CN2590033Y

CN2590033Y - 一种增益平坦的喇曼光纤放大器

Info

Publication number: CN2590033Y
Application number: CN 02279587
Authority: CN
Inventors: 印新达; 杨滔滔; 何万辉; 付成鹏
Original assignee: Accelink Technologies Co Ltd
Current assignee: Accelink Technologies Co Ltd
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2003-12-03
Anticipated expiration: 2012-10-17

Abstract

本实用新型公开了一种增益平坦的喇曼光纤放大器，涉及光通信用喇曼光纤放大器。本实用新型通过波长选择和光路设计，制造增益平坦特性好的喇曼光纤放大器，并在提高产品性能的同时，降低产品的制造成本。本实用新型主要由四个不同波长的泵浦激光器、两个泵浦合波/消偏器组成及一个泵浦复用器组成。四个泵浦激光器的波长选择为1425±2nm、1440±2nm、1460±2nm、1495±2nm范围或1425±2nm、1440±2nm、1455±2nm、1490±2nm范围。本实用新型可以制作优异特性的喇曼放大器，降低喇曼放大器的泵浦激光器的总数量和成本；解决泵浦激光器的偏振性问题，获得低偏振度的喇曼放大器泵浦源。

Description

一种增益平坦的喇曼光纤放大器

技术领域

本实用新型涉及光通信用喇曼光纤放大器，具体地说，涉及喇曼光纤放大器的结构设计及泵浦波长的选择。

背景技术

如果一个弱信号与一强泵浦光波同时在光纤中传输，并使弱信号波长置于泵浦光的喇曼增益带宽内，弱信号光即可得到放大，这种基于受激喇曼散射机制的光放大器即称为喇曼光纤放大器。喇曼光纤放大器的增益谱由泵浦激光器的波长和光纤的特性决定。在1455nm单个泵浦波长的条件下，在G.652光纤中的喇曼增益谱的基本形状如图1所示。增益峰的位置在1555nm附近，增益谱曲线不平坦。

为了获得较为平坦的光信号增益谱，可采用多个波长的泵浦激光器，在它们相互间的影响及各自增益谱的共同作用下，可得到较为平坦的增益谱。图2是在1425nm、1455nm两个泵浦波长做喇曼泵浦源的情况下，优化两个泵浦波长的功率配置后，在G.652光纤中得到的喇曼增益谱。相对于图1，信号放大的范围变宽，增益谱变得较为平坦，在1525nm～1562nm范围内，增益不平坦度接近1.2dB。

制作喇曼光纤放大器时，选择多少组泵浦波长和多少个激光器，要依赖于产品的技术方案、设计分析水平、产品的尺寸限制等因素。如何以尽量少的泵浦波长数和尽量少的激光器数制作增益平坦度较好的喇曼光纤放大器是喇曼光纤放大器设计和制作的关键。目前，工作于C-Band(光通信系统中C-Band一般指1530nm-1565nm)及C+L-Band(光通信系统中C+L-Band一般指1530nm-1605nm)的喇曼光纤放大器的泵浦激光器的选择分别如下：

针对C-Band及C+L-Band，一般性的选择为λ1≈1425nm；λ2≈1455nm；λ3≈1495nm。虽然激光器的数量较多，但由于选择的波长数较少，增益平坦度的指标不够理想，不利于增益曲线斜率的控制。例如，采用3组波长制作C+L-Band的喇曼光纤放大器，在G.652光纤中的最优增益平坦度只能达到1.5dB，如图5所示。同时，采用3组波长制作C+L-Band的喇曼光纤放大器的增益不大，如果调高增益值，增益平坦特性会变得更差。

发明内容

本实用新型的目的就是克服现有技术存在的问题和不足，提供一种增益平坦的喇曼光纤放大器。具体地说，即在降低总的泵浦激光器个数的前提下，增加激光器的波长数，通过特殊的波长选择和特殊的光路结构，达到制造增益平坦特性较好的喇曼光纤放大器，并在提高产品性能的同时，降低产品的制造成本。

本实用新型的目的是这样实现的：选择波长各不相同的泵浦激光器，利用具有消偏功能的合波器件制作C-Band或C+L Band喇曼光纤放大器。

(1)适当增加泵浦波长组的数目，本方案中选用了4组波长，记为λ1、λ2、λ3和λ4。针对不同要求，优化λ1、λ2、λ3和λ4的组合，通过理论分析和实验修正，得到适合于1530nm-1605nm光信号平坦放大的λ1、λ2、λ3和λ4的波长数值。

(2)通过技术改进，在减低泵浦激光器偏振度的同时，减少需要的激光器的数量。在本技术方案中，只需要4个激光器就可以完成C+L-Band(1530nm-1605nm)喇曼光纤放大器的设计。

本实用新型具有以下优点和积极效果：

①可以增加喇曼放大器的泵浦激光器波长数目，波长选择更灵活。

②可以降低喇曼放大器的泵浦激光器的总数量，大幅度降低成本。

③容易制作具有优异增益平坦特性的喇曼放大器。

④可以彻底解决泵浦激光器的偏振性问题，获得低偏振度的喇曼放大器泵浦源，从而使其制作的喇曼光纤放大器的偏振相关增益很小。

⑤由于采用两组特殊泵浦激光器波长组合，可以以最少的激光器制作增益效率高、平坦特性优异的喇曼光纤放大器。

附图说明

图1-G.652光纤中喇曼增益谱的基本形状，横轴为波长(nm)，纵轴为增益(dB)；

图2-G.652光纤在1425nm和1455nm双泵浦波长情况下的喇曼增益谱型，横轴为波长(nm)，纵轴为增益(dB)；

图3-C-Band喇曼放大器泵浦激光器的一般组合形式；

图4-C+L-Band喇曼放大器泵浦激光器的一般组合形式；

图5-采用3组波长制作的C+L-Band喇曼光纤放大器在G.652光纤中的增益谱，横轴为波长(nm)，纵轴为增益(dB)；

图6-4波长喇曼泵浦激光器改进合波方案1；

图7-4波长喇曼泵浦激光器改进合波方案2；

图8-基于1425，1440，1460，1495nm泵浦波长组合的G.652光纤中的喇曼增益谱型，横轴为波长(nm)，纵轴为增益(dB)；

图9-基于1425，1440，1460，1495nm泵浦波长组合的G.652光纤中的喇曼增益谱型。

其中：

1-泵浦激光器，有1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7；

1.1、1.2-波长为λ1的泵浦激光器；

1.3、1.4-波长为λ2的泵浦激光器；

1.5、1.6-波长为λ3的泵浦激光器；

1.7-波长为λ4的泵浦激光器；

2-偏振合波器，有2.1、2.2、2.3；

3-泵浦复用器，有3.1、3.2、3.3

4-泵浦合波/消偏器，具有偏振合波、激光器消偏、泵浦激光反向隔离的混合器件，有4.1、4.2。

具体实施方式

如图3，C-Band喇曼放大器泵浦激光器的一般组合形式为：由4个激光器1.1、1.2、1.3、1.4组成，泵浦激光器1.1、1.2分别接偏振合波器2.1的对应的两个输入端；泵浦激光器1.3、1.4分别接偏振合波器2.2的对应的两个输入端；偏振合波器2.1、2.2的输出端分别接泵浦复用器3.1的对应的两个输入端，泵浦复用器3.1的输出端就是总的泵浦输出。具体实施时，要求相同波长的激光器控制输出功率要相同。

如图4，C+L-Band喇曼放大器泵浦激光器的一般组合形式为：由6个激光器1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6组成，泵浦激光器1.1、1.2分别接偏振合波器2.1的对应的两个输入端；泵浦激光器1.3、1.4分别接偏振合波器2.2的对应的两个输入端；偏振合波器2.1、2.2的输出端分别接泵浦复用器3.1的对应的两个输入端；泵浦激光器1.5、1.6分别接偏振合波器2.3的对应的两个输入端；偏振合波器2.3和泵浦复用器3.1的输出端分别接泵浦复用器3.2的对应的两个输入端；泵浦复用器3.2的输出端就是总的泵浦输出。具体实施时，要求相同波长的激光器控制输出功率要相同。

泵浦复用器3.1其作用是将λ1和λ2的不同波长激光合波；泵浦复用器3.2其作用是将λ1、λ2和λ3的不同波长激光合波。

如图6，简单的4波长喇曼泵浦激光器合波方案1为：由4个不同波长的激光器1.1、1.3、1.5、1.7组成，泵浦激光器1.1、1.3分别接泵浦复用器3.1的对应的两个输入端；泵浦激光器1.5、1.7分别接泵浦复用器3.2的对应的两个输入端；泵浦复用器3.1、3.2的输出端分别接泵浦复用器3.3的对应的两个输入端，泵浦复用器3.3的输出端就是总的泵浦输出。这种结构的缺点是没有对泵浦激光器消偏，需要进一步的改进。

如图7，改进的4波长喇曼泵浦激光器合波方案2为：由4个不同波长的泵浦激光器1.1、1.3、1.5、1.7组成，泵浦激光器1.1、1.3分别接泵浦合波/消偏器4.1的对应的两个输入端；泵浦激光器1.5、1.7分别接泵浦合波/消偏器4.2的对应的两个输入端；泵浦合波/消偏器4.1、4.2的输出端分别接泵浦复用器3.3的对应的两个输入端，泵浦复用器3.3的输出端就是总的泵浦输出。

泵浦合波/消偏器4.1、4.2是具有混合功能的器件或器件组，既可以实现合波功能，同时可以对每路泵浦光进行消偏，也可以对泵浦光进行反向隔离；泵浦复用器3.3的作用是实现λ1、λ2和λ3、λ4的泵浦激光合波。

通过采用无源消偏器件，在对泵浦激光器合波的同时进行了消偏，从而使得设计的喇曼光纤放大器的偏振相关增益很小。解决了通常产品结构中要求相同波长的激光器控制输出功率严格相等的问题，使得控制更方便，产品性能更可靠。

对比图6、7和图4可知，本实用新型的方案是减少了激光器的总数量和合波器件的数量，从而降低了产品的成本，也提高了产品的可靠性。

关于λ1、λ2、λ3和λ4的波长选择的选择。合理的泵浦波长组合是保证喇曼光纤放大器性能的关键。一方面要考虑到泵浦的效率问题，即要求在一定的增益下，对泵浦激光器的功率要求比较低；另一方面要考虑总的增益谱要平坦，即泵谱的波长和相互间隔要最优化。

通过大量的理论计算和试验验证，针对不同的使用要求，对C+L BNAD喇曼光纤放大器，我们选择了两组泵浦波长组合。

(1)第一组波长组合：1425±2nm，1440±2nm，1460±2nm，1495±2nm。选用该组泵浦波长，通过合理调整4个波长的功率，当在G.652光纤中的喇曼增益大于10dB时，增益平坦度可以接近1dB，实际测试的增益谱如图8所示。

本组优化波长组合的特点是在4个泵浦波长的条件下，可以获得最优的增益平坦特性。

(2)第二组波长组合：1425±2nm，1440±2nm，1455±2nm，1490±2nm。选用该组泵浦波长，通过合理调整4个波长的功率，当在G.652光纤中的喇曼增益大于12dB时，增益平坦度接近1.3dB，实际的增益测试结果如图9所示。

本组泵浦波长组合的特点是在4个泵浦波长的条件下，可以获得：

(a)较好的增益平坦特性。

(b)在同样泵浦总功率的条件下，相对于第一组波长组合，可以获得较高的增益，即在同样增益要求的情况下可以降低对泵浦激光器的功率要求，从而进一步降低成本或提高产品的可靠性。

(c)适合于从C-Band向C+L Band扩展的喇曼光纤放大器的制作。具体扩展方法为，使用1425nm和1455nm的两组泵浦波长，制作C-Band的喇曼光纤放大器。因为使用1425nm和1455nm的泵浦波长在G.652和G.655光纤中，在C-Band范围内有较高的增益和较好的增益平坦度，在增益10dB时，增益平坦度接近1.1dB。当需要将它升级为C+L Band的喇曼光纤放大器时，只需要再补充1440nm和1490nm的两组泵浦波长即可。

Claims

1、一种增益平坦的喇曼光纤放大器，其特征在于：

由4个不同波长的泵浦激光器(1.1)、(1.3)、(1.5)、(1.7)组成，泵浦激光器(1.1)、(1.3)分别接泵浦合波/消偏器(4.1)的对应的两个输入端；泵浦激光器(1.5)、(1.7)分别泵浦合波/消偏器(4.2)的对应的两个输入端；泵浦合波/消偏器(4.1)、(4.2)的输出端分别接泵浦复用器(3.3)的对应的两个输入端，泵浦复用器(3.3)的输出端就是总的泵浦输出。

2、按权利要求1所述的一种增益平坦的喇曼光纤放大器，其特征在于：泵浦激光器(1.1)、(1.3)、(1.5)、(1.7)的波长λ1、λ2、λ3、λ4分别选择为1425±2nm、1440±2nm、1460±2nm、1495±2nm范围或1425±2nm、1440±2nm、1455±2nm、1490±2nm范围。