專利名稱：低偏振度的喇曼放大器泵浦源結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種低偏振度的喇曼放大器泵浦源結(jié)構(gòu)。屬于喇曼光纖放大器偏振相關(guān)增益的技術(shù)。
背景技術(shù)：
喇曼放大器的工作機(jī)理不是能級(jí)躍遷，而是受激喇曼散射效應(yīng)，信號(hào)放大的過(guò)程實(shí)際上就是信號(hào)光場(chǎng)與泵浦光激發(fā)的受激喇曼散射場(chǎng)之間的相互作用。這種相互作用嚴(yán)重依賴于兩個(gè)光場(chǎng)之間的偏振關(guān)系。當(dāng)信號(hào)光場(chǎng)與散射光場(chǎng)的偏振方向垂直時(shí)，信號(hào)光不能有效放大；當(dāng)兩者的偏振化方向平行時(shí)，則信號(hào)光能夠獲得最大限度的放大；其他的偏振關(guān)系獲得放大作用處于前兩者之間。受激喇曼散射光場(chǎng)的偏振化方向與泵浦光的偏振方向相同，因此，信號(hào)光的喇曼增益的偏振相關(guān)性主要是由泵浦光的偏振特性引起的。為了克服或減小信號(hào)光的喇曼增益的偏振相關(guān)性，必須對(duì)喇曼泵浦源進(jìn)行消偏處理。
在分布式喇曼放大器中，增益介質(zhì)就是傳輸光纖本身。傳輸光纖接近理想的圓柱波導(dǎo)，其消偏能力比較小，不能滿足商用化的要求，特別是前向泵浦的喇曼放大器，增益為10dB時(shí)，偏振相關(guān)增益(PDG)高于0.5dB，因此必須找出有效的方法來(lái)減小偏振態(tài)的影響。
傳統(tǒng)的方案是通過(guò)同一波長(zhǎng)上采用兩個(gè)激光器，通過(guò)偏振耦合使得增益介質(zhì)中相互垂直的兩個(gè)電場(chǎng)方向的泵浦功率大致相等。這種方法增加了激光器的個(gè)數(shù)，同組的兩個(gè)激光器輸出功率不同，也會(huì)使PDG增大，同時(shí)PDG的減少還受到泵浦光輸出消光比的限制。經(jīng)檢索關(guān)于45°消偏熔接技術(shù)雖有報(bào)導(dǎo)如美國(guó)專利5,881,185，申請(qǐng)日是1999年5月9日。該專利描述的僅是制作消偏技術(shù)的方法，并沒(méi)有談及在喇曼放大器泵浦源結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用，更沒(méi)有談及兩級(jí)消偏。
技術(shù)方案本實(shí)用新型的目的是提出一種利用兩段保偏光纖(PMF)的高雙折射，通過(guò)45°消偏熔接，能夠同時(shí)完成兩個(gè)或者多個(gè)泵浦激光器的合波與消偏，很好的解決喇曼放大器的增益偏振相關(guān)(PDG)問(wèn)題。
本實(shí)用新型的低偏振度的喇曼放大器泵浦源的結(jié)構(gòu)，包括大功率激光器、偏振合波器、波分復(fù)用器及匹配的連接光纖，在偏振合波器之后的連接光纖部分設(shè)有用兩段保偏光纖45°消偏熔接的消偏器，兩段保偏光纖的長(zhǎng)度L1和L2即要滿足對(duì)快軸光與慢軸光的光程差大于光源的相干長(zhǎng)度，又要滿足快軸光與慢軸光的光程差之差也大于光源的相干長(zhǎng)度。
所述的喇曼放大器泵浦源結(jié)構(gòu)，如果采用相同的保偏光纖，兩段保偏光纖的長(zhǎng)度L2＝2L1。
所述的喇曼放大器泵浦源結(jié)構(gòu)，可在偏振合波器和波分復(fù)用器之間設(shè)置保偏光纖消偏熔接的消偏器；也可在波分復(fù)用器的后面設(shè)置保偏光纖消偏熔接的消偏器。當(dāng)在偏振合波器和波分復(fù)用器之間設(shè)置保偏光纖消偏熔接的消偏器時(shí)，設(shè)兩級(jí)保偏光纖消偏熔接的消偏器最佳。
本實(shí)用新型采用45°消偏熔接技術(shù)用于減小喇曼放大器的泵浦源PDG，其優(yōu)勢(shì)在于1、同組波長(zhǎng)不需要采用兩個(gè)激光器。
2、消偏器放在偏振合波器的后面時(shí)，同時(shí)完成了兩個(gè)泵浦激光器的合波與消偏，如圖2所示。
3、消偏器放在WDM后面時(shí)，則能夠同時(shí)完成多個(gè)泵浦激光器的合波與消偏。


圖1保偏光纖消偏熔接的消偏器PMF組成示意圖，圖2是本實(shí)用新型當(dāng)消偏器放在偏振合波器的后面時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是消偏器放在WDM的后面時(shí)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是傳統(tǒng)的消偏方案。圖中L1和L2代表保偏光纖的長(zhǎng)度，LD1-LD4是激光器，λ1-λ4是各激光器的波長(zhǎng)，PBC是偏振合波器，Depolarizer是兩段45°消偏熔接的保偏光纖消偏器，WDM是波分復(fù)用器。
具體實(shí)施方式
消偏器由兩段保偏光纖45°熔接的PMF組成，如圖1利用瓊斯矩陣對(duì)消偏器的傳輸特性進(jìn)行理論分析得出當(dāng)兩段包偏光纖的長(zhǎng)度(相同的兩段光纖)滿足(1)式時(shí)，輸出光的偏振度DOP最小 滿足式(1)后得出輸出泵浦光的相干度為DOP＝|cos(2θ)cos(2θp)| (2)式中θp為入射線偏光的偏振方向與第一段保偏光纖慢軸的夾角；θ為兩段保偏光纖慢軸的夾角；當(dāng)θ或θp為45°時(shí)，DOP為0。
傳統(tǒng)的消偏方案如圖4是同一波長(zhǎng)采用兩個(gè)偏振方向垂直的兩個(gè)激光器來(lái)減小喇曼放大器的偏振相關(guān)益，這種方案增加了激光器的個(gè)數(shù)，而且同組的兩個(gè)激光器輸出功率不同，也會(huì)使PDG增大，同時(shí)PDG的減少還受到泵浦光輸出消光比的限制。
采用45°消偏熔接技術(shù)用于減小喇曼放大器的PDG，如圖1兩段45°消偏熔接的保偏光纖作為消偏器連接于光纖中，兩段保偏光纖的長(zhǎng)度L1和L2不僅要滿足快軸光與慢軸光的光程差大于光源的相干長(zhǎng)度，而且要滿足快軸光與慢軸光的光程差之差也要大于光源的相干長(zhǎng)度。如果采用兩段相同的保偏光纖，兩段保偏光纖的長(zhǎng)度L2＝2L1是最佳方案。
可以在偏振合波器和波分復(fù)用器之間設(shè)置由兩段保偏光纖PMF通過(guò)雙45°消偏熔接的消偏器。若偏振合波器(PBC)的輸出端是保偏光纖，將此輸出端與消偏器的輸入端再經(jīng)過(guò)45°消偏熔接，這種雙45°消偏結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步減少DOP，降低對(duì)熔接精度的要求。若偏振合波器(PBC)的輸出端是普通單模光纖(SMF)，接上消偏器也能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)波長(zhǎng)的同時(shí)消偏，如圖2所示。
也可以在波分復(fù)用器的后面放由兩段保偏光纖通過(guò)45°消偏熔接的消偏器。消偏器放在WDM的后面時(shí)，只需要一級(jí)消偏器就能夠完成四個(gè)泵浦激光器的合波與消偏，如圖3所示。
實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)PBC輸出端為保偏光纖時(shí)，通過(guò)雙45°消偏熔接獲得的消偏效果比輸出端為普通單模光纖時(shí)要好。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選擇合適的光纖長(zhǎng)度，通過(guò)雙消偏熔接，將輸出泵浦光的偏振度(DOP)減小至15％左右，喇曼放大器的偏振相關(guān)增益減小為0.13dB(前向泵浦和后向泵浦)。
本實(shí)用新型的核心是利用保偏光纖(PMF)對(duì)喇曼放大器泵浦源消偏的技術(shù)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是采用雙45°PMF消偏熔接技術(shù)減小喇曼泵浦源的偏振度。消偏器放在偏振合波器的后面，可同時(shí)完成兩個(gè)泵浦激光器的消偏；消偏器放在WDM后面，則能夠同時(shí)完成多個(gè)泵浦激光器的消偏。因此，凡是將雙45°PMF消偏熔接技術(shù)應(yīng)用于喇曼光纖放大器消偏，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種低偏振度的喇曼放大器泵浦源結(jié)構(gòu)，包括大功率激光器、偏振合波器、波分復(fù)用器及匹配的連接光纖，其特征是在偏振合波器之后的連接光纖部分設(shè)有用兩段保偏光纖45°消偏熔接的消偏器，兩段保偏光纖的長(zhǎng)度L1和L2即要滿足對(duì)快軸光和慢軸光的光程差大于光源的相干長(zhǎng)度，又要滿足對(duì)快軸光與慢軸光的光程差之差也大于光源的相干長(zhǎng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的喇曼放大器泵浦源結(jié)構(gòu)，其特征是如果采用相同的保偏光纖，兩段保偏光纖的長(zhǎng)度L2＝2L1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的喇曼放大器泵浦源結(jié)構(gòu)，其特征是在偏振合波器和波分復(fù)用器之間設(shè)置保偏光纖消偏熔接的消偏器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的喇曼放大器泵浦源結(jié)構(gòu)，其特征是在波分復(fù)用器的后面設(shè)置保偏光纖消偏熔接的消偏器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的喇曼放大器泵浦源結(jié)構(gòu)，其特征是在偏振合波器和波分復(fù)用器之間設(shè)置保偏光纖消偏熔接的消偏器時(shí)，設(shè)兩級(jí)保偏光纖消偏熔接的消偏器。
專利摘要本實(shí)用新型的低偏振度的喇曼放大器泵浦源的結(jié)構(gòu),包括大功率激光器、偏振合波器、波分復(fù)用器及匹配的連接光纖,在偏振合波器之后的連接光纖部分設(shè)有用兩段保偏光纖45°消偏熔接的消偏器,兩段保偏光纖的長(zhǎng)度L1和L2即要滿足對(duì)快軸光與慢軸光的光程差大于光源的相干長(zhǎng)度,又要滿足快軸光與慢軸光的光程差之差也大于光源的相干長(zhǎng)度。如果采用相同的保偏光纖,兩段保偏光纖的長(zhǎng)度L2=2L1。保偏光纖消偏熔接的消偏器可在偏振合波器和波分復(fù)用器之間設(shè)置,也可在波分復(fù)用器的后面設(shè)置。當(dāng)在偏振合波器和波分復(fù)用器之間設(shè)置時(shí),設(shè)兩級(jí)保偏光纖消偏熔接的消偏器最佳。
文檔編號(hào)H01S3/091GK2518247SQ01273528
公開(kāi)日2002年10月23日 申請(qǐng)日期2001年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月26日
發(fā)明者印新達(dá), 楊滔滔 申請(qǐng)人:武漢郵電科學(xué)研究院