OPTICALĀ AMPLIFIER
TechnicalĀ Field
ThisĀ specificationĀ relatesĀ toĀ opticalĀ communications.
Background
OpticalĀ fiberĀ amplifiersĀ areĀ commonlyĀ usedĀ inĀ communicationĀ systems.Ā TypesĀ ofĀ opticalĀ fiberĀ amplifiersĀ includeĀ RareĀ EarthĀ DopedĀ FiberĀ Amplifiers,Ā forĀ example,Ā ErbiumĀ DopedĀ FiberĀ AmplifiersĀ (Ā āEDFAsāĀ )Ā .Ā TheĀ opticalĀ fiberĀ amplifiersĀ areĀ usuallyĀ pumpedĀ byĀ oneĀ orĀ moreĀ lightĀ emitterĀ diodeĀ (LEDs)Ā orĀ laserĀ pumpĀ sources.
AnĀ erbiumĀ dopedĀ fiberĀ (EDF)Ā isĀ aĀ formĀ ofĀ aĀ single-modeĀ fiber,Ā havingĀ aĀ coreĀ thatĀ isĀ heavilyĀ dopedĀ withĀ erbium.Ā ConventionalĀ EDFAāsĀ includeĀ aĀ pumpĀ laserĀ thatĀ providesĀ aĀ pumpĀ lightĀ toĀ theĀ EDFĀ toĀ provideĀ amplificationĀ ofĀ anĀ inputĀ opticalĀ signal.Ā ForĀ example,Ā whenĀ pumpĀ lightĀ atĀ 980Ā nmĀ orĀ 1480Ā nmĀ isĀ injectedĀ intoĀ anĀ EDF,Ā theĀ erbiumĀ atomsĀ absorbĀ theĀ pumpĀ light,Ā whichĀ pushesĀ theĀ erbiumĀ atomsĀ intoĀ excitedĀ states.Ā WhenĀ stimulatedĀ byĀ lightĀ beams,Ā forĀ exampleĀ anĀ inputĀ opticalĀ signalĀ havingĀ oneĀ orĀ moreĀ wavelengths,Ā e.Ā g.,Ā inĀ aĀ C-bandĀ (1528Ā 1570Ā nm)Ā orĀ anĀ LĀ bandĀ (1570-1620Ā nm)Ā ,Ā theĀ excitedĀ atomsĀ returnĀ toĀ aĀ groundĀ orĀ lowerĀ stateĀ byĀ stimulatedĀ emission.Ā TheĀ stimulatedĀ emissionĀ hasĀ theĀ sameĀ wavelengthĀ asĀ thatĀ ofĀ theĀ stimulatingĀ light.Ā Therefore,Ā theĀ opticalĀ signalĀ isĀ amplifiedĀ asĀ itĀ isĀ propagatingĀ throughĀ theĀ EDF.
Summary
ThisĀ specificationĀ describesĀ technologiesĀ relatingĀ toĀ opticalĀ amplifiers.
InĀ general,Ā oneĀ innovativeĀ aspectĀ ofĀ theĀ subjectĀ matterĀ describedĀ inĀ thisĀ specificationĀ canĀ beĀ embodiedĀ inĀ opticalĀ amplifiersĀ thatĀ includeĀ anĀ inputĀ portĀ forĀ receivingĀ anĀ inputĀ opticalĀ signalļ¼Ā aĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexerĀ havingĀ aĀ firstĀ inputĀ coupledĀ toĀ theĀ inputĀ port,Ā aĀ secondĀ inputĀ coupledĀ toĀ aĀ pumpĀ source,Ā andĀ anĀ outputĀ coupledĀ toĀ anĀ amplificationĀ fiberļ¼Ā andĀ anĀ integratedĀ componentĀ configuredĀ toĀ provideĀ outputĀ monitoringĀ andĀ isolation,Ā whereinĀ theĀ integratedĀ componentĀ isĀ configuredĀ to:Ā separateĀ aĀ firstĀ portionĀ ofĀ aĀ lightĀ signalĀ receivedĀ fromĀ theĀ amplificationĀ fiber,Ā directĀ theĀ firstĀ portionĀ toĀ aĀ photoĀ detector,Ā andĀ directĀ aĀ secondĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ lightĀ fromĀ theĀ amplificationĀ fiberĀ toĀ anĀ outputĀ port,Ā andĀ whereinĀ theĀ integratedĀ componentĀ isĀ configuredĀ toĀ attenuateĀ lightĀ signalsĀ receivedĀ fromĀ theĀ outputĀ port.Ā OtherĀ embodimentsĀ ofĀ thisĀ aspectĀ includeĀ correspondingĀ methods,Ā apparatus,Ā andĀ systems.
TheĀ foregoingĀ andĀ otherĀ embodimentsĀ canĀ eachĀ optionallyĀ includeĀ oneĀ orĀ moreĀ ofĀ theĀ followingĀ features,Ā aloneĀ orĀ inĀ combination.Ā TheĀ opticalĀ amplifierĀ furtherĀ includesĀ aĀ controllerĀ configuredĀ toĀ receiveĀ anĀ electricalĀ signalĀ fromĀ theĀ photoĀ detectorĀ andĀ toĀ controlĀ
anĀ outputĀ powerĀ ofĀ theĀ pumpĀ sourceĀ basedĀ atĀ leastĀ inĀ partĀ onĀ theĀ receivedĀ electricalĀ signal.Ā TheĀ integratedĀ componentĀ attenuatesĀ lightĀ receivedĀ fromĀ theĀ outputĀ portĀ byĀ 10Ā dBĀ orĀ higher.Ā TheĀ opticalĀ amplifierĀ furtherĀ includesĀ anĀ isolatorĀ andĀ aĀ tapĀ positionedĀ betweenĀ theĀ inputĀ portĀ andĀ theĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexer.Ā TheĀ opticalĀ amplifierĀ includesĀ aĀ secondĀ photoĀ detectorĀ coupledĀ toĀ theĀ tapĀ configuredĀ toĀ monitorĀ theĀ inputĀ opticalĀ signal.Ā TheĀ opticalĀ amplifierĀ includesĀ aĀ secondĀ integratedĀ componentĀ positionedĀ betweenĀ theĀ inputĀ portĀ andĀ theĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexer,Ā theĀ secondĀ integratedĀ componentĀ configuredĀ toĀ provideĀ inputĀ monitoringĀ andĀ isolationĀ whereinĀ theĀ integratedĀ componentĀ isĀ configuredĀ to:Ā separateĀ aĀ firstĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ receivedĀ fromĀ theĀ firstĀ port,Ā directĀ theĀ firstĀ portionĀ toĀ aĀ photoĀ detectorĀ and,Ā directĀ aĀ secondĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ toĀ anĀ outputĀ coupledĀ toĀ theĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexer,Ā andĀ whereinĀ theĀ secondĀ integratedĀ componentĀ isĀ configuredĀ toĀ attenuateĀ lightĀ signalsĀ receivedĀ fromĀ theĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexer.Ā TheĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexerĀ isĀ combinedĀ withĀ anĀ isolatorĀ formingĀ aĀ thirdĀ integratedĀ component.
InĀ general,Ā oneĀ innovativeĀ aspectĀ ofĀ theĀ subjectĀ matterĀ describedĀ inĀ thisĀ specificationĀ canĀ beĀ embodiedĀ inĀ opticalĀ amplifiersĀ thatĀ includeĀ anĀ inputĀ portĀ forĀ receivingĀ anĀ inputĀ opticalĀ signalļ¼Ā aĀ firstĀ integratedĀ componentĀ comprisingĀ anĀ isolatorĀ andĀ aĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexer,Ā whereinĀ theĀ integratedĀ componentĀ hasĀ aĀ firstĀ inputĀ coupledĀ toĀ theĀ inputĀ portĀ forĀ receivingĀ theĀ inputĀ opticalĀ signal,Ā aĀ secondĀ inputĀ coupledĀ toĀ aĀ pumpĀ source,Ā andĀ anĀ outputĀ coupledĀ toĀ anĀ amplificationĀ fiberļ¼Ā andĀ aĀ secondĀ integratedĀ componentĀ configuredĀ toĀ provideĀ outputĀ monitoringĀ andĀ isolation,Ā whereinĀ theĀ secondĀ integratedĀ componentĀ isĀ configuredĀ to:Ā separateĀ aĀ firstĀ portionĀ ofĀ inputĀ lightĀ fromĀ theĀ amplificationĀ fiber,Ā directĀ theĀ firstĀ portionĀ toĀ aĀ photoĀ detector,Ā andĀ directĀ aĀ secondĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ lightĀ fromĀ theĀ amplificationĀ fiberĀ toĀ anĀ outputĀ port,Ā andĀ whereinĀ theĀ secondĀ integratedĀ componentĀ isĀ configuredĀ toĀ attenuateĀ lightĀ signalsĀ receivedĀ fromĀ theĀ outputĀ port.Ā OtherĀ embodimentsĀ ofĀ thisĀ aspectĀ includeĀ correspondingĀ methods,Ā apparatus,Ā andĀ systems.
TheĀ foregoingĀ andĀ otherĀ embodimentsĀ canĀ eachĀ optionallyĀ includeĀ oneĀ orĀ moreĀ ofĀ theĀ followingĀ features,Ā aloneĀ orĀ inĀ combination.Ā TheĀ opticalĀ amplifierĀ furtherĀ includesĀ aĀ controllerĀ configuredĀ toĀ receiveĀ anĀ electricalĀ signalĀ fromĀ theĀ photoĀ detectorĀ andĀ toĀ controlĀ anĀ outputĀ powerĀ ofĀ theĀ pumpĀ sourceĀ basedĀ atĀ leastĀ inĀ partĀ onĀ theĀ receivedĀ electricalĀ signal.Ā TheĀ firstĀ integratedĀ componentĀ attenuatesĀ lightĀ receivedĀ fromĀ theĀ amplifierĀ fiberĀ byĀ 10Ā dBĀ orĀ higherļ¼Ā andĀ theĀ secondĀ integratedĀ componentĀ attenuatesĀ lightĀ receivedĀ fromĀ theĀ outputĀ portĀ byĀ 10Ā dBĀ orĀ higher.
InĀ general,Ā oneĀ innovativeĀ aspectĀ ofĀ theĀ subjectĀ matterĀ describedĀ inĀ thisĀ specificationĀ canĀ beĀ embodiedĀ inĀ opticalĀ amplifiersĀ thatĀ includeĀ anĀ inputĀ portĀ forĀ receivingĀ anĀ inputĀ opticalĀ signalļ¼Ā aĀ firstĀ integratedĀ componentĀ configuredĀ toĀ provideĀ inputĀ monitoringĀ andĀ isolation,Ā whereinĀ theĀ firstĀ integratedĀ componentĀ isĀ configuredĀ to:Ā separateĀ aĀ firstĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ signal,Ā directĀ theĀ firstĀ portionĀ toĀ aĀ firstĀ photoĀ detector,Ā andĀ toĀ directĀ aĀ
secondĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ toĀ aĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexer,Ā andĀ whereinĀ theĀ firstĀ integratedĀ componentĀ isĀ configuredĀ toĀ attenuateĀ lightĀ signalsĀ receivedĀ fromĀ theĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexerļ¼Ā theĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexerĀ havingĀ aĀ firstĀ inputĀ coupledĀ toĀ anĀ outputĀ ofĀ theĀ firstĀ integratedĀ component,Ā aĀ secondĀ inputĀ coupledĀ toĀ aĀ pumpĀ source,Ā andĀ anĀ outputĀ coupledĀ toĀ anĀ amplificationĀ fiberļ¼Ā andĀ aĀ secondĀ integratedĀ componentĀ configuredĀ toĀ provideĀ outputĀ monitoringĀ andĀ isolation,Ā whereinĀ theĀ secondĀ integratedĀ componentĀ isĀ configuredĀ to:Ā separateĀ aĀ firstĀ portionĀ ofĀ inputĀ lightĀ fromĀ theĀ amplificationĀ fiber,Ā directĀ theĀ firstĀ portionĀ toĀ aĀ secondĀ photoĀ detector,Ā andĀ toĀ directĀ aĀ secondĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ lightĀ fromĀ theĀ amplificationĀ fiberĀ toĀ anĀ outputĀ port,Ā andĀ whereinĀ theĀ secondĀ integratedĀ componentĀ isĀ configuredĀ toĀ attenuateĀ lightĀ signalsĀ receivedĀ fromĀ theĀ outputĀ port.Ā OtherĀ embodimentsĀ ofĀ thisĀ aspectĀ includeĀ correspondingĀ methods,Ā apparatus,Ā andĀ systems.
TheĀ foregoingĀ andĀ otherĀ embodimentsĀ canĀ eachĀ optionallyĀ includeĀ oneĀ orĀ moreĀ ofĀ theĀ followingĀ features,Ā aloneĀ orĀ inĀ combination.Ā TheĀ opticalĀ amplifierĀ furtherĀ includesĀ aĀ controllerĀ configuredĀ toĀ receiveĀ aĀ firstĀ electricalĀ signalĀ fromĀ theĀ firstĀ photoĀ detectorĀ andĀ aĀ secondĀ electricalĀ signalĀ receivedĀ fromĀ theĀ secondĀ photoĀ detectorĀ andĀ toĀ controlĀ anĀ outputĀ powerĀ ofĀ theĀ pumpĀ sourceĀ basedĀ atĀ leastĀ inĀ partĀ onĀ theĀ receivedĀ firstĀ andĀ secondĀ electricalĀ signals.
InĀ general,Ā oneĀ innovativeĀ aspectĀ ofĀ theĀ subjectĀ matterĀ describedĀ inĀ thisĀ specificationĀ canĀ beĀ embodiedĀ inĀ integratedĀ componentsĀ thatĀ includeĀ anĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ andĀ anĀ outputĀ opticalĀ fiberļ¼Ā aĀ birefringentĀ crystalĀ havingĀ aĀ fistĀ surfaceĀ facingĀ anĀ endĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ andĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ andĀ aĀ secondĀ surfaceĀ facingĀ aĀ waveĀ plate,Ā whereinĀ theĀ waveĀ plateĀ coversĀ aĀ portionĀ ofĀ theĀ birefringentĀ crystalļ¼Ā aĀ lensĀ opticallyĀ positionedĀ betweenĀ theĀ waveĀ plateĀ andĀ aĀ polarizationĀ rotatorļ¼Ā andĀ aĀ prismĀ positionedĀ betweenĀ theĀ polarizationĀ rotatorĀ andĀ aĀ photodetector.Ā OtherĀ embodimentsĀ ofĀ thisĀ aspectĀ includeĀ correspondingĀ methods,Ā apparatus,Ā andĀ systems.
TheĀ foregoingĀ andĀ otherĀ embodimentsĀ canĀ eachĀ optionallyĀ includeĀ oneĀ orĀ moreĀ ofĀ theĀ followingĀ features,Ā aloneĀ orĀ inĀ combination.Ā TheĀ polarizationĀ rotatorĀ isĀ aĀ FaradayĀ rotator.Ā TheĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ andĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ areĀ heldĀ inĀ aĀ commonĀ package.Ā AnĀ inputĀ opticalĀ signalĀ receivedĀ atĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ isĀ routedĀ toĀ theĀ prism,Ā whereinĀ theĀ prismĀ passesĀ aĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ toĀ theĀ photoĀ detectorĀ andĀ reflectsĀ aĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ towardĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiber.Ā AnĀ inputĀ opticalĀ signalĀ receivedĀ atĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ passesĀ throughĀ elementsĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ suchĀ thatĀ theĀ opticalĀ signalĀ doesĀ notĀ passĀ throughĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiber.
ParticularĀ embodimentsĀ ofĀ theĀ subjectĀ matterĀ describedĀ inĀ thisĀ specificationĀ canĀ beĀ implementedĀ soĀ asĀ toĀ realizeĀ oneĀ orĀ moreĀ ofĀ theĀ followingĀ advantages.Ā UsingĀ anĀ integratedĀ componentĀ thatĀ providesĀ isolationĀ andĀ tappingĀ ofĀ aĀ portionĀ ofĀ anĀ opticalĀ signalĀ reducesĀ theĀ sizeĀ andĀ numberĀ ofĀ componentsĀ forĀ anĀ EDFA.Ā TheĀ integratedĀ componentĀ canĀ beĀ swappedĀ
asĀ aĀ unitĀ fromĀ theĀ EDFAĀ makingĀ replacementĀ easy.Ā Additionally,Ā theĀ integratedĀ componentĀ canĀ beĀ incorporatedĀ suchĀ thatĀ theĀ EDFAĀ isĀ XFPĀ MSAĀ compliantĀ (e.g.,Ā 10Ā GBĀ smallĀ formĀ factorĀ pluggable)Ā andĀ compatibleĀ withĀ anĀ XFPĀ formĀ factorĀ withoutĀ significantĀ redesign.
TheĀ detailsĀ ofĀ oneĀ orĀ moreĀ embodimentsĀ ofĀ theĀ subjectĀ matterĀ describedĀ inĀ thisĀ specificationĀ areĀ setĀ forthĀ inĀ theĀ accompanyingĀ drawingsĀ andĀ theĀ descriptionĀ below.Ā OtherĀ features,Ā aspects,Ā andĀ advantagesĀ ofĀ theĀ subjectĀ matterĀ willĀ becomeĀ apparentĀ fromĀ theĀ description,Ā theĀ drawings,Ā andĀ theĀ claims.
BriefĀ DescriptionĀ ofĀ theĀ Drawings
FIG.Ā 1Ā isĀ diagramĀ ofĀ anĀ exampleĀ priorĀ artĀ erbiumĀ dopedĀ fiberĀ amplifier.
FIG.Ā 2Ā isĀ aĀ diagramĀ ofĀ anĀ exampleĀ EDFAĀ includingĀ integratedĀ components.
FIG.Ā 3Ā isĀ aĀ diagramĀ ofĀ anĀ exampleĀ integratedĀ component.
FIG.Ā 4Ā isĀ aĀ diagramĀ showingĀ relativeĀ placementĀ ofĀ tube,Ā birefringentĀ crystal,Ā andĀ halfĀ waveĀ plateĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ ofĀ FIG.Ā 3
FIG.Ā 5Ā isĀ aĀ diagramĀ ofĀ theĀ prismĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ ofĀ FIG.Ā 3.
FIG.Ā 6Ā isĀ aĀ sideĀ viewĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ ofĀ FIG.Ā 3Ā onĀ anĀ x-zĀ plane.
FIG.Ā 7Ā isĀ aĀ topĀ viewĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ ofĀ FIG.Ā 3Ā onĀ aĀ x-yĀ plane.
FIG.Ā 8Ā isĀ aĀ sideĀ viewĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ ofĀ FIG.Ā 3Ā onĀ theĀ x-zĀ planeĀ showingĀ polarizationĀ states.
FIG.Ā 9Ā isĀ aĀ sideĀ viewĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ ofĀ FIG.Ā 3Ā onĀ theĀ x-zĀ planeĀ showingĀ polarizationĀ states.
FIG.Ā 10Ā isĀ aĀ sideĀ viewĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ ofĀ FIG.Ā 3Ā showingĀ aĀ pathĀ fromĀ anĀ inputĀ fiberĀ toĀ aĀ photoĀ detector.
FIG.Ā 11Ā isĀ aĀ sideĀ viewĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ ofĀ FIG.Ā 3Ā showingĀ aĀ pathĀ fromĀ theĀ outputĀ fiberĀ toĀ theĀ photoĀ detector.
FIG.Ā 12Ā isĀ aĀ diagramĀ ofĀ anĀ exampleĀ oneĀ stageĀ EDFAĀ includingĀ anĀ outputĀ monitor.
LikeĀ referenceĀ numbersĀ andĀ designationsĀ inĀ theĀ variousĀ drawingsĀ indicateĀ likeĀ elements.
DetailedĀ Description
FIG.Ā 1Ā isĀ diagramĀ ofĀ anĀ exampleĀ priorĀ artĀ erbiumĀ dopedĀ fiberĀ amplifierĀ (EDFA)Ā 100.Ā TheĀ EDFAĀ 100Ā includesĀ aĀ firstĀ tapĀ 102Ā coupledĀ toĀ anĀ inputĀ opticalĀ portĀ configuredĀ toĀ receiveĀ anĀ inputĀ opticalĀ signalĀ havingĀ oneĀ orĀ moreĀ wavelengths.Ā TheĀ inputĀ opticalĀ portĀ canĀ beĀ coupledĀ toĀ anĀ opticalĀ fiberĀ thatĀ couplesĀ theĀ EDFAĀ 100Ā toĀ oneĀ orĀ moreĀ opticalĀ componentsĀ orĀ fibers.Ā TheĀ firstĀ tapĀ 102Ā separatesĀ aĀ smallĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ andĀ outputsĀ thisĀ tappedĀ portionĀ toĀ aĀ firstĀ photoĀ detectorĀ 104.Ā TheĀ firstĀ photoĀ detectorĀ 104Ā canĀ beĀ aĀ photodiodeĀ andĀ measuresĀ anĀ inputĀ powerĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ signal.Ā TheĀ remainingĀ portionĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ isĀ outputĀ fromĀ theĀ firstĀ tapĀ 102Ā toĀ aĀ firstĀ
isolatorĀ 106Ā coupledĀ toĀ theĀ firstĀ tapĀ 102.
TheĀ firstĀ isolatorĀ 106Ā isĀ configuredĀ toĀ provideĀ transmissionĀ ofĀ lightĀ signalsĀ inĀ oneĀ direction.Ā Thus,Ā theĀ firstĀ isolatorĀ 106Ā canĀ blockĀ orĀ greatlyĀ reduceĀ opticalĀ signalsĀ passingĀ backĀ towardĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiber.Ā TheĀ outputĀ ofĀ theĀ firstĀ isolatorĀ 106Ā isĀ coupledĀ toĀ anĀ inputĀ ofĀ aĀ wavelengthĀ divisionĀ multiplexerĀ (WDM)Ā 108,Ā whoseĀ secondĀ inputĀ isĀ providedĀ byĀ aĀ pumpĀ sourceĀ 110.
TheĀ pumpĀ sourceĀ 110Ā canĀ beĀ aĀ pumpĀ laser,Ā aĀ lightĀ emittingĀ diode,Ā orĀ otherĀ lightĀ source.Ā InĀ someĀ implementations,Ā theĀ pumpĀ sourceĀ 110Ā receivesĀ aĀ controlĀ signalĀ fromĀ anĀ electricalĀ controllerĀ (notĀ shown)Ā forĀ varyingĀ anĀ outputĀ powerĀ ofĀ theĀ lightĀ emittedĀ byĀ theĀ pumpĀ sourceĀ 110.Ā ForĀ example,Ā theĀ controlĀ signalĀ canĀ beĀ aĀ signalĀ forĀ increasingĀ orĀ decreasingĀ theĀ pumpĀ lightĀ directedĀ towardĀ theĀ WDMĀ 108.
TheĀ WDMĀ 108Ā isĀ configuredĀ asĀ aĀ combinerĀ thatĀ operatesĀ toĀ combineĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ andĀ theĀ injectedĀ pumpingĀ signalĀ providedĀ fromĀ theĀ pumpingĀ sourceĀ 110Ā andĀ providesĀ aĀ combinedĀ outputĀ opticalĀ signalĀ toĀ anĀ amplifierĀ fiberĀ 112.Ā InĀ someĀ implementations,Ā theĀ WDMĀ 108Ā combinesĀ anĀ inputĀ signalĀ havingĀ aĀ particularĀ wavelength,Ā e.g.,Ā 1550Ā nm,Ā withĀ anĀ injectedĀ pumpingĀ signalĀ havingĀ aĀ differentĀ wavelength,Ā e.g.,Ā 980Ā nm.Ā TheĀ amplifierĀ fiberĀ 112Ā canĀ beĀ anĀ EDF.
TheĀ amplifiedĀ opticalĀ signalĀ outputĀ fromĀ theĀ amplifierĀ fiberĀ 112Ā isĀ providedĀ asĀ anĀ inputĀ toĀ aĀ secondĀ isolatorĀ 114.Ā TheĀ secondĀ isolatorĀ canĀ beĀ configuredĀ toĀ preventĀ opticalĀ signalsĀ fromĀ passingĀ backĀ towardĀ theĀ amplifierĀ fiberĀ 112.Ā TheĀ outputĀ ofĀ theĀ secondĀ isolatorĀ 114Ā isĀ coupledĀ toĀ anĀ inputĀ ofĀ aĀ secondĀ tapĀ 116.Ā TheĀ secondĀ tapĀ 116Ā tapsĀ offĀ aĀ smallĀ portionĀ ofĀ theĀ amplifiedĀ opticalĀ signalĀ andĀ outputsĀ theĀ tappedĀ portionĀ toĀ aĀ secondĀ photoĀ detectorĀ 118.Ā TheĀ secondĀ photoĀ detectorĀ 118Ā canĀ beĀ aĀ photodiodeĀ andĀ usedĀ toĀ measureĀ anĀ outputĀ powerĀ ofĀ theĀ amplifiedĀ opticalĀ signal.Ā TheĀ remainingĀ portionĀ ofĀ theĀ amplifiedĀ opticalĀ signalĀ isĀ outputĀ fromĀ theĀ secondĀ tapĀ 116Ā toĀ anĀ outputĀ opticalĀ fiber.
TheĀ firstĀ andĀ secondĀ photoĀ detectorsĀ 104Ā andĀ 118Ā convertĀ theĀ incidentĀ lightĀ signalsĀ toĀ electricalĀ signals.Ā TheĀ electricalĀ signalsĀ canĀ beĀ usedĀ byĀ theĀ controllerĀ toĀ measureĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ powerĀ andĀ theĀ amplifiedĀ outputĀ opticalĀ signalĀ power.Ā TheĀ controllerĀ canĀ useĀ theĀ measuredĀ inputĀ opticalĀ signalĀ powerĀ andĀ amplifiedĀ outputĀ opticalĀ signalĀ powerĀ toĀ controlĀ performanceĀ ofĀ theĀ pumpĀ sourceĀ 110.
FIG.Ā 2Ā isĀ aĀ diagramĀ ofĀ anĀ exampleĀ EDFAĀ 200.Ā TheĀ EDFAĀ 200Ā includesĀ anĀ inputĀ portĀ forĀ receivingĀ anĀ inputĀ opticalĀ signal,Ā e.g.,Ā fromĀ anĀ inputĀ opticalĀ fiber.Ā TheĀ inputĀ portĀ isĀ coupledĀ toĀ aĀ firstĀ integratedĀ componentĀ 202.Ā TheĀ firstĀ integratedĀ componentĀ 202Ā isĀ configuredĀ toĀ provideĀ isolationĀ andĀ signalĀ monitoringĀ functionsĀ ofĀ anĀ isolator,Ā tap,Ā andĀ photoĀ detector,Ā e.g.,Ā firstĀ isolatorĀ 106,Ā firstĀ tapĀ 102,Ā andĀ firstĀ photoĀ detectorĀ 104Ā ofĀ theĀ EDFAĀ shownĀ inĀ FIG.Ā 1.
TheĀ opticalĀ signalĀ outputĀ fromĀ theĀ firstĀ integratedĀ componentĀ 202Ā isĀ coupledĀ toĀ anĀ inputĀ ofĀ aĀ WDMĀ 204,Ā whoseĀ secondĀ inputĀ isĀ providedĀ byĀ aĀ pumpĀ sourceĀ 206.
TheĀ pumpĀ sourceĀ 206Ā canĀ beĀ aĀ pumpĀ laser,Ā aĀ lightĀ emittingĀ diode,Ā orĀ otherĀ lightĀ source.Ā InĀ someĀ implementations,Ā theĀ pumpĀ sourceĀ 206Ā receivesĀ aĀ controlĀ signalĀ fromĀ anĀ electricalĀ controllerĀ (notĀ shown)Ā forĀ varyingĀ theĀ outputĀ powerĀ ofĀ theĀ pumpĀ sourceĀ 206.Ā ForĀ example,Ā theĀ controlĀ signalĀ canĀ beĀ aĀ signalĀ forĀ increasingĀ orĀ decreasingĀ theĀ pumpĀ lightĀ directedĀ towardĀ theĀ WDMĀ 204.
TheĀ WDMĀ 204Ā isĀ configuredĀ asĀ aĀ combinerĀ thatĀ operatesĀ toĀ combineĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ andĀ theĀ injectedĀ pumpingĀ signalĀ providedĀ fromĀ theĀ pumpingĀ sourceĀ 206Ā andĀ providesĀ anĀ outputĀ opticalĀ signalĀ toĀ anĀ amplifierĀ fiberĀ 208.Ā TheĀ amplifiedĀ opticalĀ signalĀ outputĀ fromĀ theĀ amplifierĀ fiberĀ 208Ā isĀ providedĀ asĀ anĀ inputĀ toĀ aĀ secondĀ integratedĀ componentĀ 210.Ā SimilarĀ toĀ theĀ firstĀ integratedĀ componentĀ 202,Ā theĀ secondĀ integratedĀ componentĀ 210Ā isĀ configuredĀ toĀ provideĀ isolationĀ andĀ signalĀ monitoringĀ functionsĀ ofĀ anĀ isolator,Ā tap,Ā andĀ photoĀ detector,Ā e.g.,Ā secondĀ isolatorĀ 114,Ā secondĀ tapĀ 116,Ā andĀ secondĀ photoĀ detectorĀ 118Ā ofĀ theĀ EDFAĀ shownĀ inĀ FIG.Ā 1.Ā TheĀ firstĀ integratedĀ componentĀ 202Ā andĀ theĀ secondĀ integratedĀ componentĀ 210Ā canĀ eachĀ beĀ providedĀ inĀ anĀ integratedĀ packageĀ forĀ assemblyĀ inĀ anĀ EDFAĀ housing.
FIG.Ā 3Ā isĀ aĀ diagramĀ ofĀ anĀ exampleĀ integratedĀ componentĀ 300.Ā TheĀ integratedĀ componentĀ 300Ā includesĀ anĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302Ā andĀ anĀ opticalĀ outputĀ fiberĀ 304.Ā TheĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302Ā andĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304Ā canĀ beĀ packagedĀ together,Ā forĀ example,Ā inĀ aĀ tubeĀ 306.Ā TheĀ tubeĀ 306Ā canĀ beĀ aĀ glassĀ tubeĀ orĀ otherĀ suitableĀ material.Ā InĀ someĀ implementations,Ā theĀ opticalĀ fibersĀ areĀ heldĀ inĀ aĀ fiberĀ ferruleĀ orĀ otherĀ suitableĀ structure.
TheĀ integratedĀ componentĀ 300Ā alsoĀ includesĀ aĀ birefringentĀ crystalĀ 308Ā positionedĀ betweenĀ theĀ tubeĀ 306Ā andĀ aĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310.Ā TheĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā canĀ beĀ positionedĀ toĀ beĀ alongĀ theĀ lightĀ pathĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302,Ā butĀ notĀ theĀ lightĀ pathĀ ofĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304.Ā TheĀ birefringentĀ crystalĀ 308Ā isĀ configured,Ā forĀ example,Ā toĀ separateĀ incidentĀ lightĀ havingĀ randomĀ polarizationĀ directionsĀ intoĀ twoĀ orthogonallyĀ polarizedĀ lightĀ beams.Ā AĀ waveĀ plateĀ suchĀ asĀ theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā rotatesĀ aĀ polarizationĀ ofĀ incidentĀ lightĀ beamsĀ byĀ aĀ specifiedĀ numberĀ ofĀ degreesĀ inĀ aĀ particularĀ directionĀ dependingĀ onĀ theĀ compositionĀ ofĀ theĀ waveĀ plate.
FIG.Ā 4Ā isĀ aĀ diagramĀ showingĀ relativeĀ placementĀ ofĀ tubeĀ 306,Ā birefringentĀ crystalĀ 308,Ā andĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā ofĀ FIG.Ā 3.Ā InĀ particular,Ā theĀ birefringentĀ crystalĀ 308Ā isĀ positionedĀ atĀ anĀ endĀ faceĀ ofĀ theĀ tubeĀ 306Ā suchĀ thatĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308Ā coversĀ bothĀ theĀ inputĀ andĀ outputĀ opticalĀ fibers Ā 302,Ā 304Ā andĀ thereforeĀ isĀ inĀ theĀ opticalĀ pathĀ ofĀ lightĀ enteringĀ orĀ exitingĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302Ā andĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304.Ā However,Ā theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā isĀ positionedĀ onĀ topĀ ofĀ aĀ portionĀ ofĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308Ā suchĀ thatĀ theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā isĀ onlyĀ inĀ anĀ opticalĀ pathĀ ofĀ lightĀ directedĀ toĀ orĀ fromĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302Ā andĀ isĀ notĀ inĀ theĀ opticalĀ pathĀ ofĀ lightĀ directedĀ towardĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304.
ReturningĀ toĀ FIG.Ā 3,Ā theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā alsoĀ includesĀ aĀ lensĀ 312Ā positionedĀ
betweenĀ theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 308Ā andĀ aĀ FaradayĀ rotatorĀ 314.Ā TheĀ FaradayĀ rotatorĀ 314Ā isĀ anĀ opticalĀ componentĀ thatĀ rotatesĀ aĀ polarizationĀ ofĀ lightĀ passingĀ throughĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 314Ā byĀ aĀ specificĀ amountĀ inĀ responseĀ toĀ anĀ appliedĀ magneticĀ field.Ā TheĀ lensĀ 312Ā canĀ beĀ used,Ā forĀ example,Ā toĀ focusĀ oneĀ orĀ moreĀ lightĀ beamsĀ towardĀ particularĀ opticalĀ components,Ā e.g.,Ā toĀ focusĀ lightĀ onĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 314.
TheĀ integratedĀ componentĀ 300Ā alsoĀ includesĀ aĀ prismĀ 316Ā positionedĀ alongĀ anĀ opticalĀ pathĀ betweenĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 314Ā andĀ aĀ photoĀ detectorĀ 318.Ā TheĀ prismĀ 316Ā isĀ describedĀ inĀ greaterĀ detailĀ withĀ respectĀ toĀ FIG.Ā 5.
FIG.Ā 5Ā isĀ aĀ diagramĀ ofĀ theĀ prismĀ 316Ā ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ ofĀ FIG.Ā 3.Ā TheĀ prismĀ 316Ā includesĀ aĀ firstĀ endĀ surfaceĀ 502Ā facingĀ anĀ endĀ surfaceĀ ofĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 314.Ā TheĀ firstĀ endĀ surfaceĀ 502Ā ofĀ theĀ prismĀ 316Ā hasĀ aĀ partialĀ reflectiveĀ coatingĀ thatĀ reflectsĀ aĀ percentageĀ XĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ whileĀ allowingĀ 1-XĀ percentĀ toĀ passĀ throughĀ theĀ prismĀ 316.Ā InĀ someĀ implementations,Ā theĀ valueĀ ofĀ XĀ isĀ greaterĀ thanĀ 90Ā percent.
TheĀ prismĀ 316Ā alsoĀ includesĀ aĀ secondĀ endĀ surfaceĀ 504Ā facingĀ theĀ photoĀ detectorĀ 318.Ā TheĀ secondĀ endĀ surfaceĀ 504Ā isĀ configuredĀ toĀ haveĀ aĀ highĀ reflectionĀ forĀ wavelengthsĀ correspondingĀ toĀ aĀ pumpĀ sourceĀ andĀ lowĀ orĀ noĀ reflectionĀ forĀ wavelengthsĀ ofĀ theĀ opticalĀ signal.Ā ThusĀ itĀ allowsĀ theĀ opticalĀ signalsĀ reachĀ theĀ photoĀ detector,Ā butĀ preventsĀ theĀ pumpĀ signalsĀ reachĀ theĀ photoĀ detector.Ā Additionally,Ā inĀ someĀ implementations,Ā theĀ firstĀ endĀ surfaceĀ 502Ā andĀ theĀ secondĀ endĀ surfaceĀ 504Ā areĀ notĀ parallelĀ toĀ eachĀ other.Ā InĀ someĀ implementations,Ā insteadĀ ofĀ theĀ prismĀ 316,Ā aĀ differentĀ opticalĀ componentĀ canĀ beĀ used,Ā forĀ example,Ā anĀ ellipticĀ cylinderĀ withĀ aĀ thinĀ filmĀ coating.Ā TheĀ thinĀ filmĀ coatingĀ reflectsĀ aĀ portionĀ ofĀ incidentĀ lightĀ andĀ passesĀ aĀ secondĀ portionĀ ofĀ incidentĀ lightĀ toĀ theĀ photoĀ detectorĀ 318.Ā InĀ someĀ implementations,Ā theĀ coatingĀ reflectsĀ mostĀ ofĀ theĀ incidentĀ lightĀ e.g.,Ā greaterĀ thanĀ 90Ā percent.
ReturningĀ toĀ FIG.Ā 3,Ā theĀ photoĀ detectorĀ 318Ā convertsĀ receivedĀ lightĀ signalsĀ intoĀ electricalĀ signals.Ā TheĀ signalsĀ canĀ beĀ sent,Ā e.g.,Ā toĀ aĀ controllerĀ ofĀ anĀ amplifier,Ā toĀ calculateĀ aĀ powerĀ measurementĀ forĀ theĀ opticalĀ signal.Ā ForĀ example,Ā theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā canĀ beĀ positionedĀ toĀ monitorĀ anĀ inputĀ opticalĀ signalĀ powerĀ toĀ anĀ EDFA.Ā InĀ anotherĀ example,Ā theĀ integratedĀ componentĀ canĀ beĀ positionĀ toĀ monitorĀ anĀ amplifiedĀ opticalĀ signalĀ outputĀ byĀ anĀ amplificationĀ fiberĀ ofĀ theĀ EDFA.
FIG.Ā 6Ā isĀ aĀ sideĀ viewĀ 600Ā ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā ofĀ FIG.Ā 3Ā onĀ anĀ x-zĀ plane.Ā FIG.Ā 7Ā isĀ aĀ topĀ viewĀ 700Ā ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā ofĀ FIG.Ā 3Ā onĀ anĀ x-yĀ plane.Ā AsĀ shownĀ inĀ FIGS.Ā 6Ā andĀ 7,Ā theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā includesĀ tubeĀ 306Ā holdingĀ anĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ andĀ anĀ outputĀ opticalĀ fiber,Ā birefringentĀ crystalĀ 308,Ā halfĀ waveĀ plateĀ 310,Ā lensĀ 312,Ā faradayĀ rotatorĀ 314,Ā prismĀ 316,Ā andĀ photoĀ detectorĀ 318.Ā AsĀ shownĀ inĀ theĀ sideĀ viewĀ 600,Ā theĀ birefringentĀ crystalĀ 308Ā andĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā areĀ notĀ parallelĀ toĀ theĀ endĀ faceĀ ofĀ theĀ tubeĀ orĀ toĀ theĀ z-axis.Ā Additionally,Ā theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā isĀ shownĀ asĀ positionedĀ suchĀ thatĀ lightĀ fromĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ passesĀ throughĀ theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā butĀ lightĀ directedĀ
towardĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ doesĀ notĀ passĀ throughĀ theĀ waveĀ plateĀ 310.
FIG.Ā 8Ā isĀ aĀ sideĀ viewĀ 800Ā ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā ofĀ FIG.Ā 3Ā onĀ theĀ x-zĀ planeĀ showingĀ polarizationĀ states.Ā InĀ particular,Ā theĀ polarizationĀ statesĀ areĀ shownĀ forĀ lightĀ beamsĀ passingĀ fromĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302Ā toĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304.
AĀ lightĀ beam,Ā e.g.,Ā anĀ opticalĀ signalĀ havingĀ oneĀ orĀ moreĀ wavelength,Ā entersĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā throughĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302.Ā TheĀ lightĀ beamĀ canĀ beĀ randomlyĀ polarized.Ā AfterĀ theĀ lightĀ beamĀ exitsĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302,Ā theĀ lightĀ beamĀ passesĀ throughĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308.
TheĀ birefringentĀ crystalĀ 308Ā separatesĀ theĀ opticalĀ beamĀ intoĀ aĀ firstĀ lightĀ beamĀ havingĀ aĀ firstĀ polarizationĀ directionĀ andĀ aĀ secondĀ lightĀ beamĀ havingĀ aĀ secondĀ polarizationĀ directionĀ whereĀ theĀ respectiveĀ polarizationĀ directionsĀ areĀ orthogonal,Ā asĀ illustratedĀ byĀ boxĀ 802Ā showingĀ theĀ polarizationĀ stateĀ andĀ locationĀ forĀ theĀ twoĀ beamsĀ relativeĀ toĀ aĀ cross-sectionĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā followingĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308.Ā AsĀ shownĀ inĀ boxĀ 802,Ā theĀ lightĀ beamsĀ haveĀ beenĀ separatedĀ inĀ theĀ upperĀ pathĀ alongĀ theĀ y-axis.
TheĀ firstĀ andĀ secondĀ lightĀ beamsĀ areĀ locatedĀ inĀ theĀ upperĀ portionĀ ofĀ aĀ crossĀ sectionĀ ofĀ theĀ integratedĀ deviceĀ andĀ thereforeĀ passĀ throughĀ theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā afterĀ exitingĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308.Ā TheĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā rotatesĀ theĀ polarizationĀ ofĀ eachĀ lightĀ beamĀ byĀ 45Ā degreesĀ clockwiseĀ asĀ illustratedĀ byĀ boxĀ 804.Ā TheĀ firstĀ andĀ secondĀ lightĀ beamsĀ passĀ throughĀ theĀ lensĀ 312Ā withoutĀ anyĀ changeĀ inĀ polarizationĀ asĀ theĀ firstĀ andĀ secondĀ lightĀ beamsĀ areĀ directedĀ towardĀ FaradayĀ rotatorĀ 314.Ā TheĀ FaradayĀ rotatorĀ rotatesĀ theĀ polarizationĀ directionĀ ofĀ bothĀ theĀ firstĀ lightĀ beamĀ andĀ theĀ secondĀ lightĀ beamĀ counter-clockwiseĀ byĀ 22.5Ā degreesĀ asĀ illustratedĀ byĀ boxĀ 806.
TheĀ firstĀ andĀ secondĀ lightĀ beamsĀ exitingĀ fromĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 314Ā areĀ directedĀ towardĀ theĀ prismĀ 316.Ā TheĀ prismĀ 316Ā hasĀ aĀ filmĀ coatingĀ thatĀ passesĀ aĀ firstĀ portionĀ ofĀ theĀ lightĀ beamsĀ whileĀ allowingĀ secondĀ portionĀ toĀ reflect.Ā TheĀ firstĀ portionĀ passesĀ throughĀ theĀ prismĀ 316Ā withĀ theĀ sameĀ polarizationĀ directionsĀ andĀ isĀ focusedĀ onĀ theĀ photoĀ detectorĀ 318.Ā ForĀ example,Ā theĀ passedĀ portionĀ canĀ beĀ aĀ smallĀ portionĀ ofĀ theĀ lightĀ beamsĀ incidentĀ onĀ theĀ prismĀ 316.Ā TheĀ lightĀ detectedĀ byĀ theĀ photoĀ detectorĀ 318Ā canĀ beĀ used,Ā e.g.,Ā byĀ aĀ controllerĀ ofĀ anĀ EDFA,Ā toĀ measureĀ overallĀ opticalĀ signalĀ power.
TheĀ secondĀ portionĀ ofĀ theĀ lightĀ beamsĀ areĀ reflectedĀ fromĀ theĀ prismĀ 316Ā relativeĀ toĀ theĀ y-axisĀ andĀ haveĀ theĀ sameĀ polarizationĀ directionsĀ butĀ aĀ relativeĀ locationĀ mirroredĀ toĀ theĀ lowerĀ pathĀ ofĀ theĀ crossĀ section.Ā TheĀ reflectedĀ lightĀ beamsĀ passĀ backĀ throughĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 314Ā whereĀ theĀ polarizationĀ directionsĀ areĀ furtherĀ rotatedĀ byĀ 22.5Ā degreesĀ counter-clockwiseĀ asĀ illustratedĀ byĀ boxĀ 808Ā showingĀ bothĀ polarizationĀ directionsĀ andĀ locationsĀ forĀ theĀ reflectedĀ lightĀ beams.
TheĀ reflectedĀ lightĀ beamsĀ passĀ throughĀ theĀ lensĀ 312Ā withoutĀ aĀ changeĀ inĀ polarizationĀ directionĀ andĀ areĀ thenĀ incidentĀ onĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308Ā where,Ā becauseĀ ofĀ theĀ respectiveĀ locationsĀ andĀ polarizationĀ directions,Ā theĀ twoĀ reflectedĀ lightĀ beamsĀ areĀ mergedĀ
intoĀ oneĀ beamĀ exitingĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308.Ā TheĀ mergedĀ lightĀ beamĀ thenĀ entersĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304Ā andĀ exitsĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300.
FIG.Ā 9Ā isĀ aĀ sideĀ viewĀ 900Ā ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā ofĀ FIG.Ā 3Ā onĀ theĀ x-zĀ planeĀ showingĀ polarizationĀ states.Ā InĀ particular,Ā theĀ polarizationĀ statesĀ areĀ shownĀ forĀ lightĀ beamsĀ passingĀ fromĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304Ā towardĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302,Ā i.e.,Ā travelingĀ inĀ aĀ reverseĀ direction.Ā However,Ā asĀ illustratedĀ below,Ā theĀ lightĀ beamĀ inputĀ toĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304Ā isĀ blockedĀ orĀ greatlyĀ attenuated,Ā e.g.,Ā byĀ 10Ā dBĀ orĀ greater,Ā toĀ limitĀ lightĀ exitingĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302.
AĀ lightĀ beam,Ā e.g.,Ā havingĀ opticalĀ signalsĀ atĀ oneĀ orĀ moreĀ wavelength,Ā entersĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā throughĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304.Ā TheĀ lightĀ beamĀ canĀ beĀ randomlyĀ polarized.Ā AfterĀ theĀ lightĀ beamĀ exitsĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304,Ā theĀ lightĀ beamĀ passesĀ throughĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308.
TheĀ birefringentĀ crystalĀ 308Ā separatesĀ theĀ opticalĀ beamĀ intoĀ aĀ firstĀ lightĀ beamĀ havingĀ aĀ firstĀ polarizationĀ directionĀ andĀ aĀ secondĀ lightĀ beamĀ havingĀ aĀ secondĀ polarizationĀ directionĀ whereĀ theĀ respectiveĀ polarizationĀ directionsĀ areĀ orthogonal,Ā asĀ illustratedĀ byĀ boxĀ 902Ā showingĀ theĀ polarizationĀ stateĀ andĀ locationĀ forĀ theĀ twoĀ beamsĀ relativeĀ toĀ aĀ cross-sectionĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā followingĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308.Ā AsĀ shownĀ inĀ boxĀ 902,Ā theĀ lightĀ beamsĀ haveĀ beenĀ separatedĀ inĀ theĀ lowerĀ pathĀ alongĀ theĀ y-axis.
TheĀ firstĀ andĀ secondĀ lightĀ beamsĀ areĀ locatedĀ inĀ theĀ lowerĀ portionĀ ofĀ aĀ crossĀ sectionĀ ofĀ theĀ integratedĀ deviceĀ andĀ thereforeĀ doĀ notĀ passĀ throughĀ theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310Ā afterĀ exitingĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308.Ā TheĀ lightĀ beamsĀ passĀ throughĀ theĀ lensĀ 312Ā withoutĀ changeĀ inĀ polarizationĀ directionĀ andĀ thenĀ passĀ throughĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 316.Ā UponĀ passingĀ throughĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 316Ā theĀ polarizationĀ directionsĀ areĀ rotatedĀ 22.5Ā degreesĀ counter-clockwiseĀ asĀ illustratedĀ byĀ boxĀ 904.
TheĀ lightĀ beamsĀ exitingĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 314Ā areĀ thenĀ incidentĀ onĀ theĀ prismĀ 316.Ā AĀ firstĀ portionĀ ofĀ theĀ lightĀ beamsĀ isĀ passedĀ throughĀ theĀ prismĀ 316Ā whileĀ aĀ secondĀ portionĀ isĀ reflected.Ā However,Ā dueĀ toĀ theĀ outputĀ fiberĀ 304Ā positionĀ relativeĀ toĀ theĀ lensĀ opticĀ axisĀ andĀ theĀ prismĀ 316Ā wedgeĀ angleĀ direction,Ā theĀ firstĀ portionĀ isĀ directedĀ byĀ theĀ prismĀ 316Ā toĀ exitĀ atĀ anĀ angleĀ thatĀ doesĀ notĀ provideĀ inputĀ toĀ theĀ photoĀ detectorĀ 318Ā orĀ providesĀ aĀ veryĀ smallĀ amountĀ toĀ beĀ detectedĀ byĀ theĀ photoĀ detectorĀ 318.
TheĀ reflectedĀ lightĀ beamsĀ ofĀ theĀ secondĀ portionĀ areĀ reflectedĀ toĀ theĀ upperĀ pathĀ ofĀ theĀ cross-sectionĀ ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300.Ā PassingĀ backĀ throughĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 314,Ā theĀ polarizationĀ directionsĀ areĀ rotatedĀ byĀ aĀ furtherĀ 22.5Ā degreesĀ counter-clockwiseĀ resultingĀ inĀ positiveĀ andĀ negativeĀ 45Ā degreeĀ polarizationĀ directions,Ā respectivelyĀ asĀ illustratedĀ byĀ boxĀ 906.Ā TheĀ reflectedĀ lightĀ beamsĀ exitingĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 314Ā passĀ throughĀ theĀ lensĀ 312Ā withoutĀ changingĀ polarizationĀ directionĀ orĀ relativeĀ locationĀ inĀ theĀ cross-sectionĀ andĀ exitĀ theĀ lensĀ 312Ā towardĀ theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310.Ā AfterĀ passingĀ throughĀ theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310,Ā theĀ polarizationĀ directionĀ ofĀ eachĀ reflectedĀ lightĀ beamĀ isĀ rotatedĀ byĀ
45Ā degreesĀ counter-clockwiseĀ suchĀ thatĀ theĀ twoĀ lightĀ beamsĀ againĀ haveĀ verticalĀ andĀ horizontalĀ polarizationĀ directions,Ā respectively,Ā asĀ shownĀ byĀ boxĀ 908.
TheĀ reflectedĀ lightĀ beamsĀ enterĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308.Ā BecauseĀ ofĀ theĀ relativeĀ positionĀ andĀ theĀ polarizationĀ directions,Ā theĀ lightĀ beamsĀ areĀ notĀ combinedĀ byĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308.Ā Instead,Ā theyĀ areĀ furtherĀ separatedĀ suchĀ thatĀ theĀ exitĀ pathsĀ areĀ notĀ incidentĀ onĀ theĀ endĀ pointĀ ofĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302.Ā Thus,Ā theĀ lightĀ beamsĀ areĀ notĀ passedĀ fromĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304Ā toĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 306.
FIG.Ā 10Ā isĀ aĀ sideĀ viewĀ 1000Ā ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā ofĀ FIG.Ā 3Ā showingĀ aĀ pathĀ fromĀ theĀ inputĀ fiberĀ 302Ā toĀ theĀ photoĀ detectorĀ 318.Ā LightĀ enteringĀ theĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 302Ā isĀ ableĀ toĀ passĀ throughĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308,Ā theĀ halfĀ waveĀ plateĀ 310,Ā theĀ lensĀ 312,Ā andĀ theĀ FaradayĀ rotatorĀ 314.Ā AĀ portionĀ passesĀ throughĀ theĀ prismĀ 316Ā dependingĀ onĀ aĀ specifiedĀ transmissionĀ rateĀ ofĀ theĀ prismĀ 316Ā whileĀ theĀ remainingĀ portionĀ isĀ reflectedĀ (notĀ shown)Ā .Ā TheĀ portionĀ thatĀ passesĀ throughĀ theĀ prismĀ 316Ā isĀ directedĀ toĀ theĀ photoĀ detectorĀ 318.Ā TheĀ photoĀ detectorĀ 318Ā convertsĀ incidentĀ lightĀ toĀ electricalĀ current,Ā whichĀ canĀ beĀ usedĀ e.Ā g.,Ā byĀ anĀ EDFAĀ toĀ determineĀ aĀ powerĀ ofĀ theĀ lightĀ beamĀ enteringĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300.
FIG.Ā 11Ā isĀ aĀ sideĀ viewĀ 1100Ā ofĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā ofĀ FIG.Ā 3Ā showingĀ aĀ pathĀ fromĀ theĀ outputĀ fiberĀ 304Ā toĀ theĀ photoĀ detectorĀ 318.Ā LightĀ enteringĀ theĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 304Ā isĀ ableĀ toĀ passĀ throughĀ theĀ birefringentĀ crystalĀ 308,Ā theĀ lensĀ 312,Ā andĀ FaradayĀ rotatorĀ 314.Ā AĀ portionĀ passesĀ throughĀ theĀ prismĀ 316Ā dependingĀ onĀ aĀ specifiedĀ transmissionĀ rateĀ ofĀ theĀ prismĀ 316Ā whileĀ theĀ remainingĀ portionĀ isĀ reflectedĀ (notĀ shown)Ā .Ā However,Ā theĀ portionĀ passingĀ throughĀ theĀ prismĀ 316Ā isĀ nowĀ routedĀ suchĀ thatĀ veryĀ littleĀ ofĀ theĀ lightĀ isĀ ableĀ toĀ reachĀ theĀ photoĀ detectorĀ 318.Ā ForĀ example,Ā inĀ someĀ implementations,Ā theĀ electricalĀ currentĀ generatedĀ byĀ theĀ portionĀ ofĀ theĀ lightĀ incidentĀ onĀ theĀ photoĀ detectorĀ 118Ā originatingĀ fromĀ theĀ inputĀ opticalĀ portĀ 302Ā isĀ 10Ā timesĀ higherĀ thanĀ theĀ electricalĀ currentĀ generatedĀ byĀ theĀ portionĀ ofĀ theĀ lightĀ incidentĀ onĀ theĀ photoĀ detectorĀ 118Ā originatingĀ fromĀ theĀ outputĀ opticalĀ portĀ 304.Ā ThisĀ providesĀ uni-directionĀ ofĀ theĀ photoĀ detectorĀ response.
FIG.Ā 12Ā isĀ aĀ diagramĀ ofĀ anĀ exampleĀ oneĀ stageĀ EDFAĀ 1200Ā includingĀ anĀ outputĀ monitor.Ā EDFAĀ 1200Ā includeĀ anĀ inputĀ opticalĀ fiberĀ 1202Ā providingĀ anĀ inputĀ opticalĀ signalĀ toĀ anĀ integratedĀ WDMĀ andĀ isolatorĀ 1204.Ā AĀ pumpĀ sourceĀ 1206Ā providesĀ aĀ pumpĀ lightĀ toĀ theĀ integratedĀ WDMĀ andĀ isolatorĀ 1204Ā suchĀ thatĀ theĀ WDMĀ combinesĀ theĀ inputĀ opticalĀ signalĀ andĀ theĀ pumpĀ lightĀ andĀ outputsĀ theĀ combinedĀ opticalĀ signalĀ toĀ anĀ amplifierĀ fiberĀ 1208.Ā TheĀ amplifierĀ fiberĀ 1208,Ā e.g.,Ā andĀ EDF,Ā outputsĀ anĀ amplifiedĀ opticalĀ signalĀ toĀ anĀ integratedĀ componentĀ 1210Ā providingĀ isolator,Ā tap,Ā andĀ photoĀ detectorĀ functions.Ā TheĀ integratedĀ componentĀ 1210Ā isĀ similarĀ toĀ theĀ integratedĀ componentĀ 300Ā describedĀ above.Ā TheĀ integratedĀ componentĀ providesĀ outputĀ monitoringĀ ofĀ theĀ amplifiedĀ opticalĀ signalĀ priorĀ toĀ theĀ amplifiedĀ outputĀ opticalĀ signalĀ exitingĀ theĀ EDFAĀ 1200Ā fromĀ anĀ outputĀ opticalĀ fiberĀ 1212.
WhileĀ thisĀ specificationĀ containsĀ manyĀ specificĀ implementationĀ details,Ā theseĀ shouldĀ notĀ beĀ construedĀ asĀ limitationsĀ onĀ theĀ scopeĀ ofĀ anyĀ inventionsĀ orĀ ofĀ whatĀ mayĀ beĀ claimed,Ā butĀ ratherĀ asĀ descriptionsĀ ofĀ featuresĀ specificĀ toĀ particularĀ embodimentsĀ ofĀ particularĀ inventions.Ā CertainĀ featuresĀ thatĀ areĀ describedĀ inĀ thisĀ specificationĀ inĀ theĀ contextĀ ofĀ separateĀ embodimentsĀ canĀ alsoĀ beĀ implementedĀ inĀ combinationĀ inĀ aĀ singleĀ embodiment.Ā Conversely,Ā variousĀ featuresĀ thatĀ areĀ describedĀ inĀ theĀ contextĀ ofĀ aĀ singleĀ embodimentĀ canĀ alsoĀ beĀ implementedĀ inĀ multipleĀ embodimentsĀ separatelyĀ orĀ inĀ anyĀ suitableĀ subcombination.Ā Moreover,Ā althoughĀ featuresĀ mayĀ beĀ describedĀ aboveĀ asĀ actingĀ inĀ certainĀ combinationsĀ andĀ evenĀ initiallyĀ claimedĀ asĀ such,Ā oneĀ orĀ moreĀ featuresĀ fromĀ aĀ claimedĀ combinationĀ canĀ inĀ someĀ casesĀ beĀ excisedĀ fromĀ theĀ combination,Ā andĀ theĀ claimedĀ combinationĀ mayĀ beĀ directedĀ toĀ aĀ subcombinationĀ orĀ variationĀ ofĀ aĀ subcombination.
Similarly,Ā whileĀ operationsĀ areĀ depictedĀ inĀ theĀ drawingsĀ inĀ aĀ particularĀ order,Ā thisĀ shouldĀ notĀ beĀ understoodĀ asĀ requiringĀ thatĀ suchĀ operationsĀ beĀ performedĀ inĀ theĀ particularĀ orderĀ shownĀ orĀ inĀ sequentialĀ order,Ā orĀ thatĀ allĀ illustratedĀ operationsĀ beĀ performed,Ā toĀ achieveĀ desirableĀ results.Ā InĀ certainĀ circumstances,Ā multitaskingĀ andĀ parallelĀ processingĀ mayĀ beĀ advantageous.Ā Moreover,Ā theĀ separationĀ ofĀ variousĀ systemĀ componentsĀ inĀ theĀ embodimentsĀ describedĀ aboveĀ shouldĀ notĀ beĀ understoodĀ asĀ requiringĀ suchĀ separationĀ inĀ allĀ embodiments,Ā andĀ itĀ shouldĀ beĀ understoodĀ thatĀ theĀ describedĀ programĀ componentsĀ andĀ systemsĀ canĀ generallyĀ beĀ integratedĀ togetherĀ inĀ aĀ singleĀ softwareĀ productĀ orĀ packagedĀ intoĀ multipleĀ softwareĀ products.
Thus,Ā particularĀ embodimentsĀ ofĀ theĀ subjectĀ matterĀ haveĀ beenĀ described.Ā OtherĀ embodimentsĀ areĀ withinĀ theĀ scopeĀ ofĀ theĀ followingĀ claims.Ā InĀ someĀ cases,Ā theĀ actionsĀ recitedĀ inĀ theĀ claimsĀ canĀ beĀ performedĀ inĀ aĀ differentĀ orderĀ andĀ stillĀ achieveĀ desirableĀ results.Ā InĀ addition,Ā theĀ processesĀ depictedĀ inĀ theĀ accompanyingĀ figuresĀ doĀ notĀ necessarilyĀ requireĀ theĀ particularĀ orderĀ shown,Ā orĀ sequentialĀ order,Ā toĀ achieveĀ desirableĀ results.Ā InĀ certainĀ implementations,Ā multitaskingĀ andĀ parallelĀ processingĀ mayĀ beĀ advantageous.