專利名稱：光纖放大器增益的平坦化的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般地涉及光放大器，更具體地涉及一種放大不同波長(zhǎng)光信號(hào)的裝置和方法，以使光信號(hào)經(jīng)歷基本上相等的增益。
相關(guān)領(lǐng)域描述目前商用的摻鉺光纖放大器(EDFA)普遍在一個(gè)大的光帶寬(在基于二氧化硅的光纖中達(dá)到約50納米)上有增益。在這個(gè)帶寬上，增益可能強(qiáng)烈地依賴于輸入信號(hào)的波長(zhǎng)。盡管如此，對(duì)很多應(yīng)用，特別是長(zhǎng)距離光纖通信，非常需要獲得不依賴于波長(zhǎng)的增益。為了利用光纖巨大的帶寬，在EDFA增益帶寬內(nèi)的不同波長(zhǎng)的信號(hào)在相同的光纖總線(bus)中同時(shí)被傳送。如果這些信號(hào)經(jīng)歷不同的增益，那么它們將在總線的輸出端有不同的功率。當(dāng)信號(hào)穿過每個(gè)連續(xù)的EDFA時(shí)，這種不平衡變得更為嚴(yán)重，并且對(duì)很長(zhǎng)距離而言可能變得更加顯著。例如，在越洋的包括有許多EDFA的總線輸出端，在每個(gè)EDFA中都經(jīng)歷較低增益的信號(hào)可能比經(jīng)歷較高增益的信號(hào)的功率低幾十分貝。對(duì)數(shù)字系統(tǒng)，信號(hào)功率水平的差異必須不超過7分貝，否則較低功率的信號(hào)將會(huì)噪音太大以至于不能使用。使EDFA的增益平坦化能減小這種問題，并生產(chǎn)出能支持相當(dāng)大的光帶寬從而有一個(gè)較高數(shù)據(jù)速率的放大器。因?yàn)楣こ探鐚?duì)EDFA的需求極大，所以開發(fā)在保持高功率性能的同時(shí)使放大器增益平坦化的方法已經(jīng)而且繼續(xù)很重要。
過去幾年已經(jīng)開發(fā)了幾種方法用來制造在盡可能寬的光譜區(qū)上具有平坦增益的EDFA。第一種方法是調(diào)節(jié)光纖(鉺濃度、系數(shù)分布、性質(zhì)以及芯體共摻質(zhì)的濃度)和泵浦(功率和波長(zhǎng))二者的參數(shù)。這種方法能產(chǎn)生相對(duì)平坦的(±1-2分貝)增益，但是僅僅在具有10納米量級(jí)光譜寬度的光譜區(qū)上，這對(duì)大多數(shù)應(yīng)用太有限。
另一種方法是用兩個(gè)連接起來的光纖放大器的組合來代替每個(gè)EDFA，其中兩個(gè)放大器有各自不同的依賴于信號(hào)波長(zhǎng)的增益。這些依賴性被設(shè)計(jì)成相互補(bǔ)償并產(chǎn)生一個(gè)具有在一個(gè)寬光譜區(qū)上幾乎不依賴于波長(zhǎng)的增益的光纖放大器組合。(例如，參見M.Yamada，M.Shimizu，Y.Ohishi，M.Horigushi，S.Sudo and A.shimizu，“Flatterning theGain Spectrum of an Erbium-Doped Fibre Amplifier by Connectingan Er3+-Doped SiO2-Al2O3Fibre and an Er3+-doped MulticomponentFibre，”(通過結(jié)合摻Er3+SiO2-Al2O3光纖和摻Er3+多元光纖使摻鉺光纖放大器的增益光譜平坦化)Electron.Lett.，Vol.30，no.21，pp.1762-1765，October 1994.)這已經(jīng)通過使用具有不同基質(zhì)(如氟化物和二氧化硅光纖)和與一個(gè)拉曼(Raman)光纖放大器組合的EDFA的光纖實(shí)現(xiàn)。
第三種增益均衡方法是在摻鉺光纖的信號(hào)輸出末端添加一個(gè)濾波器，其中濾波器在顯示較高增益的那些光譜段引入損耗。這種方法已被利用標(biāo)準(zhǔn)刻痕光纖光柵制成的濾波器所證明。(例如，參見R.Kashyap等，“Wideband Gain Flattened Erbium Fibre amplifier Using aPhotosensitive Fibre Blazed Grating，”(使用光敏光纖刻痕光柵的寬帶增益平坦化鉺光纖放大器)Electron.Lett.，vol.29，pp.154-156，1993)這種方法也已經(jīng)被利用長(zhǎng)周期光纖光柵制成的濾波器所證明。
(例如，參見A.M.Vengsarkar等，“Long-PeriodFiber-Grating-based Gain Equalizers，”(長(zhǎng)周期光纖光柵為基礎(chǔ)的增益均衡器)Opt.Lett.，vol.21，pp.336-38，March 1996.)第四種方法是增益鉗位。用這種方法，EDFA被放置在迫使它發(fā)出激光的光諧振腔中。對(duì)一個(gè)給定的激光波長(zhǎng)，不考慮泵浦功率，在超過閾值的激光腔中往返增益等于往返損耗。(例如，參見Y.Zhao，J.Bryce，And R.Minasian，“Gain Clamped Erbium-doped FiberAmplifiers-Modeling and Experiment，”(增益鉗位摻鉺光纖放大器-建模與實(shí)驗(yàn))IEEE J.of Selected topics in Quant.Electron.，vol.3，no.4，pp，1008-1011，August 1997.)在Zhao等的增益鉗位實(shí)驗(yàn)中，諧振腔是由兩個(gè)光纖光柵制成的，該光柵只在特定波長(zhǎng)λ0周圍一個(gè)很窄帶寬上展示高的反射率(而對(duì)摻鉺光纖的增益光譜區(qū)內(nèi)的其它波長(zhǎng)幾乎沒有反射率)，因此激光發(fā)光只在此波長(zhǎng)λ0處發(fā)生。λ0的選擇極大地影響EDFA增益的光譜形狀。通過選擇合適的激光波長(zhǎng)λ0(在他們的實(shí)驗(yàn)中為1508納米)，增益光譜在一個(gè)相當(dāng)寬的區(qū)域上可能相對(duì)平坦。此外，對(duì)任何超過閾值的泵浦功率，在λ0的增益被鉗位于在此波長(zhǎng)的腔損耗值。如果增益被均勻展寬，則在其它波長(zhǎng)的增益也保持不依賴于泵浦功率(假設(shè)泵浦功率超過閾值)。
另一種使增益鉗位的EDFA的增益平坦化的方法是依靠激光離子的非均勻展寬。雖然此處參考的是“激光離子”，但是此討論可用于任何通過受激發(fā)射來產(chǎn)生激光的粒子，例如離子、原子和分子。在純粹均勻展寬的激光介質(zhì)中，所有離子都顯示出相同的吸收和發(fā)射光譜。當(dāng)這樣一種物質(zhì)被泵浦到激光閾值之下時(shí)，在整個(gè)激光增益光譜的所有頻率上，往返增益比激光諧振腔的往返損耗要低，如

圖1A中所示，為不失一般性，這里假定往返損耗在整個(gè)光譜區(qū)是不依賴于頻率的。當(dāng)剛好泵浦到閾值上時(shí)，它在滿足條件增益＝損耗的波長(zhǎng)λ1處開始振蕩(見圖1B)。隨著泵浦功率(圖1C)進(jìn)一步增加，條件增益＝損耗在λ1處繼續(xù)得到滿足，即在λ1處增益維持不變。這能夠從下面的物理觀點(diǎn)理解。當(dāng)泵浦功率增加時(shí)，粒子數(shù)反轉(zhuǎn)增加，就產(chǎn)生更強(qiáng)烈的發(fā)射。在通過光纖循環(huán)時(shí)，這個(gè)較大的激光信號(hào)通過受激發(fā)射來衰減粒子數(shù)反轉(zhuǎn)剛好足夠使增益與損耗保持相等。此外，因?yàn)檎箤捠蔷鶆虻模须x子對(duì)在λ1的增益的貢獻(xiàn)相同，因此增益光譜沒有改變。作為必然結(jié)果，激光波長(zhǎng)(λ1)和激光線寬也保持相同(見圖1C)，即它們不依賴于泵浦功率。這是早些時(shí)候提到的增益穩(wěn)定方法的基礎(chǔ)。
另一方面，在強(qiáng)烈非均勻展寬的激光介質(zhì)中，并非所有粒子顯示相同的吸收和發(fā)射光譜。這種表現(xiàn)的一個(gè)原因是激光離子駐留的所有物理位置并不都是相同的。例如，在摻鋁、基于二氧化硅的基質(zhì)的情況中，激光離子可以鄰近硅離子、氧離子、或鋁離子駐留。處于同樣位置的激光離子(如鄰近硅離子的所有激光離子)將顯示相同的吸收和發(fā)射光譜，即它們相互之間有均勻的表現(xiàn)。另一方面，駐留在不同位置的激光離子，如一個(gè)鄰近硅離子駐留而另一個(gè)激光離子鄰近鋁離子駐留，將展示不同的吸收和發(fā)射光譜，即它們相互之間有非均勻的表現(xiàn)。在非均勻展寬的情況中，激光介質(zhì)因此被看成是激光離子子集的聚集。在一個(gè)給定的子集中的離子有均勻表現(xiàn)，而在不同子集中的諸離子具有非均勻表現(xiàn)。
當(dāng)非均勻展寬的物質(zhì)被泵浦到激光閾值之下時(shí)，假設(shè)往返損耗在整個(gè)增益光譜區(qū)不依賴于頻率，則在整個(gè)激光增益光譜的所有頻率上，往返增益比激光諧振腔往返損耗要低，如圖2A所示。當(dāng)此物質(zhì)剛好泵浦到閾值之上時(shí)，它將首先在滿足條件增益＝損耗的波長(zhǎng)λ1處振蕩(見圖2B并與低于閾值的情況的圖2A進(jìn)行比較)。這種激光發(fā)射主要涉及在λ1處顯示基本增益的離子子集。當(dāng)泵浦功率增加時(shí)，雖然在λ1處條件增益＝損耗繼續(xù)得到滿足，如圖2C所示，但在其它波長(zhǎng)的激光發(fā)射將會(huì)出現(xiàn)。再者，激光介質(zhì)通過產(chǎn)生剛好足夠的激光功率以精確的由于泵浦功率的增加引起的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)增加的數(shù)量來減小粒子數(shù)反轉(zhuǎn)來滿足這個(gè)條件。于是在λ1處增益“鉗位”于這個(gè)損耗值。盡管如此，因?yàn)檎箤捠欠蔷鶆虻?，所以來自不同于?的波長(zhǎng)的其它離子子集的峰值可用增益還遠(yuǎn)沒有像在λ1處的激光功率強(qiáng)烈地衰耗掉。從而，當(dāng)著泵浦功率增加時(shí)，在那些其它波長(zhǎng)(例如波長(zhǎng)λ2)的增益也增加直到它在那個(gè)波長(zhǎng)達(dá)到損耗的水平為止，而后介質(zhì)開始在λ2處出射激光。在這點(diǎn)上，增益鉗位在λ1和λ2。通常，因?yàn)樵鲆媲€是鈴形的，所以λ2很靠近λ1(圖2C)。當(dāng)還有更多的泵浦功率進(jìn)入光纖時(shí)(圖2D)，越來越多的波長(zhǎng)開始發(fā)射激光。實(shí)際上，這些離散激光線中的每一個(gè)實(shí)際上都有一個(gè)有限的線寬。因此，如果這些離散的線相互靠得足夠近，那么它們就會(huì)相互合并，并且這種激光線數(shù)目增加的凈效應(yīng)就是激光線寬被展寬。簡(jiǎn)言之，非均勻展寬的激光介質(zhì)趨向于產(chǎn)生隨泵浦功率增加而展寬的激光發(fā)射。激光線寬在原則上可以用這種方式增加直到它達(dá)到增益線寬。
通常，三價(jià)離子稀土元素如Er3+的激光躍遷是通過均勻和非均勻過程來展寬的。均勻機(jī)制對(duì)基質(zhì)中所有的Er離子均以同樣的方式展寬鉺離子的Stark亞能級(jí)之間的躍遷線寬。另一方面，一些非均勻機(jī)制在Stark亞能級(jí)的分布中產(chǎn)生變化，該Stark亞能級(jí)對(duì)所有離子并不相同而依賴于離子子集。
在室溫下，在摻鉺二氧化硅中1.55微米躍遷中均勻展寬占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。但是通過將物質(zhì)冷卻到深冷溫度，降低均勻展寬并在一個(gè)相對(duì)寬的恒定增益(等于諧振腔損耗)光譜區(qū)上產(chǎn)生振蕩激光是可能的。此效應(yīng)已經(jīng)用于工作在77°K的EDFA中產(chǎn)生平坦增益。(例如，見V.L.daSilva，V.Silberberg，J.S.Wang，E.L.Goldstein，andM.J.Andrejco，“Automatic gain flattening in optical fiberamplifiers via clamping of inhomogeneous gain，”(通過非均勻增益鉗位在光纖放大器中的自動(dòng)增益平坦化)IEEE Phot.Tech.Lett.，vol.5，no.4，pp.412-14，April 1993.)但是，這種方法一般不實(shí)用，因?yàn)檠b置要求將光纖進(jìn)行冷卻。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是利用鉺的1.55微米躍遷非均勻展寬在摻鉺光纖放大器中產(chǎn)生平坦化的增益，而無需將光纖冷卻到深冷溫度。增益展寬可以通過在鉺離子的吸收帶邊沿泵浦光纖進(jìn)行激勵(lì)，與現(xiàn)有摻鉺光纖放大器(EDFA)相比，它是在980納米吸收帶中心點(diǎn)或者中心點(diǎn)附近進(jìn)行泵浦。另外，摻鉺光纖放大器可在多個(gè)波長(zhǎng)同時(shí)泵浦以來激發(fā)大量的鉺離子子集，在盡可能最寬的光譜區(qū)上產(chǎn)生增益。例如，對(duì)泵浦4I15/2→4I11/2躍遷，泵浦波長(zhǎng)可以是均勻地或不同地分布于大約970納米到990納米之間覆蓋吸收光譜的基本部分。泵浦光譜的理想光譜范圍依賴于所用特定摻鉺光纖的吸收光譜，其本身依賴于呈現(xiàn)在光纖芯體區(qū)的共摻質(zhì)。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是包括一個(gè)用于產(chǎn)生鉗位增益的光諧振腔的光放大器，其中光諧振腔包括具有吸收分布和增益分布的增益介質(zhì)，增益分布至少部分是以非均勻展寬為特征的。光放大器還包括一個(gè)光泵浦源，其用于在增益介質(zhì)吸收光躍遷的尾部的至少一個(gè)波長(zhǎng)上泵浦增益介質(zhì)以利用非均勻展寬使增益平坦化。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，光諧振腔是一個(gè)環(huán)形諧振腔，并且增益介質(zhì)包括摻雜光纖。
再有本發(fā)明的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是包括一個(gè)用于產(chǎn)生鉗位增益的光諧振腔的光放大器，其中諧振腔包括具有吸收分布和增益分布的增益介質(zhì)，增益分布至少部分是以非均勻展寬為特征的。此實(shí)施例還包括一個(gè)光泵浦源，其用于在增益介質(zhì)吸收光躍遷的尾部的至少一個(gè)波長(zhǎng)上泵浦增益介質(zhì)以利用非均勻展寬來改變?cè)鲆?，并且還包括一種由依賴于波長(zhǎng)的損耗元件用于調(diào)節(jié)損耗來產(chǎn)生需要的增益分布。
本發(fā)明還有的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是產(chǎn)生基本上具有平坦增益的光放大器的一種方法，其中該方法包括將一個(gè)泵浦信號(hào)引進(jìn)具有吸收分布和增益分布的增益介質(zhì)中，其中增益介質(zhì)駐留在諧振腔中。增益分布至少部分是以非均勻展寬為特征的，并且選擇泵浦信號(hào)的光譜輸出用于泵浦吸收分布的尾部以利用增益介質(zhì)的非均勻展寬。此方法還包括將多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)注入到增益介質(zhì)中以放大光信號(hào)，其中光信號(hào)的各個(gè)波長(zhǎng)落入增益介質(zhì)的增益分布范圍內(nèi)，以及在一個(gè)包括光信號(hào)波長(zhǎng)的光譜區(qū)上利用增益介質(zhì)中的受激發(fā)射來將增益介質(zhì)的增益鉗位。然后將放大后的光信號(hào)從增益介質(zhì)中引出。在此方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，一種或多種共摻質(zhì)可能添加到增益介質(zhì)中以提高增益分布的非均勻展寬。在此方法的另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過改變諧振腔中的損耗可以控制增益。在此方法另外一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，通過調(diào)節(jié)諧振腔中依賴于波長(zhǎng)的損耗元件可以控制增益的平坦化。
附圖簡(jiǎn)述圖1A、1B和1C示出了對(duì)均勻展寬當(dāng)泵浦功率分別在發(fā)射激光閾值之下、閾值處、或超過閾值時(shí)，增益怎樣隨頻率變化。
圖2A、2B、2C和2D示出了對(duì)非均勻展寬，當(dāng)泵浦功率分別在發(fā)射激光閾值之下、閾值處、超過閾值以及大大超過發(fā)射激光閾值時(shí)，增益怎樣隨頻率變化。在圖2C中，發(fā)射激光出現(xiàn)在一個(gè)相對(duì)窄的光譜區(qū)上，然而在圖2D中發(fā)射激光出現(xiàn)在一個(gè)相對(duì)寬的光譜區(qū)上。
圖3A和3B示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中輸入信號(hào)注入到光放大器中，該光放大器在增益介質(zhì)的增益分布上產(chǎn)生平坦、鉗位的增益。
圖4示出了一個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置，用來分析位于環(huán)形激光內(nèi)部的摻鉺光纖的光譜輸出。
圖5顯示圖4裝置的光譜輸出如何作為泵浦光譜的函數(shù)而變化。
優(yōu)選實(shí)施例詳述圖3A給出本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。增益介質(zhì)20優(yōu)選地是一個(gè)摻鉺光纖放大器(EDFA)，其中鉺擔(dān)當(dāng)激光離子。增益介質(zhì)20形成部分光諧振腔30。也可以使用其它光增益介質(zhì)，例如摻雜的集成光波導(dǎo)、堆增益介質(zhì)、以及半導(dǎo)體如GaAs。用于泵浦摻鉺增益介質(zhì)20的光泵浦源34可有利地包括一個(gè)在光譜區(qū)950-1000納米發(fā)射一個(gè)或多個(gè)譜線的近紅外二極管激光器。泵浦光通過分色耦合器38耦合到摻鉺光纖上，例如波分復(fù)用器，其基本上將所有泵浦功率都耦合進(jìn)諧振腔30但基本上不耦合任何環(huán)外激光信號(hào)54。圖3A只示出了幾個(gè)可能泵浦配置中的一個(gè)。例如，通過在摻鉺光纖的任一側(cè)適當(dāng)放置一個(gè)或多個(gè)分色耦合器38或組合器，摻鉺光纖20可被向前、向后、或同時(shí)向兩個(gè)方向泵浦(雙向泵浦)。組合器可能是本領(lǐng)域熟知的標(biāo)準(zhǔn)光纖波分復(fù)用器、偏振光組合器、任意數(shù)目的波導(dǎo)或者堆光(bulk optic)組合器。選擇光泵浦源34的光譜輸出來利用摻鉺光纖固有的非均勻展寬以允許在一個(gè)單光譜區(qū)或是在一系列較小的、間隔很近的光譜區(qū)中于整個(gè)或基本部分的增益分布上將增益鉗位。在例如，光泵浦源34可工作在鉺的吸收躍遷的吸收尾(翼)的分立的波長(zhǎng)上，工作在吸收躍遷的長(zhǎng)波端或短波端。當(dāng)增益介質(zhì)是摻鉺光纖時(shí)，可能的泵浦吸收包括1480納米附近的4I15/2→4I13/2躍遷和980納米附近的4I15/2→4I11/2躍遷。但是，在4I15/2→4I13/2躍遷泵浦時(shí)，在長(zhǎng)波尾泵浦就不可能。另外，吸收躍遷的短波尾和長(zhǎng)波尾兩者可被泵浦?？梢允褂脤拵П闷衷椿蚨嗖ㄩL(zhǎng)源。用這種方式來泵浦增益介質(zhì)20，摻鉺光纖的增益分布的展寬比在線中心附近泵浦時(shí)表現(xiàn)得更加非均勻，因此有助于在一個(gè)更寬的區(qū)域上將增益鉗位。光泵浦源34優(yōu)選地用分色耦合器38耦合到諧振腔中。如在此使用的，寬帶泵浦源意思是在一個(gè)寬的光譜區(qū)(即具有所用泵浦帶的線寬相當(dāng)部分的光譜區(qū)，如20％)發(fā)射光的光源，如超熒光光纖源(SFS)或者基于放大的自發(fā)發(fā)射源。例如，摻鉺光纖20可以是與鐿共摻，在P.F.Wysocki，P.Namkyoo，和D.Digiovanni，“Dual-stageerbium-doped，erbium/ytterbium-codoped fiber ampl ifier withup to+26-dBm output power and a 17-nm flat spectrum，”(具有高達(dá)+26-dBm輸出功率和17-nm平坦光譜的雙級(jí)摻鉺，鉺/鐿共摻光纖放大器)Optics Letters，vol.21，no.21，pp.1744-1746，November1，1996.有述。如本領(lǐng)域眾所周知，通過泵浦輻射被放大器光纖的鐿(Yb)離子所吸收，其將它們的激發(fā)的能量轉(zhuǎn)移給鉺離子，從而引起鉺離子離子數(shù)反轉(zhuǎn)，這樣的鉺/鐿(Er/Yb)光纖可在1060納米附近泵浦。這種鉺-鐿摻雜放大器光纖可用鐿摻雜超熒光光纖源泵浦(其中鐿在超熒光光纖源中擔(dān)當(dāng)激光離子)，該超熒光光纖源被設(shè)計(jì)為在1040-1080納米窗口附近一個(gè)寬光譜區(qū)域上發(fā)射高功率的一種源。(如見，L.Goldberg，J.P.Koplow，R.P.Moeller，and D.A.V.Kliner，“High-power superfluorescent source with a side-pumped Yb-doped double-cladding fiber，”(具有側(cè)泵浦摻Y(jié)b雙覆層光纖的高功率超熒光光源)Optics Letters，vol.23，pp.1037-1039，July1，1998.)寬帶泵浦源的帶寬可以使用例如內(nèi)置濾波器或者外置濾波器，或者通過其它的光學(xué)手段調(diào)整到需要的值。
諧振腔30優(yōu)選地是環(huán)形諧振腔，其中從摻鉺光纖20發(fā)射的激光由光隔離器42強(qiáng)制單方向循環(huán)通過諧振腔，即由箭頭46指示的方向。優(yōu)選地在諧振腔30內(nèi)使用至少一個(gè)衰減器50來控制諧振腔中的損耗。因?yàn)樵谝粋€(gè)特定的激光波長(zhǎng)，在激光諧振腔30內(nèi)的往返損耗等于往返增益，衰減器50也有效地控制總的諧振腔增益。衰減器50有利地可以是可變的(即有可變損耗)，或者它的損耗可以是依賴于波長(zhǎng)的以產(chǎn)生需要的增益分布(例如使增益分布平坦化)，或者它可以既是可變的又是依賴于波長(zhǎng)的。例如，通過在增益分布中引入非均勻損耗元件，有可能補(bǔ)償諧振腔30內(nèi)其它的非均勻損耗光譜，并產(chǎn)生基本上平坦的增益光譜。同樣，依賴于波長(zhǎng)的衰減器50可能位于諧振腔30的外面，而不是在諧振腔內(nèi)部，或者是除了諧振腔內(nèi)部的衰減器50之外的?？勺兯p器的幾種模型是可商用的，例如由Johanson公司，Boonton，N.J.制造的那些(如模型#2504F7B50C)。衰減器50可包括一種依賴于波長(zhǎng)的損耗元件，例如光誘導(dǎo)光纖光柵(例如，見A.M.Vengsarkar等，“Long-Period Fiber-Grating-Based GainEqualizers，”(基于長(zhǎng)周期光纖光柵的增益均衡器)Opt.Lett.，vol.21，pp.336-338，March 1996)或者機(jī)械光纖光柵。
輸入光信號(hào)54經(jīng)過一個(gè)光隔離器58和一個(gè)如光耦合器61(例如在信號(hào)和激光波長(zhǎng)處具有10％耦合(或90％傳輸)的第一耦合器進(jìn)入光諧振腔30，以便使輸入信號(hào)以與摻鉺激光發(fā)射方向相反的方向傳播，即輸入信號(hào)54沿箭頭66指示的方向傳播。經(jīng)過增益介質(zhì)20和分色耦合器38之后，光信號(hào)在穿過位于端口63的如光耦合器62(例如又一個(gè)10％耦合器)的第二耦合器以及之后的、其中光信號(hào)被指定為輸出光信號(hào)74的第二隔離器70而從諧振腔30逸出。因?yàn)榄h(huán)形激光發(fā)射以與放大的信號(hào)54的相反的方向循環(huán)，所以環(huán)形激光信號(hào)不在耦合器62輸出而在此耦合器的另一端口輸出，即端口64。這樣圖3A的該實(shí)施例允許輸出光信號(hào)74干凈地從摻鉺光纖的激光發(fā)射中分開。
耦合器61、62優(yōu)選地在信號(hào)波長(zhǎng)上有盡可能小的耦合比以減小給予輸入信號(hào)54的損耗。這意味著向0％耦合器的極限移動(dòng)。例如，使用1％耦合器，在耦合器61的輸入信號(hào)54(以及在耦合器62的分出信號(hào)74)經(jīng)歷的耦合“損耗”將會(huì)很低(1％)，這很好。同樣，耦合“損耗”對(duì)環(huán)形激光信號(hào)將會(huì)很高(99％)，這也很好，因?yàn)楦叩那粨p耗是需要的(為了獲得一個(gè)高的EDFA增益)。因此，耦合器61和62可用來調(diào)節(jié)環(huán)路損耗并因此調(diào)節(jié)信號(hào)所經(jīng)歷的增益(雖然耦合器的耦合比與信號(hào)經(jīng)歷的凈增益之間的關(guān)系需要謹(jǐn)慎地模擬)。因此，利用可變衰減器50的一個(gè)選擇是使用任一個(gè)或兩個(gè)耦合器的耦合比來改變?cè)鲆嫠健?br> 參考圖3A，耦合器61的耦合比越低，由耦合器61給予輸入信號(hào)54的損耗就越低。類似地，耦合器62的耦合比越低，由耦合器62給予放大信號(hào)的損耗就越低。因此，耦合器61和62的耦合比越低，當(dāng)信號(hào)穿過圖3A的放大器時(shí)信號(hào)經(jīng)歷的損耗就越低，并且因此信號(hào)看得見的凈增益就越高(或者相反，達(dá)到一個(gè)特定凈增益要求的泵浦功率就越低)。前述觀點(diǎn)中，對(duì)一個(gè)給定要求的凈增益，降低兩個(gè)耦合比是有利的。降低耦合比的一種方法是降低回路中其它元件的損耗，特別是衰減器50和隔離器42。(此外，分色耦合器38的損耗應(yīng)盡可能低。這有三個(gè)好處降低分色耦合器38中的泵浦功率損耗；降低分色耦合器38中的信號(hào)功率損耗量；以及對(duì)耦合器61和62可以選擇較低的耦合比)。例如，如果要求20分貝的鉗位增益，一種可能的配置是具有2分貝背景(不依賴于波長(zhǎng)的)損耗而依賴于波長(zhǎng)的衰減器50以及耦合器61和62中的每一個(gè)均有12.6％(9分貝的傳輸)的耦合比，即總的環(huán)路損耗為2×9+2＝20分貝(假設(shè)所有其它環(huán)路元件損耗可忽略)。一種優(yōu)選的解決辦法是利用具有0dB背景(不依賴于波長(zhǎng)的)損耗而依賴于波長(zhǎng)的衰減器50以及耦合器61和62中的每一個(gè)均有10％(或者10分貝的傳輸)的耦合比，即總的環(huán)路損耗2×10+0＝20分貝(假設(shè)所有其它環(huán)路元件損耗可忽略)。在前種情況中，兩個(gè)耦合器61和62中的每一個(gè)均給予信號(hào)12.6％的損耗。在第二種情況中，兩個(gè)耦合器61和62中的每一個(gè)均給予信號(hào)10％的損耗，比第一種情況相應(yīng)要小2分貝的往返信號(hào)損耗。
作為選擇，耦合器61和62中的一個(gè)(或兩個(gè))可用另外的耦合器件如光循環(huán)器來替代。這顯示在圖3B中，它類似于圖3A，除了耦合器61和62已經(jīng)由光循環(huán)器81和82來替代之外，輸入和輸出隔離器58和70已經(jīng)去掉。在此實(shí)施例中，輸入信號(hào)54在輸入循環(huán)器81中不經(jīng)歷分離損耗，并且輸出信號(hào)74在輸出循環(huán)器82中不經(jīng)歷分離損耗。其好處是信號(hào)損耗較低，因此對(duì)放大器20有較低的增益要求(并因此要求較低的泵浦功率)。另一方面，不同于耦合器61和62，循環(huán)器81和82不能提供所需的高諧振腔損耗(在高增益放大器的情況中)--為了這個(gè)目的必須使用可變衰減器50。當(dāng)前商用的循環(huán)器顯示出一小的內(nèi)部損耗，大約或剛好在1分貝以下。但是，這種損耗沒有基本的極限，可以期望在未來循環(huán)器設(shè)計(jì)中能降低它。
注意光循環(huán)器81(以及光循環(huán)器82)是一種三端口裝置，其以一種眾所周知的方式來工作，基本上使得通過端口84進(jìn)入的所有光在下一相鄰端口外被耦合，即端口83。光循環(huán)器是單向性裝置，這意味著光在循環(huán)器中只在一個(gè)方向上循環(huán)(即圖3B中逆時(shí)針)。因此，從諧振腔環(huán)路返回并進(jìn)入循環(huán)器81端口83的光通過循環(huán)器81的第三個(gè)端口85進(jìn)行耦合，而不從循環(huán)器81的端口84逸出。因此循環(huán)器81作為一個(gè)隔離器工作以阻止從端口84進(jìn)入環(huán)形諧振腔的光直接傳播到端口85。E-TEK Dynamics，Inc.，1885 Luncy Avenue，San Jose，California 95131的一個(gè)有代表性的光循環(huán)器已經(jīng)可用了。
如圖3B所示的實(shí)施例的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不再需要圖3A中的輸入和輸出隔離器58和70。其原因是環(huán)內(nèi)的隔離器42與循環(huán)器81和82一起工作來擔(dān)當(dāng)隔離器。至于涉及到的輸出隔離器，任何從(隔離器81的)輸出口83回來進(jìn)入輸出循環(huán)器82的不需要的光將被引向隔離器42，在那里它未曾進(jìn)入摻鉺光纖放大器20就被有效地?fù)p耗掉。因此，放大器20與來自輸出口83的任何反饋隔離開。至于輸入隔離，沒有光從環(huán)路出來進(jìn)入(隔離器81的)輸入口84。其原因是任何來自摻鉺光纖20朝著輸入循環(huán)器81的反向信號(hào)(特別是信號(hào)的寄生反射和摻鉺光纖產(chǎn)生的ASE信號(hào))將進(jìn)入輸入隔離器，它將導(dǎo)引它們進(jìn)入環(huán)路。因此，此反向信號(hào)根本不進(jìn)入輸入口84。這不是圖3A實(shí)施例的情況，在那里輸入耦合器61導(dǎo)引90％的寄生信號(hào)進(jìn)入耦合器61的輸入口88，這就是為什么該實(shí)施例需要一個(gè)輸入隔離器58。注意，如果需要提供比循環(huán)器81、82和隔離器42更好的隔離，圖3B實(shí)施例中仍然可用輸入和輸入隔離器。另外一種情況，僅可使用循環(huán)器中的一個(gè)。例如，在圖3B的信號(hào)輸出側(cè)，循環(huán)器82可用如圖3B中信號(hào)輸出側(cè)所示的耦合器62/隔離器70裝置來代替。
輸入信號(hào)54的波長(zhǎng)優(yōu)選地選擇在增益介質(zhì)20的增益分布范圍內(nèi)，它對(duì)摻鉺光纖而言是寬的并且優(yōu)選地至少5納米(nm)寬。當(dāng)泵浦功率足夠高以至增益超過損耗時(shí)，諧振腔30有效地在整個(gè)增益分布中鉗位增益，因此當(dāng)所有輸入信號(hào)穿過摻鉺光纖20時(shí)都經(jīng)歷相等的增益。結(jié)果是輸入信號(hào)54被均勻放大。圖3A和3B的實(shí)施例還提供在一個(gè)寬的泵浦功率范圍(即在泵浦功率閾值和來自泵浦源的最高可用泵浦功率之間的一個(gè)范圍)上產(chǎn)生對(duì)泵浦功率變化不敏感的增益的優(yōu)點(diǎn)。
這個(gè)不敏感的原因是如果環(huán)形激光30泵浦到高出閾值相對(duì)多，增益從它的小信號(hào)值被循環(huán)環(huán)形激光發(fā)射大大地消耗了。如果泵浦功率是從它的額定值增加，如同關(guān)于圖2C和2D的較早解釋，增益將保持鉗位在相同值，但是增益寬度將增加(假設(shè)對(duì)這個(gè)額定泵浦功率增益帶寬還沒有達(dá)到它的最佳值)。如果泵浦功率從它的額定值減小，增益將再次保持鉗位在相同值(假定泵浦功率不降到閾值之下)，而增益帶寬也將減小。從而，(1)假定泵浦功率不降到閾值之下，增益值不受泵浦功率變化的影響，并且(2)增益帶寬不依賴于泵浦功率。但是，通過確保對(duì)泵浦功率的最低期望值，增益帶寬大于混合輸入信號(hào)占有的光譜帶寬，增益帶寬將總是足夠?qū)挷⑶宜休斎胄盘?hào)54將經(jīng)歷相同的增益而不依賴于泵浦功率的變化。
類似地，圖3A和3B的實(shí)施例提供的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生在一些信號(hào)功率范圍上對(duì)輸入信號(hào)54功率不敏感以及在一些輸入信號(hào)數(shù)目變化范圍上對(duì)輸入信號(hào)數(shù)目變化不敏感的增益。這種表現(xiàn)可解釋如下。如果保持輸入信號(hào)54的數(shù)目不變但增加一些或所有輸入信號(hào)的功率，摻鉺光纖的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)將保持不變，因此增益保持不變。激光器通過降低環(huán)形激光功率來實(shí)現(xiàn)這些。但是，如果泵浦功率足夠高，激光將連續(xù)發(fā)射激光，盡管在一個(gè)較窄的線寬上。因此，增益將保持鉗位于它的初始值，盡管增益帶寬將減小。如前面的段落解釋的，這個(gè)增益帶寬的減小是無關(guān)緊要的，假定在它的最小可能值帶寬仍然足夠?qū)捒梢詾樗休斎胄盘?hào)54提供平坦的增益。如果輸入信號(hào)54的數(shù)目改變而單個(gè)信號(hào)功率保持不變時(shí)，可以得到類似的論點(diǎn)。例如，如果一個(gè)或多個(gè)輸入信號(hào)變?nèi)?，增益將保持鉗位在相同值，而增益線寬將增加(再次假設(shè)它已不在它的最大可能值)。
這種對(duì)泵浦功率、信號(hào)功率和輸入信號(hào)54的數(shù)目不敏感在光通信系統(tǒng)中特別重要。例如，在用戶數(shù)量波動(dòng)時(shí)或者在光信號(hào)的光源中的一個(gè)發(fā)生意外故障的事件中，傳播通過放大器的輸入信號(hào)的數(shù)目如本發(fā)明中所描述的可隨時(shí)變化。類似地，輸入信號(hào)功率和泵浦功率也可隨時(shí)變化，例如，當(dāng)提供給它們的光源出現(xiàn)老化或故障時(shí)。
雖然可以使用多波長(zhǎng)泵浦，但寬帶泵浦預(yù)計(jì)能產(chǎn)生更好的結(jié)果。用于摻鉺光纖20的一個(gè)寬帶泵浦源是超熒光光纖源(SFS)，它由在980納米附近泵浦的摻鐿光纖制造，它可在0.97-1.04微米范圍內(nèi)產(chǎn)生數(shù)十毫瓦的超熒光發(fā)射。(例如，見D.C.Hanna，I.R.Perry，P.J.Suni，J.E.Townsend，和A.C.Tropper，“Efficientsuperfluorescent emission at 974 nm and 1040 nm from anYb-doped fiber，”(摻鐿光纖在974納米和1040納米的有效超熒光發(fā)射)Opt.Comm.，vol.72，nos.3-4，pp.230-234，July 1989.)這些光纖的光譜輸出部分依賴于它們的長(zhǎng)度，長(zhǎng)光纖有助于發(fā)射長(zhǎng)波長(zhǎng)。一種短光纖(0.5米)在974納米上產(chǎn)生具有2納米帶寬的發(fā)射，而長(zhǎng)光纖(5米)在1040納米產(chǎn)生具有19納米帶寬的發(fā)射(見D.C.Hanna等，上面引用的)。這樣一種SFS在它的短波長(zhǎng)范圍可用來寬帶-泵浦摻鉺光纖(假設(shè)當(dāng)SFS足夠長(zhǎng)可在980納米工作，它的線寬足夠?qū)?。SFS也可用它的長(zhǎng)波范圍來進(jìn)行寬帶-泵浦摻鉺/鐿光纖(其典型地在0.98-1.064微米范圍上泵浦)。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及摻鉺光纖20的芯體的成分。增加芯體共摻質(zhì)種類數(shù)來創(chuàng)造更多種的鉺離子可以留駐的物理位置。因?yàn)槊恳粋€(gè)位置均導(dǎo)致鉺離子一個(gè)細(xì)微不同的Stark分裂。當(dāng)共摻質(zhì)種類增加時(shí)，鉺離子的非均勻展寬將增加。通常，改變共摻質(zhì)的網(wǎng)狀組織(Network)的數(shù)目越大，可期望的增益的非均勻性就越大。這個(gè)原理適用于任何激光離子(不僅僅是Er3+)和光纖基質(zhì)(不僅僅是二氧化硅或氟化物玻璃)。
優(yōu)選地引入光纖20芯體的共摻質(zhì)是所謂的網(wǎng)狀組織改良劑，它趨向于提高玻璃基質(zhì)中稀土離子的溶度。至少部分作為網(wǎng)狀組織改良劑的共摻質(zhì)包括，但不限于鉀、鈣、鈉、鋰、和鋁。作為系數(shù)改良劑公知的共摻質(zhì)如鍺(Ge)一般不提高稀土離子的溶度，但可將其引入光纖來控制例如光纖的折射率。但是鍺趨向于增加摻鉺二氧化硅基光纖的增益的非均勻線寬(見上面引用的V.L.da Silva等)。
通過在吸收分布的尾部泵浦，非均勻增益展寬的提高已經(jīng)用圖4給出的光纖環(huán)形激光100進(jìn)行了說明。激光100包含一個(gè)3米長(zhǎng)的摻鉺光纖104、兩個(gè)WDM光纖耦合器108和110和一個(gè)光隔離器112用于迫使激光振蕩在單方向上。光纖環(huán)形激光100用兩個(gè)工作在980納米的泵浦激光二極管116和118來進(jìn)行泵浦。激光二極管116和118經(jīng)由各自的第一和第二WDM光纖耦合器108和110耦合進(jìn)環(huán)形激光100中。第二個(gè)WDM偶合器110也用來從環(huán)形激光器100中提取激光信號(hào)。放置在環(huán)形激光100輸出端第三個(gè)WDM偶合器120用來將未被吸收的980納米泵浦從環(huán)形激光100的激光信號(hào)中分開，這些激光信號(hào)在從約1530納米到約1570納米的范圍內(nèi)。這些兩種信號(hào)中每一個(gè)的光譜可在光譜分析儀130上獨(dú)立觀測(cè)到。
圖5給出在兩種不同泵浦條件下測(cè)得的環(huán)形激光100的輸出光譜。當(dāng)環(huán)形激光100只用一個(gè)激光二極管在978納米進(jìn)行泵浦時(shí)，即接近摻鉺光纖4I15/2→4I11/2吸收躍遷的中心，環(huán)形激光輸出顯示出一個(gè)中心大約為4560.8納米的相對(duì)窄的光譜(十分之幾個(gè)納米)。另一方面，當(dāng)環(huán)形激光100用兩個(gè)激光二極管，一個(gè)在974納米而另一個(gè)在985納米進(jìn)行泵浦時(shí)，環(huán)形激光的光譜顯著地變得更寬，擴(kuò)大到從約1561納米至1563納米。其它實(shí)驗(yàn)表明可以達(dá)到14納米或更寬的帶寬。雖然摻鉺光纖的增益光譜還沒有用任何一個(gè)泵浦裝置來測(cè)量，但是圖5的結(jié)果顯示，在摻鉺光纖吸收帶尾部泵浦摻鉺光纖比僅在吸收中心泵浦可產(chǎn)生更寬的光纖發(fā)射，大概是由于在尾部泵浦情形中更大數(shù)目的Er3+子集的同時(shí)激發(fā)。除了如在此公開的泵浦980納米吸收帶的尾部之外，通過泵浦1480納米吸收帶的尾部也可以觀察到非均勻展寬。
在不偏離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下可以以其它特定形式實(shí)施本發(fā)明。所描述的實(shí)施例被認(rèn)為在所有方面僅僅是作為說明而不是限制性的。因此本發(fā)明的范圍是通過所附權(quán)利要求而不是前面的描述來表明。在權(quán)利要求的含義和等價(jià)范圍之內(nèi)所做的所有改變將包含在這個(gè)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光放大器，包括一個(gè)光諧振腔，其用于產(chǎn)生鉗位增益，所述諧振腔包括具有吸收分布和增益分布的增益介質(zhì)，其中增益分布至少部分表現(xiàn)非均勻展寬特征；以及一個(gè)光泵浦源，其用于在所述增益介質(zhì)的吸收躍遷的尾部的至少一個(gè)波長(zhǎng)上泵浦所述增益介質(zhì)，以利用非均勻展寬來使增益平坦化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中整個(gè)增益分布上的增益基本上不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述光泵浦源泵浦吸收躍遷的長(zhǎng)波長(zhǎng)側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述光泵浦源泵浦吸收躍遷的短波長(zhǎng)尾部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述光泵浦源泵浦吸收躍遷的短波長(zhǎng)尾部和長(zhǎng)波長(zhǎng)尾部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述增益介質(zhì)包括摻雜光纖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述增益介質(zhì)包括鉺，所述鉺作為激光離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述光泵浦源有一個(gè)寬帶輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述光泵浦源在至少一個(gè)分立波長(zhǎng)上有輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述諧振腔是一個(gè)環(huán)形諧振腔。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的放大器，其中所述環(huán)形諧振腔包括一個(gè)光隔離器用于限制激光振蕩于一個(gè)單方向上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的放大器，其中所述光放大器的輸入信號(hào)沿激光振蕩的方向的反方向傳播。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，還包括一個(gè)依賴于波長(zhǎng)的損耗元件，用于補(bǔ)償非均勻損耗分布以產(chǎn)生需要的增益分布。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述光泵浦源是一種超熒光光纖源。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的放大器，其中所述超熒光光纖源包括鐿作為激光離子。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述增益介質(zhì)包括至少一種共摻質(zhì)，用于提高所述增益介質(zhì)的非均勻性。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的放大器，其中所述共摻質(zhì)包括網(wǎng)狀組織改良劑。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的放大器，其中所述共摻質(zhì)包括選自由鉀、鈣、鈉、鋰、鋁和鍺組成的組中至少一種元素。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，其中所述增益介質(zhì)在至少5納米的光譜區(qū)上提供平坦的、寬的增益。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，還包括一個(gè)可變衰減器，用于控制損耗水平以在所述增益介質(zhì)中產(chǎn)生需要的增益水平。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，還包括一個(gè)光源，用于產(chǎn)生不同波長(zhǎng)輸入信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的放大器，其中該輸入信號(hào)與來自所述增益介質(zhì)的激光振蕩是相反方向傳播的。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器，還包括耦合裝置，用于將信號(hào)耦合進(jìn)和出所述光諧振腔。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的放大器，其中所述耦合裝置包括至少一個(gè)光耦合器。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的放大器，其中所述耦合裝置包括至少一個(gè)光循環(huán)器。
26.一種光放大器，包括一個(gè)光諧振腔，其用于產(chǎn)生鉗位增益，所述諧振腔包括一具有吸收分布和增益分布的增益介質(zhì)，其中增益分布至少部分是以非均勻展寬為特征的；一個(gè)光泵浦源，其用于在所述增益介質(zhì)吸收躍遷的尾部泵浦所述增益介質(zhì)，以利用非均勻展寬來改變?cè)鲆妫灰约耙粋€(gè)依賴于波長(zhǎng)的損耗元件，其用于調(diào)節(jié)損耗以產(chǎn)生需要的增益分布。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的放大器，其中所述光諧振腔包括所述依賴于波長(zhǎng)的損耗元件。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的放大器，其中所述依賴于波長(zhǎng)的損耗元件調(diào)節(jié)諧振腔的損耗以產(chǎn)生基本上平坦的增益。
29.一種方法，其用于產(chǎn)生具有基本上平坦增益的光放大器，包括將一個(gè)泵浦信號(hào)引入具有吸收分布和增益分布的增益介質(zhì)中，該增益介質(zhì)駐留在諧振腔中，所述增益分布至少部分是以非均勻展寬為特征的，泵浦信號(hào)的光譜輸出選擇為泵浦吸收分布的尾部以利用增益介質(zhì)的非均勻展寬；將多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)注入增益介質(zhì)以放大這些光信號(hào)，其中諸光信號(hào)的各個(gè)波長(zhǎng)均在增益介質(zhì)的增益分布范圍內(nèi)；利用增益介質(zhì)中的受激發(fā)射在一個(gè)包括這些光信號(hào)波長(zhǎng)的光譜區(qū)上將增益介質(zhì)的增益鉗位；以及從增益介質(zhì)中引出被放大的光信號(hào)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，還包括給增益介質(zhì)添加共摻質(zhì)以提高增益分布的非均勻展寬。
31.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，還包括通過改變諧振腔中的損耗來控制增益。
32.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，包括限制激光振蕩使其沿著注入的光信號(hào)傳播方向的相反方向。
33.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中增益介質(zhì)包括摻雜光纖。
34.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，還包括通過調(diào)節(jié)諧振腔中依賴于波長(zhǎng)的損耗元件來控制增益的平坦性。
35.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中受激發(fā)射包括激光發(fā)射。
全文摘要
光放大器具有一個(gè)基本平坦并在一個(gè)寬范圍上獨(dú)立于泵浦功率、輸入信號(hào)功率以及輸入信號(hào)數(shù)目的增益分布。該放大器通過在增益介質(zhì)的至少一個(gè)吸收尾部的至少一個(gè)波長(zhǎng)上泵浦該增益介質(zhì)而利用一個(gè)有該增益介質(zhì)的光諧振腔。該增益介質(zhì)的增益展寬表現(xiàn)為非均勻的。該諧振腔是一個(gè)優(yōu)選地包括一個(gè)摻鉺光纖的環(huán)形諧振腔。共摻質(zhì)可以添加到光纖中以提高非均勻展寬效果。一種增益平坦化方法將一種泵浦信號(hào)引入增益介質(zhì)。該泵浦信號(hào)有一個(gè)在增益介質(zhì)吸收分布的尾部的波長(zhǎng)。多個(gè)不同波長(zhǎng)的光信號(hào)被引入增益介質(zhì)。增益介質(zhì)中的受激發(fā)射將增益介質(zhì)的增益鉗位。
文檔編號(hào)H01S3/094GK1339188SQ00803494
公開日2002年3月6日 申請(qǐng)日期2000年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月5日
發(fā)明者M·J·F·迪貢尼特, S·薩文 申請(qǐng)人:萊蘭斯坦福初級(jí)大學(xué)評(píng)議會(huì)