專利名稱：多波段稀土摻雜光纖放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多波段稀土摻雜光纖放大器，適用于光纖通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)。
隨著用戶對帶寬的日益需求，光纖通信正在向著高速率高帶寬的方向發(fā)展，無水峰的石英光纖已研制成功(如LUCENT的AllWave光纖)，不久將會投入商用。無水峰的石英光纖的低損耗帶寬為400nm(1250-1650nm)，覆蓋了第二、第三、第四和第五個通信窗口。然而，目前發(fā)明的光纖放大器的最大平坦帶寬只有120nm，其帶寬還不到全波光纖可利用帶寬的三分之一。因此，研究帶寬更寬的超寬帶光纖放大器成為近期密集波分復(fù)用技術(shù)的研究主題。
為了實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明設(shè)計的多波段稀土摻雜光纖放大器包括三個信號傳輸及放大臂，一對波帶復(fù)用/解復(fù)用器、三個稀土離子摻雜光纖放大器、增益平坦濾波器和一對輸入輸出隔離器。三個信號傳輸及放大臂中，一個放大臂用于傳輸并放大1280-1400nm波長范圍的超短波長信號，第二個用于傳輸并放大1400-1530nm波長范圍的短波長信號，第三個用于傳輸并放大1530-1620nm波長范圍的C波段和L波段信號。波帶解復(fù)用器用于將1280-1620nm波長范圍的輸入光信號解復(fù)用為上述三個波帶，分別經(jīng)三個稀土離子摻雜光纖放大器放大后，再經(jīng)波帶復(fù)用器耦合入輸出光纖。放大器輸出端設(shè)置一個增益平坦濾波器，用于平坦從波帶復(fù)用器輸出的增益譜和濾除1280-1620nm波長范圍之外的噪聲。
本發(fā)明采用的三個稀土離子摻雜光纖放大器分別為摻鉺光纖放大器、摻銩光纖放大器和摻鐠光纖放大器，由于摻鉺光纖、摻銩光纖和摻鐠光纖的發(fā)射譜分別覆蓋1450-1650nm，1350-1550nm和1250-1450nm波長范圍，其整個發(fā)射范圍覆蓋了全波光纖的所有低損耗窗口。本發(fā)明結(jié)合使用以上三種稀土摻雜光纖，設(shè)計出340nm帶寬的多波段稀土摻雜光纖放大器。本發(fā)明的放大器使全波光纖的低損耗窗口可以得到充分利用。


圖1中，ISO為隔離器，WBMU為波帶復(fù)用器，WBDMU為波帶解復(fù)用器，EDFA為摻鉺光纖放大器，TDFA為摻銩光纖放大器，PDFA為摻鐠光纖放大器，GFF為增益平坦濾波器。
圖2為圖1中稀土離子摻雜光纖放大器的泵浦結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2中，REDF為稀土離子(鉺離子、銩離子或鐠離子)摻雜光纖；WDM為泵浦與信號耦合器；LD為半導(dǎo)體激光器。
圖3為摻鉺光纖、摻銩光纖和摻鐠光纖的發(fā)射譜組合。
圖4為經(jīng)波帶復(fù)用器復(fù)用后的增益譜。
圖5為多波段光纖放大器輸出端經(jīng)過增益平坦濾波器的增益譜。
在本實施例中，多波段稀土摻雜光纖放大器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括三個信號傳輸及放大臂，一對波帶復(fù)用/解復(fù)用器(WBMU/WBDMU)、三個稀土離子摻雜光纖放大器、增益平坦濾波器(GFF)和一對輸入輸出隔離器(ISO)。三個傳輸及放大臂分別使用摻鉺玻璃光纖、摻銩玻璃光纖、摻鐠玻璃光纖作增益介質(zhì)，并用半導(dǎo)體激光器雙向泵浦。三個稀土離子摻雜光纖放大器分別為摻鉺光纖放大器(EDFA)、摻銩光纖放大器(TDFA)和摻鐠光纖放大器(PDFA)，三個信號傳輸及放大臂中，一個放大臂用于傳輸并放大1280-1400nm波長范圍的超短波長信號，第二個用于傳輸并放大1400-1530nm波長范圍的短波長信號，第三個用于傳輸并放大1530-1620nm波長范圍的C波段和L波段信號。波帶解復(fù)用器(WBDMU)將1280-1620nm波長范圍的輸入光信號解復(fù)用為上述三個波帶，分別經(jīng)三個稀土離子摻雜光纖放大器放大后，再經(jīng)波帶復(fù)用器(WBMU)耦合入輸出光纖。放大器輸出端設(shè)置一個增益平坦濾波器(GFF)，用于平坦從波帶復(fù)用器輸出的增益譜和濾除1280-1620nm波長范圍之外的噪聲。整個放大器輸入輸出兩端分別設(shè)置一個隔離器(ISO)。
本發(fā)明采用的三個稀土離子摻雜光纖放大器具有相同的泵浦結(jié)構(gòu)，如圖2所示。對于摻鉺光纖放大器，使用20米長摻鉺碲酸鹽玻璃光纖作為1530-1620nm波長范圍內(nèi)的增益介質(zhì)，采用兩個1480nm半導(dǎo)體激光器雙向泵浦；對于摻銩光纖放大器，使用10米長摻銩碲酸鹽玻璃光纖作為1420-1530nm波長范圍內(nèi)的增益介質(zhì)，采用波長為1100nm的半導(dǎo)體激光器和1405nm半導(dǎo)體激光器雙向泵浦。對于摻鐠光纖放大器，使用摻鐠硫化物玻璃光纖作為1280-1420nm波長范圍內(nèi)的增益介質(zhì)，采用兩個波長為1060nm的半導(dǎo)體激光器雙向泵浦。摻鉺碲酸鹽玻璃光纖(EDF)、摻銩碲酸鹽玻璃光纖(TDF)和摻鐠硫化物玻璃光纖(PDF)發(fā)射譜如圖3所示。
輸入信道數(shù)目是35，信道波長范圍從1280到1620nm，信道間距為10nm，每信道的輸入功率為-20dBm。波帶復(fù)用/解復(fù)用器(WBMU/WBDMU)插入損耗為1.0dB，增益平坦濾波器(GFF)的插入損耗為0.5dB，輸入輸出隔離器(ISO)插入損耗分別為0.5dB。
根據(jù)Michael J.Digonnet的理論(IEEE Journal of Quantum electronics，Vol.26，No.10，Octomber，1990，P1788-1796，“closed-form expression for the gain in the threeand four-level laser fibers”)中的三能級和四能級的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過數(shù)值計算得到當(dāng)EDF，TDF和PDF的泵浦功率均為400mW時，經(jīng)過波帶復(fù)用器(WBMU)復(fù)用后的輸出增益譜如圖4所示，經(jīng)過增益平坦濾波器(GFF)后的增益譜如圖5所示。
由圖可見，其平坦帶寬為340nm(1280-1620nm)，增益為22dB，平坦度在2dB以內(nèi)，本發(fā)明放大器用于全波光纖通信系統(tǒng)中，可以利用全波光纖有效帶寬(1250nm-1650nm)的85％。
權(quán)利要求
1.一種多波段稀土摻雜光纖放大器，其特征在于包括三個信號傳輸及放大臂，一對波帶復(fù)用/解復(fù)用器(WBMU/WBDMU)、三個稀土離子摻雜光纖放大器、增益平坦濾波器(GFF)和一對輸入輸出隔離器(ISO)，三個信號傳輸及放大臂分別傳輸并放大1280-1400nm、1400-1530nm的短波長信號及1530-1620nm波長范圍的C波段和L波段信號，波帶解復(fù)用器(WBDMU)將1280-1620nm波長范圍的輸入光信號解復(fù)用為上述三個波帶，分別經(jīng)三個稀土離子摻雜光纖放大器放大后，再經(jīng)波帶復(fù)用器(WBMU)耦合入輸出光纖，放大器輸出端設(shè)置一個增益平坦濾波器(GFF)，輸入輸出兩端分別設(shè)置一個隔離器(ISO)。
2.如權(quán)利要求1所說的多波段稀土摻雜光纖放大器，其特征在于采用的三個稀土離子摻雜光纖放大器分別為摻鉺光纖放大器(EDFA)、摻銩光纖放大器(TDFA)和摻鐠光纖放大器(PDFA)，光纖的發(fā)射譜分別覆蓋1450-1650nm，1350-1550nm和1250-1450nm波長范圍。
3.如權(quán)利要求1所說的多波段稀土摻雜光纖放大器，其特征在于三個傳輸及放大臂分別使用摻鉺玻璃光纖、摻銩玻璃光纖、摻鐠玻璃光纖作增益介質(zhì)，并用半導(dǎo)體激光器雙向泵浦。
全文摘要
一種多波段稀土摻雜光纖放大器，包括三個信號傳輸及放大臂，一對波帶復(fù)用/解復(fù)用器、三個稀土離子摻雜光纖放大器、增益平坦濾波器和一對輸入輸出隔離器，三個放大臂分別傳輸并放大1280－1400nm、1400－1530nm的短波長信號及1530－1620nm波長范圍的C波段和L波段信號，波帶解復(fù)用器將1280－1620nm波長范圍的輸入光信號解復(fù)用為上述三個波帶，分別經(jīng)稀土離子摻雜光纖放大器放大后，再經(jīng)波帶復(fù)用器耦合入輸出光纖。本發(fā)明分別采用了摻鉺光纖放大器、摻銩光纖放大器和摻鐠光纖放大器，光纖的整個發(fā)射范圍覆蓋了全波光纖的所有低損耗窗口，帶寬可達(dá)340nm。
文檔編號G02F1/35GK1397833SQ0213651
公開日2003年2月19日 申請日期2002年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月15日
發(fā)明者姜淳, 胡衛(wèi)生, 曾慶劑 申請人:上海交通大學(xué)