益光纤的光功率过小，在增益光纤中产生的增益就小；传送光纤长度过短，虽然到达增益光纤泵浦光功率比较高，但是对无中继传输系统距离延长效果有限，所以需要设想各种办法在保持传送光纤长度的前提下，提高远程放大器的增益。

虽然提高泵浦光功率可以提高放大器增益，但是在远程放大器中并不是泵浦光功率越高越好，例如对于L波段的远程放大器，过高的1480nm波长泵浦光功率超过拉曼阈值，容易形成拉曼激射震荡信号，激射信号波长位于1590nm附近，这些震荡信号对实际传输信号(L波段，1570～1610nm)造成干扰，引起性能劣化。实验发现当位于发射端的1480nm的泵浦光功率超过1W时候，就会在泵浦传送光纤中引起自发拉曼散射造成系统性能严重下降，无中继传输距离变短。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种远程泵浦单元组，通过产生多个波长分散的一阶拉曼泵浦光作为进入掺铒光纤的泵浦光，提高最大允许泵浦入纤功率，避免出现非线性激射；能够延长无中继系统的传输距离。

一种远程泵浦单元组，包括高阶拉曼泵浦激光器、第一辅助泵浦调整模块、泵浦传送光纤、第二辅助泵浦调整模块；

高阶拉曼泵浦激光器用于产生相对于信号光的n阶拉曼泵浦光，n≥2；高阶拉曼泵浦激光器的输出端接第一辅助泵浦调整模块一端，第一辅助泵浦调整模块另一端通过泵浦传送光纤接第二辅助泵浦调整模块一端，第二辅助泵浦调整模块另一端作为泵浦光输出端；

第一辅助泵浦调整模块和第二辅助泵浦调整模块中均包括布拉格反射光纤光栅，第一辅助泵浦调整模块、泵浦传送光纤和第二辅助泵浦调整模块构成激光谐振腔，并通过光纤光栅的选频作用，得到多个不同波长的相对于信号光的一阶拉曼泵浦光。

具体地，高阶拉曼泵浦激光器产生相对于信号光的2阶拉曼泵浦光；

第一辅助泵浦调整模块与第二辅助泵浦调整模块中均包括至少2个布拉格反射光纤光栅，且数量相同；

第一辅助泵浦调整模块与第二辅助泵浦调整模块中的各布拉格反射光纤光栅为对应于2阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的且反射波长不同的光纤光栅；

第一辅助泵浦调整模块与第二辅助泵浦调整模块中，按照靠近泵浦传送光纤的次序，布拉格反射光纤光栅成对设置，同一对的布拉格反射光纤光栅反射波长相同；

第二辅助泵浦调整模块中的布拉格反射光纤光栅为半透半反射光栅。

进一步地，

第一辅助泵浦调整模块中的布拉格反射光纤光栅反射率均大于99%；

第二辅助泵浦调整模块中的布拉格反射光纤光栅反射率均小于30%。

或者，具体地，高阶拉曼泵浦激光器产生相对于信号光的3阶拉曼泵浦光；

第一辅助泵浦调整模块与第二辅助泵浦调整模块中均包括至少3个布拉格反射光纤光栅，且数量相同；其中，对应于3阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的光纤光栅1个，对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的且反射波长不同的光纤光栅至少2个；

第一辅助泵浦调整模块与第二辅助泵浦调整模块中，对应于3阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的光纤光栅相对于所有的对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的光纤光栅，位于靠近泵浦传送光纤次序位置或背离泵浦传送光纤次序位置；

第二辅助泵浦调整模块中，对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的光纤光栅为半透半反射光栅。

进一步地，

第二辅助泵浦调整模块中，对应于3阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的光纤光栅的反射率大于99%，而对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的光纤光栅反射率均小于30%。

本实用新型的优点在于：远程泵浦单元组利用拉曼频移原理，可大大提高最大允许泵浦入纤功率，而避免出现非线性激射，获得多个频率（波长）分散的相对于信号光的一阶拉曼泵浦光作为掺铒光纤放大器的泵浦光。可大大延长无中继系统的传输距离。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图。

图2为本实用新型的一个具体实例示意图。

图3为本实用新型的另一个具体实例示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型提出的一种远程泵浦单元组，包括：高阶拉曼泵浦激光器120、第一辅助泵浦调整模块110、泵浦传送光纤130、第二辅助泵浦调整模块100；

以L波段光放大器为例，需要放大的L波段的信号光，其波长为1570nm～1610nm；

高阶拉曼泵浦激光器120用于产生相对于信号光的n阶拉曼泵浦光，n≥2；高阶拉曼泵浦激光器120的输出端接第一辅助泵浦调整模块110一端，第一辅助泵浦调整模块110另一端通过泵浦传送光纤130接第二辅助泵浦调整模块100一端，第二辅助泵浦调整模块100另一端作为泵浦光输出端；

第一辅助泵浦调整模块110和第二辅助泵浦调整模块100中均包括布拉格反射光纤光栅，第一辅助泵浦调整模块110、泵浦传送光纤130和第二辅助泵浦调整模块100构成激光谐振腔，并通过光纤光栅的选频作用，得到多个不同波长的相对于信号光的一阶拉曼泵浦光；

本例中，一阶拉曼泵浦光由高阶拉曼泵浦激光器120的高阶拉曼泵浦光通过拉曼频移得到；

远程泵浦单元组的第一个实施例，如图2所示；

高阶拉曼泵浦激光器120产生相对于信号光的2阶拉曼泵浦光，其波长为1390nm；

第一辅助泵浦调整模块110与第二辅助泵浦调整模块100中均包括至少2个布拉格反射光纤光栅，且数量相同；

第一辅助泵浦调整模块110与第二辅助泵浦调整模块100中的各布拉格反射光纤光栅为对应于2阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的且反射波长不同的光纤光栅；

第一辅助泵浦调整模块110与第二辅助泵浦调整模块100中，按照靠近泵浦传送光纤130的次序，布拉格反射光纤光栅成对设置，同一对的布拉格反射光纤光栅反射波长相同；例如布拉格反射光纤光栅FBG1和FBG1′为一对，反射波长均为1470nm，布拉格反射光纤光栅FBG2和FBG2′为一对，反射波长均为1480nm；

图2中，第一辅助泵浦调整模块110中的两个布拉格反射光纤光栅FBG2、FBG1的反射波长分别为1480nm、1470nm，反射率大于99%，反射带宽0.5～2nm；光纤光栅之间的连接方式为熔接方式，每个光纤光栅的本征损耗小于0.5dB；

第二辅助泵浦调整模块100中的两个布拉格反射光纤光栅FBG2′、FBG1′的反射波长分别为1480nm、1470nm，第二辅助泵浦调整模块100中的布拉格反射光纤光栅均为半透半反射光栅，反射率一般小于30%；

1390nm波长的2阶拉曼泵浦光在泵浦传送光纤130中产生一级斯托克斯光，并且被辅助泵浦调整模块内的光纤光栅反射，形成加强的激光信号并且输出；具体来说：两个辅助泵浦调整模块110，100与泵浦传送光纤130构成激光谐振腔，波长为1390nm( l2^rd)的泵浦光进入谐振腔，达到激光谐振腔的阈值的时候，发生斯托克斯频移，将泵浦光子转化为低频长波光子，由于光纤光栅的选频作用，1470和1480nm的光子从增益光谱中被选出来，并且在谐振腔内强度不断得到加强；第二辅助泵浦调整模块100的反射率设计为15%，85%的激光最终会从激光谐振腔中输出，从而可进入光放大器的掺铒光纤；

如果第一辅助泵浦调整模块110与第二辅助泵浦调整模块100中各包括3个布拉格反射光纤光栅，那么反射波长可以是1465nm、1475nm、1485nm；

远程泵浦单元组的第二个实施例，如图3所示；

高阶拉曼泵浦激光器120产生相对于信号光的3阶拉曼泵浦光，其波长为1300nm；

第一辅助泵浦调整模块110与第二辅助泵浦调整模块100中均包括至少3个布拉格反射光纤光栅，且数量相同；其中，对应于3阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的光纤光栅1个，如图3中的FBG0、FBG0′，对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的且反射波长不同的光纤光栅至少2个，如图3中的FBG1、FBG2和FBG1′、FBG2′；

第一辅助泵浦调整模块110与第二辅助泵浦调整模块100中，按照靠近泵浦传送光纤130的次序，布拉格反射光纤光栅成对设置，同一对的布拉格反射光纤光栅反射波长相同；例如布拉格反射光纤光栅FBG0和FBG0′为一对，反射波长均为1390nm，布拉格反射光纤光栅FBG1和FBG1′为一对，反射波长均为1470nm，布拉格反射光纤光栅FBG2和FBG2′为一对，反射波长均为1480nm；

第一辅助泵浦调整模块110与第二辅助泵浦调整模块100中，对应于3阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的光纤光栅（如FBG0）相对于所有的对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的光纤光栅（如FBG1和FBG2)，位于靠近泵浦传送光纤130次序位置或背离泵浦传送光纤130次序位置；举例来说，第一辅助泵浦调整模块110中，FBG0相较于FBG1和FBG2，位于靠近泵浦传送光纤130一侧，或者FBG0位于FBG1和FBG2这两个光纤光栅的左侧（背离泵浦传送光纤130一侧）；

第一辅助泵浦调整模块110中的三个布拉格反射光纤光栅FBG2、FBG1、FBG0的反射波长分别为1480nm、1470nm、1390nm，反射率均大于99%，反射带宽0.5～2nm；光纤光栅之间的连接方式为熔接方式，每个光纤光栅的本征损耗小于0.5dB；

第二辅助泵浦调整模块100中的三个布拉格反射光纤光栅FBG2′、FBG1′、FBG0′的反射波长分别为1480nm、1470nm、1390nm，第二辅助泵浦调整模块100中，对应于3阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的光纤光栅FBG0′的反射率大于99%，而对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的光纤光栅FBG1和FBG2为半透半反射光栅，反射率均小于30%；

远程泵浦单元组产生相对于信号光的一阶拉曼泵浦光是利用拉曼散射频移的原理；3阶拉曼泵浦光（1300nm）在泵浦传送光纤130中首先发生一级斯托克斯频移（1级拉曼频移），并且被辅助泵浦调整模块内的1390nm光纤光栅对FBG0、FBG0′反射，当一级拉曼频移光（1390nm）足够强超过阈值，就进一步发生拉曼频移（相对于泵浦光来说发生2级拉曼频移）,由于光纤光栅的选频作用，新的频移光1470nm和1480nm产生出来。

具体来说：两个辅助泵浦调整模块110，100与泵浦传送光纤130构成激光谐振腔，波长为1300nm(l3^rd)的泵浦光进入谐振腔，达到激光谐振腔的阈值的时候，发生一级斯托克斯频移，将泵浦光子转化为低频长波光子（1390nm），由于光纤光栅的选频作用，1390nm的光子不断增强，当增强到一定程度，超过阈值，1390nm光发生拉曼频移，由于光纤光栅的选频作用，1470nm和1480nm的光被选出来，并且在谐振腔内强度不断得到加强。第二辅助泵浦调整模块100中1390nm的光反射率设计为大于99%，目的是在谐振腔内形成1390nm激光；1470nm和1480nm的光反射率设计为小于15～30%。大部分1470nm和1480nm波长的激光最终会从激光谐振腔中输出来，从而可进入光放大器的掺铒光纤。

如果第一辅助泵浦调整模块110与第二辅助泵浦调整模块100中各包括4个布拉格反射光纤光栅，那么反射波长可以是1390nm、1465nm、1475nm、1485nm。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种远程泵浦单元组，其特征在于，包括高阶拉曼泵浦激光器(120)、第一辅助泵浦调整模块(110)、泵浦传送光纤(130)、第二辅助泵浦调整模块(100)；

高阶拉曼泵浦激光器(120)用于产生相对于信号光的n阶拉曼泵浦光，n≥2；高阶拉曼泵浦激光器(120)的输出端接第一辅助泵浦调整模块(110)一端，第一辅助泵浦调整模块(110)另一端通过泵浦传送光纤(130)接第二辅助泵浦调整模块(100)一端，第二辅助泵浦调整模块(100)另一端作为泵浦光输出端；

第一辅助泵浦调整模块(110)和第二辅助泵浦调整模块(100)中均包括布拉格反射光纤光栅，第一辅助泵浦调整模块(110)、泵浦传送光纤(130)和第二辅助泵浦调整模块(100)构成激光谐振腔，并通过光纤光栅的选频作用，得到多个不同波长的相对于信号光的一阶拉曼泵浦光。

2.如权利要求1所述的远程泵浦单元组，其特征在于，

高阶拉曼泵浦激光器(120)产生相对于信号光的2阶拉曼泵浦光；

第一辅助泵浦调整模块(110)与第二辅助泵浦调整模块(100)中均包括至少2个布拉格反射光纤光栅，且数量相同；

第一辅助泵浦调整模块(110)与第二辅助泵浦调整模块(100)中的各布拉格反射光纤光栅为对应于2阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的且反射波长不同的光纤光栅；

第一辅助泵浦调整模块(110)与第二辅助泵浦调整模块(100)中，按照靠近泵浦传送光纤(130)的次序，布拉格反射光纤光栅成对设置，同一对的布拉格反射光纤光栅反射波长相同；

第二辅助泵浦调整模块(100)中的布拉格反射光纤光栅为半透半反射光栅。

3.如权利要求2所述的远程泵浦单元组，其特征在于，

第一辅助泵浦调整模块(110)中的布拉格反射光纤光栅反射率均大于99%；

第二辅助泵浦调整模块(100)中的布拉格反射光纤光栅反射率均小于30%。

4.如权利要求1所述的远程泵浦单元组，其特征在于，

高阶拉曼泵浦激光器(120)产生相对于信号光的3阶拉曼泵浦光；

第一辅助泵浦调整模块(110)与第二辅助泵浦调整模块(100)中均包括至少3个布拉格反射光纤光栅，且数量相同；其中，对应于3阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的光纤光栅1个，对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的且反射波长不同的光纤光栅至少2个；

第一辅助泵浦调整模块(110)与第二辅助泵浦调整模块(100)中，对应于3阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的光纤光栅相对于所有的对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的光纤光栅，位于靠近泵浦传送光纤(130)次序位置或背离泵浦传送光纤(130)次序位置；

第二辅助泵浦调整模块(100)中，对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的光纤光栅为半透半反射光栅。

5.如权利要求4所述的远程泵浦单元组，其特征在于，

第二辅助泵浦调整模块(100)中，对应于3阶拉曼泵浦光一级斯托克斯频移的光纤光栅的反射率大于99%，而对应于3阶拉曼泵浦光二级斯托克斯频移的光纤光栅反射率均小于30%。