單光柵高增益平坦l波段摻鉺光纖放大器的制造方法
【專利摘要】單光柵高增益平坦L波段摻鉺光纖放大器，屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】。為了解決現(xiàn)有采用光纖環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)的摻鉺光纖放大器的增益強化幅度非均勻，增益平坦性差的問題?？烧{(diào)諧激光器發(fā)出L波段光經(jīng)第一隔離器與第一泵浦源進入第一波分復(fù)用器，到第一鉺光纖，第一鉺光纖輸出C波段放大自發(fā)輻射光，L波段光、C波段放大自發(fā)輻射光和第二泵浦源發(fā)出的光經(jīng)第二波分復(fù)用器和光纖光柵注入第二鉺光纖，實現(xiàn)L波段光放大；放大的L波段光及殘余C波段放大輻射光到達第二隔離器；L波段信號光通過，殘余C波段放大輻射光被第二隔離器端面反射回第二鉺光纖，至光纖光柵后形成二次反射，再次激發(fā)第二鉺光纖中的鉺離子，實現(xiàn)L波段信號光的二次泵浦。它用于光通信與傳感系統(tǒng)中。
【專利說明】單光柵高增益平坦L波段摻鉺光纖放大器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光通信【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 摻鉺光纖放大器是光通信與傳感系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其性能決定光信號的接收質(zhì) 量。隨著通信容量的不斷增長，傳統(tǒng)C波段已難以滿足用戶需求。將摻鉺光纖放大器的增益 譜拓展至L波段，實現(xiàn)超寬帶光信號傳送，對于光纖通訊與傳感系統(tǒng)的實際應(yīng)用具有重要 價值。然而，相比與C波段，L波段位于鉺光纖增益譜的末端，鉺離子數(shù)目的反轉(zhuǎn)度較低，且 伴隨較高的放大自發(fā)輻射噪聲與損耗，導(dǎo)致L波段摻鉺光纖放大器的輸出增益效率降低， 性價比不高，制約了其在相關(guān)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。因此，增益強化是L波段摻鉺光纖放大器研 究的熱點與焦點問題。
[0003] 研究表明，改善L波段摻鉺光纖放大器的輸出增益的關(guān)鍵是提高鉺離子的泵浦效 率。當(dāng)前主要方法是：由光纖環(huán)形鏡（或光纖光柵）與環(huán)形器構(gòu)成雙通結(jié)構(gòu)摻鉺光纖放大 器，通過二次（或多次）泵浦光纖內(nèi)部鉺離子的放大自發(fā)輻射，實現(xiàn)輸出光譜的增益強化。 此類方法的缺點在于：1、由于插入損耗、回波損耗及耦合比誤差的存在，光纖環(huán)形鏡的反射 率無法達到最佳值（即100% )，泵浦效率的改善程度受限；2、光纖環(huán)形鏡多需要高雙折射 率光纖、偏振控制器和光纖環(huán)形器等配合實現(xiàn)，上述器件價格昂貴，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，令方案 的實用性不高；3、光纖環(huán)形鏡作用下的鉺光纖輸出增益譜，其增益強化幅度呈現(xiàn)非均勻特 性，增益平坦性能較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有采用光纖環(huán)形鏡結(jié)構(gòu)的摻鉺光纖放大器的增益強 化幅度呈現(xiàn)非均勻特性，增益平坦性能較差的問題，本發(fā)明提供一種單光柵高增益平坦L 波段摻鉺光纖放大器。
[0005] 本發(fā)明的單光柵高增益平坦L波段摻鉺光纖放大器，可調(diào)諧激光器、第一泵浦源、 第二泵浦源、第一隔離器、第二隔離器、第一鉺光纖、第二鉺光纖、第一波分復(fù)用器、第二波 分復(fù)用器、光纖光柵、光纖光譜儀和光功率計；
[0006] 可調(diào)諧激光器發(fā)出的L波段信號光入射至第一隔離器，第一隔離器發(fā)出的L波段 信號光和第一泵浦源發(fā)出的激光同時入射至第一波分復(fù)用器，第一波分復(fù)用器發(fā)出的光入 射至第一鉺光纖，第一鉺光纖同時發(fā)出C波段放大自發(fā)輻射光和L波段信號；所述C波段放 大自發(fā)輻射光、L波段信號和第二泵浦源發(fā)出的激光同時入射至第二波分復(fù)用器，所述第二 波分復(fù)用器發(fā)出的光入射至光纖光柵，光纖光柵發(fā)出的光入射至第二鉺光纖，經(jīng)第二鉺光 纖后發(fā)出C波段放大自發(fā)輻射光和泵浦的L波段信號光，所述C波段放大自發(fā)輻射光和放 大的L波段信號光同時入射至第二隔離器，所述L波段信號光透過第二隔離器后同時入射 至光纖光譜儀和光功率計；所述C波段放大自發(fā)輻射光經(jīng)第二隔離器反射后經(jīng)第二鉺光纖 入射至至光纖光柵，經(jīng)光纖光柵反射后再次入射至第二鉺光纖，實現(xiàn)L波段信號光的再次 泵浦。
[0007] 光纖光柵與第二隔離器的后端面形成F-P腔結(jié)構(gòu)。
[0008] 可調(diào)諧激光器輸出波長為1570nm-1610nm，其輸出功率為-20dBm ;
[0009] 所述第一泵浦源為具有尾纖結(jié)構(gòu)的波長為980nm的半導(dǎo)體激光器，其輸出功率為 30mff ；
[0010] 所述第一鉺光纖的長度為11米，工作區(qū)域為C波段，實現(xiàn)C波段放大自發(fā)輻射；
[0011] 所述第二泵浦源為具有尾纖結(jié)構(gòu)的波長為980nm的半導(dǎo)體激光器，其輸出功率為 70mff ；
[0012] 所述光纖光柵的周期均勻，其中心波長為1529. 4nm，其帶寬為lnm，其反射率為 99% ；
[0013] 所述第二鉺光纖的長度為40米，工作區(qū)域為C波段，實現(xiàn)L波段信號光放大。
[0014] 所述光纖光柵為光纖布拉格光柵。
[0015] 本發(fā)明的有益效果在于，設(shè)計了一種基于單光纖光柵的雙泵浦級聯(lián)摻鉺光纖放大 器，它可在提高L波段輸出增益的同時有效改善增益譜的平坦度，并具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低 廉的優(yōu)點。本發(fā)明的特點在于：1、采用雙泵浦級聯(lián)鉺光纖工作方式，利用C波段高輸出增益 特性提高L波段摻鉺光纖放大器的泵浦轉(zhuǎn)換效率；2、利用高反射率光纖光柵6反射光纖內(nèi) 殘余的鉺離子放大自發(fā)輻射，形成二次泵浦，提高L波段摻鉺光纖放大器的泵浦轉(zhuǎn)換效率； 3、基于增益箝制效應(yīng)，利用光纖光柵6與光纖隔離器構(gòu)成弱諧振腔，實現(xiàn)L波段增益譜的非 均勻衰減，壓縮放大器輸出增益的不平坦度。
[0016] 經(jīng)測試，上述二次泵浦過程使得1570nm-1610nm范圍內(nèi)信號光的平均增益從GmQ = 25. 2dB提高至Gml = 28. 9dB ;且在1600nm-1610nm波段的增益強化效果較明顯，增益改善達 5. 4dB。依據(jù)公式

【權(quán)利要求】
1. 單光柵高增益平坦L波段摻鉺光纖放大器，其特征在于，可調(diào)諧激光器（1)、第一泵 浦源（9)、第二泵浦源（10)、第一隔離器（2)、第二隔離器（8)、第一鉺光纖（4)、第二鉺光纖 (7)、第一波分復(fù)用器（3)、第二波分復(fù)用器（5)、光纖光柵（6)、光纖光譜儀（11)和光功率計 (12)； 可調(diào)諧激光器（1)發(fā)出的L波段信號光入射至第一隔離器（2)，第一隔離器（2)發(fā)出的L波段信號光和第一泵浦源（9)發(fā)出的激光同時入射至第一波分復(fù)用器（3)，第一波分復(fù)用 器（3)發(fā)出的光入射至第一鉺光纖（4)，第一鉺光纖（4)同時發(fā)出C波段放大自發(fā)輻射光和 L波段信號； 所述C波段放大自發(fā)輻射光、L波段信號和第二泵浦源（10)發(fā)出的激光同時入射至第 二波分復(fù)用器（5)，所述第二波分復(fù)用器（5)發(fā)出的光入射至光纖光柵（6)，光纖光柵（6) 發(fā)出的光入射至第二鉺光纖（7)，經(jīng)第二鉺光纖（7)后發(fā)出C波段放大自發(fā)輻射光和泵浦 的L波段信號光，所述C波段放大自發(fā)輻射光和放大的L波段信號光同時入射至第二隔離 器（8)，所述L波段信號光通過第二隔離器（8)后同時入射至光纖光譜儀（11)和光功率計 (12)； 所述C波段放大自發(fā)輻射光經(jīng)第二隔離器（8)反射后經(jīng)第二鉺光纖（7)入射至光纖光 柵（6)，經(jīng)光纖光柵（6)反射后再次入射至第二鉺光纖（7)，實現(xiàn)L波段信號光的再次泵浦。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單光柵高增益平坦L波段摻鉺光纖放大器，其特征在于，光纖 光柵（6)與第二隔離器（8)的后端面形成F-P腔結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的單光柵高增益平坦L波段摻鉺光纖放大器，其特征在于， 可調(diào)諧激光器（1)輸出波長為1570nm-1610nm，其輸出功率為-20dBm; 所述第一泵浦源（9)為具有尾纖結(jié)構(gòu)的波長為980nm的半導(dǎo)體激光器，其輸出功率為 30mff； 所述第一鉺光纖（4)的長度為11米，工作區(qū)域為C波段，實現(xiàn)C波段放大自發(fā)輻射； 所述第二泵浦源（10)為具有尾纖結(jié)構(gòu)的波長為980nm的半導(dǎo)體激光器，其輸出功率為 70mff； 所述光纖光柵（6)的周期均勻，其中心波長為1529. 4nm，其帶寬為lnm，其反射率為 99% ； 所述第二鉺光纖（7)的長度為40米，工作區(qū)域為C波段，實現(xiàn)L波段信號光放大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的單光柵高增益平坦L波段摻鉺光纖放大器，其特征在于，所述 光纖光柵（6)為光纖布拉格光柵。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的單光柵高增益平坦L波段摻鉺光纖放大器，其特征在于，所述 光纖光譜儀（11)工作區(qū)域的波長范圍為1200nm-1700nm，用于監(jiān)測信號光輸出增益譜的平 坦性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的單光柵高增益平坦L波段摻鉺光纖放大器，其特征在于，光功 率計（12)工作區(qū)域的波長范圍在0.lnW-500mW，用于監(jiān)測泵浦源及輸出信號光的功率與增 M〇
【文檔編號】H01S3/091GK104377535SQ201410735495
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】楊九如, 柳春郁 申請人:黑龍江大學(xué)