專利名稱：S波段分立式喇曼光纖放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖放大器，特別是在S波段上分立式的、喇曼光纖的放大器，它由泵浦模塊和增益模塊組成，該分立式喇曼光纖放大器波長(zhǎng)范圍寬，增益平坦，噪聲系數(shù)低，增益抖動(dòng)小，可廣泛用于局域網(wǎng)和主干網(wǎng)，屬于光纖通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光纖通信由于其容量大、噪聲低、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為干線傳輸?shù)闹渭夹g(shù)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其他新數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的飛速發(fā)展，信息傳輸?shù)娜萘考眲∨蛎洝榱四鼙ＷC更大信息量的傳輸，就需采用光時(shí)分復(fù)用(OTDM)技術(shù)和密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)，但在這樣的高速傳輸系統(tǒng)中，光纖中的衰耗、色散、非線性、偏振模色散(PMD)等特性將嚴(yán)重影響傳輸信號(hào)的質(zhì)量。系統(tǒng)的光信噪比(OSNR)、色散、非線性作用和偏振模色散等關(guān)鍵問(wèn)題尚待解決；所以開(kāi)辟新的信號(hào)傳輸波段和研制新波段的光纖放大器就成為當(dāng)前光通信領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，通信波段可以從C(1525nm～1562nm)波段擴(kuò)展到L(1570nm～1610nm)波段甚至S(1485nm-1525nm)波段。采用增益位移技術(shù)的EDFA在C+L波段約80nm帶寬內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)比較平坦的增益，而對(duì)于具有更好的光纖損耗和色散特性的S波段，EDFA則無(wú)能為力。
近來(lái)由于大功率的泵浦激光器技術(shù)的日趨成熟，喇曼光纖放大技術(shù)重新興起，其放大信號(hào)光的波段隨泵浦光波長(zhǎng)的改變而改變，因此選擇合適波長(zhǎng)的泵浦光就可以對(duì)任何需要波段的信號(hào)進(jìn)行放大。如果同時(shí)采用多個(gè)波長(zhǎng)的光泵浦和插入增益平坦濾波器，還可以在非常寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)得到平坦的喇曼增益。當(dāng)泵浦光波長(zhǎng)選為1400nm-1430nm時(shí)，就可以對(duì)S波段的信號(hào)光進(jìn)行放大，因此采用喇曼光纖放大器對(duì)S波段信號(hào)光進(jìn)行放大，成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利目的是在于公開(kāi)一種S波段分立式喇曼光纖放大器，它由泵浦模塊和增益模塊組成，其波長(zhǎng)范圍寬，增益平坦，噪聲系數(shù)低，增益抖動(dòng)小，可廣泛用于光纖通信領(lǐng)域以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的系統(tǒng)的光信噪比(OSNR)、色散、非線性作用和偏振模色散等關(guān)鍵問(wèn)題。
本發(fā)明的技術(shù)方案S波段分立式喇曼光纖放大器，它包括增益模塊和泵浦模塊，增益模塊包括光隔離器、波分復(fù)用器WDM、色散補(bǔ)償光纖模塊DCF、波分復(fù)用器WDM，泵浦模塊包括光隔離器、泵浦合波器、級(jí)聯(lián)喇曼激光器、半導(dǎo)體激光器；其特點(diǎn)在于信號(hào)光依次通過(guò)S波段光隔離器、波分復(fù)用器WDM、色散補(bǔ)償光纖模塊DCF、波分復(fù)用器WDM；泵浦光、通過(guò)泵浦合波器進(jìn)入S波段光隔離器入波分復(fù)用器WDM，泵浦光對(duì)信號(hào)進(jìn)行背向放大，放大后信號(hào)光由波分復(fù)用器WDM輸出，該放大器采用斜率色散補(bǔ)償光纖做放大器的增益介質(zhì)。
本發(fā)明的有益效果我們所發(fā)明設(shè)計(jì)的S波段喇曼光纖放大器增益高、帶寬寬，增益在1485-1525nm波段，穩(wěn)定性好、噪聲指數(shù)低，它拓寬了光纖通信系統(tǒng)的帶寬，可以大大增加DWDM系統(tǒng)的信道和容量，并且具有能與通信光纖集成的優(yōu)良特點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)和主干網(wǎng)等眾多光纖通信系統(tǒng)。


圖1.S波段分立式喇曼光纖放大器結(jié)構(gòu)示意2.放大器的增益效果中1.S波段光隔離器 2.波分復(fù)用器(WDM) 3.色散補(bǔ)償光纖模塊(DCF) 4.波分復(fù)用器(WDM) 5.S波段光隔離器 6.泵浦合波器 7.喇曼光纖激光器 8.半導(dǎo)體激光器具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明S波段分立式喇曼光纖放大器，它包括增益模塊和泵浦模塊，增益模塊包括光隔離器1、波分復(fù)用器WDM2、色散補(bǔ)償光纖模塊DCF、波分復(fù)用器WDM4，泵浦模塊包括光隔離器5、泵浦合波器6、級(jí)聯(lián)喇曼激光器7、半導(dǎo)體激光器8；其特征在于信號(hào)光依次通過(guò)S波段光隔離器1、波分復(fù)用器WDM2、色散補(bǔ)償光纖模塊DCF、波分復(fù)用器WDM4；泵浦光7、8通過(guò)泵浦合波器6進(jìn)入S波段光隔離器5，進(jìn)入波分復(fù)用器WDM4，泵浦光對(duì)信號(hào)進(jìn)行背向放大，放大后信號(hào)光由波分復(fù)用器WDM4輸出，該放大器采用斜率色散補(bǔ)償光纖做放大器的增益介質(zhì)。
泵浦合波器6采用1400nm級(jí)聯(lián)喇曼光纖激光器和1420nm半導(dǎo)體激光器聯(lián)合泵浦。
其中一個(gè)泵浦源7為高功率的級(jí)聯(lián)喇曼光纖激光器。
級(jí)聯(lián)喇曼激光器7采用摻磷鍺硅光纖作喇曼激光介質(zhì)。
實(shí)施例用DenseLight公司生產(chǎn)的DL-CS5029L型超連續(xù)發(fā)光二極管做信號(hào)源，波長(zhǎng)范圍為1460nm-1540nm，經(jīng)法布里-玻羅光纖窄帶濾波器(F-FP)濾波產(chǎn)生一個(gè)窄線寬的輸入信號(hào)，峰值功率約為-43dBm，利用ADVANTEST Q8383型光譜儀進(jìn)行增益和噪聲系數(shù)的測(cè)量，光譜儀分辨率為0.1nm。裝置中，用光隔離器保證光纖放大器的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，WDM1和WDM3的作用是把剩余的泵浦光放掉，防止剩余泵浦光進(jìn)入信號(hào)源或者激光器造成放大器性能不穩(wěn)定甚至器件的損壞。
測(cè)試?yán)饫w放大器的增益和噪聲系數(shù)時(shí)采用噪聲功率近似法對(duì)S波段喇曼光纖放大器樣機(jī)的增益和噪聲指數(shù)進(jìn)行了測(cè)試。放大器的增益G和噪聲指數(shù)NF由下式給出G＝(Pout-Pin)/PinNF＝1/G+PASE/(hvGΔv)式中Pin為喇曼光纖放大器的輸入信號(hào)峰值功率，Pout為經(jīng)過(guò)放大器后的輸出信號(hào)峰值功率，PASE是放大的自發(fā)輻射功率，h為普朗克常數(shù)，v為信號(hào)光頻率，Δv為噪聲等效帶寬。近似法在測(cè)量準(zhǔn)確性上比較高，是目前實(shí)驗(yàn)室和研發(fā)公司廣泛采用的方法。
如圖二，當(dāng)1400nm級(jí)聯(lián)喇曼光纖激光器的泵浦功率855mW，1420nm半導(dǎo)采用1400nm級(jí)聯(lián)喇曼光纖激光器和1420nm半導(dǎo)體激光器做泵浦源，通過(guò)泵浦合波器和WDM后向泵浦5km色散補(bǔ)償光纖，構(gòu)成S波段喇曼光纖放大器。測(cè)試時(shí)采用DenseLight公司生產(chǎn)的DL-CS5029L型超連續(xù)發(fā)光二極管做信號(hào)源，波長(zhǎng)范圍為1460nm-1540nm，經(jīng)法布里-玻羅光纖窄帶濾波器(F-FP)濾波產(chǎn)生一個(gè)窄線寬的輸入信號(hào)，峰值功率約為-43dBm，利用ADVANTEST Q8383型光譜儀進(jìn)行增益和噪聲系數(shù)的測(cè)量，光譜儀分辨率為0.1nm。裝置中，用光隔離器保證光纖放大器的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，WDM1和WDM3的作用是把剩余的泵浦光放掉，防止剩余泵浦光進(jìn)入信號(hào)源或者激光器造成放大器性能不穩(wěn)定甚至器件的損壞。
測(cè)試?yán)饫w放大器的增益和噪聲系數(shù)時(shí)采用噪聲功率近似法對(duì)S波段喇曼光纖放大器樣機(jī)的增益和噪聲指數(shù)進(jìn)行了測(cè)試。放大器的增益G和噪聲指數(shù)NF由下式給出G＝(Pout-Pin)/PinNF＝1/G+PASE/(hvGΔv)式中Pin為喇曼光纖放大器的輸入信號(hào)峰值功率，Pout為經(jīng)過(guò)放大器后的輸出信號(hào)峰值功率，PASE是放大的自發(fā)輻射功率，h為普朗克常數(shù)，v為信號(hào)光頻率，Δv為噪聲等效帶寬。近似法在測(cè)量準(zhǔn)確性上比較高，是目前實(shí)驗(yàn)室和研發(fā)公司廣泛采用的方法。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖二，當(dāng)1400nm級(jí)聯(lián)喇曼光纖激光器的泵浦功率855mW，1420nm半導(dǎo)體激光器的泵浦功率180mW時(shí)，我們所發(fā)明的S波段分立式喇曼光纖放大器在S波段(1485nm-1525nm)帶寬內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了放大器增益大于10.12dB，平均噪聲指數(shù)小于5.9dB。
連續(xù)工作4小時(shí)，放大器的增益不穩(wěn)定度0.16dB，噪聲指數(shù)不穩(wěn)定度0.14dB。
權(quán)利要求
1.一種S波段分立式喇曼光纖放大器，它包括增益模塊和泵浦模塊，增益模塊包括光隔離器1、波分復(fù)用器WDM2、色散補(bǔ)償光纖模塊DCF、波分復(fù)用器WDM4，泵浦模塊包括光隔離器5、泵浦合波器6、級(jí)聯(lián)喇曼激光器7、半導(dǎo)體激光器8；其特征在于信號(hào)光依次通過(guò)S波段光隔離器1、波分復(fù)用器WDM2、色散補(bǔ)償光纖模塊DCF、波分復(fù)用器WDM4；泵浦光7、8通過(guò)泵浦合波器6進(jìn)入S波段光隔離器5，進(jìn)入波分復(fù)用器WDM4，泵浦光對(duì)信號(hào)進(jìn)行背向放大，放大后信號(hào)光由波分復(fù)用器WDM4輸出，該放大器采用斜率色散補(bǔ)償光纖做放大器的增益介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的S波段分立式喇曼光纖放大器，其特征在于泵浦合波器(6)采用1400nm級(jí)聯(lián)喇曼光纖激光器和1420nm半導(dǎo)體激光器聯(lián)合泵浦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的S波段分立式喇曼光纖放大器，其特征在于其中一個(gè)泵浦源(7)為高功率的級(jí)聯(lián)喇曼光纖激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的S波段分立式喇曼光纖放大器，其特征在于級(jí)聯(lián)喇曼激光器(7)采用摻磷鍺硅光纖作喇曼激光介質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖放大器，特別是在S波段上分立式的、喇曼光纖的放大器，它由泵浦模塊和增益模塊組成屬于光纖通信領(lǐng)域。S波段分立式喇曼光纖放大器，它包括光隔離器、波分復(fù)用器、半導(dǎo)體激光器，其特點(diǎn)征在于信號(hào)光依次通過(guò)S波段光隔離器1、波分復(fù)用器WDM、色散補(bǔ)償光纖模塊DCF、波分復(fù)用器WDM4；泵浦合波器6的激光通過(guò)S波段光隔離器5進(jìn)入波分復(fù)用器WDM4，由波分復(fù)用器WDM4輸出信號(hào)光。本發(fā)明的有益效果S波段喇曼光纖放大器增益高、帶寬寬，穩(wěn)定性好、噪聲指數(shù)低，拓寬了光纖通信系統(tǒng)的帶寬，可以大大系統(tǒng)的信道和容量，具有能與通信光纖集成的優(yōu)良特點(diǎn)。可廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)和主干網(wǎng)等眾多光纖通信系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01S3/00GK1766726SQ20051001619
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月21日
發(fā)明者呂福云, 范宇, 李勇男, 段云鋒, 王宏杰 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)