專利名稱:帶有放大光纖的放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種帶有光纖的放大器,這種光纖例如由于摻有鉺而起放大作用。這樣一種放大器特別適于被應(yīng)用在海底光纖傳輸系統(tǒng)。
例如從文件FR2638854中已知的摻鉺光纖放大器是與海底傳輸系統(tǒng)有關(guān)的。這樣的放大器只是讓信號通過光纖就可獲得高的增益,而且這是應(yīng)用在1.5μm到1.6μm的光譜范圍。然而,已知(見學(xué)刊SPIE1373,1991年第168-186頁由J.F.Marcerou等人所寫)當(dāng)希望完全使用摻鉺光纖放大器時,卻受到它所帶有的光噪聲的限制,光噪聲被稱作“放大的自激發(fā)射”(amplifiedspontaneousemission(ASE))。然后放大的自激發(fā)射就部分地造成激光介質(zhì)飽和,這種飽和的發(fā)生損害了對光纖內(nèi)信號的放大。的確,這就是為什么ASE被用于制造良好的寬帶超熒光光源(widebandsuperfluorescentsource)之原因。
為了解決這個問題已經(jīng)提出了幾種解決方案。為了減少這種噪聲系數(shù),可以使用短纖維,但這就犧牲了增益。也可以使用不是最優(yōu)化的纖維,但這需要很高的泵浦能量(pumpingpowers)。
也提出過一些方法通過將光學(xué)濾波器插入摻鉺纖維長度中來限制放大器中放大的自激發(fā)射的效應(yīng)。這個光學(xué)濾波器在二個方向上阻斷了噪聲的光譜成分。然而,這種方法具有限制放大器通帶的缺點(diǎn)而且當(dāng)放大器被級聯(lián)使用時由于一個濾波器的頻率與另一個稍有不同,這種方法是很有風(fēng)險的。
為了減輕這些缺陷,本發(fā)明提出使用一種隔離器(isolator)(一個或多個)并將其插入放大光纖中。這種方法用于減少光噪聲的有害效應(yīng)。
本發(fā)明因而提供一種帶有放大光纖的放大器,這個放大器包括用于降低由于放大的自激發(fā)射而引起的光噪聲的裝置,所說這個裝置被插入放大光纖的長度中,這個放大器的特征在于所說裝置包括一個光學(xué)隔離器。
在海底傳輸系統(tǒng)里,放大纖維最好是摻鉺光纖型的。
通過閱讀非限制性例子給出的并帶有附圖的下列描述,本發(fā)明將會被更好地理解并且顯示出本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和特征,在附圖里;
圖1示出了本發(fā)明的帶有放大光纖的放大器;
圖2是一個比較曲線,它給出了作為其放大光纖長度的函數(shù)的圖1放大器的增益;而且圖3是一個比較曲線,它給出了作為其放大光纖長度的函數(shù)的同一放大器的噪聲系數(shù)。
令人意想不到的是,由于被放大的自激發(fā)射的出現(xiàn)所引入的增益限制基本上是由于在與光泵浦(pumping)方向相反的方向中的噪聲傳播引起的。根據(jù)本發(fā)明,可以通過將隔離器插入被摻雜的光纖來限制由光噪聲在與信號相反方向中傳播引起的飽和而大大地減少這個效應(yīng)。
參照圖1,放大器1包括在待放大的光信號之入口端2與光信號的出口端3之間串聯(lián)的合波器4(wavelength multiplexer);第一段摻雜光纖L、隔離器5;及第二段摻雜光纖L′。構(gòu)成放大器的各種組件用焊接連在一起。合波器4提供待放大波長為λS的光信號及波長為λP的泵浦信號P之間的耦合。將二個信號S和P施加到放大光纖的入口。
在這個實施例中,放大光纖包括一玻璃基體(vitreous matrix),這個基體具有一個以二氧化硅為基礎(chǔ)的芯,二氧化硅中加有Al2O3及GeO2型的氧化物。在這個基體中摻雜100ppm濃度的鉺。纖維的纖芯與其包層間的指數(shù)差為△n32.10-3。
該放大器也包括用于產(chǎn)生泵浦信號的裝置6。這個裝置包括例如激光二極管,它傳遞具有1.475μm波長及35mW能量的泵浦信號。
用具有1.55μm波長及-30dBm能量的待放大的光信號獲得圖2及3的曲線。圖2曲線表示放大器以分貝為單位的增益G,是放大光纖長度l(米)的函數(shù)。曲線10是根據(jù)使用圖1放大器但它不帶有隔離器所進(jìn)行的測量而繪制的。曲線11是根據(jù)使用同一放大器但它裝配有隔離器5時所進(jìn)行的測量而繪制的。
圖3的曲線在縱坐標(biāo)上繪制出作為長度l的函數(shù)的放大器噪聲系數(shù)NF(以分貝dB為單位)。曲線12是根據(jù)使用圖1的放大器但它不帶有隔離器時所進(jìn)行的測量而繪制的。曲線13是根據(jù)使用同一放大器但它配備有隔離器5時所進(jìn)行的測量而繪制的。
這個光學(xué)隔離器用于從光源傳輸信號同時大大減弱返回能量。單個隔離器可以在光束分解(beam-splitting)及極化(polarizing)立方體(cube)和四分之一波長板(quarterwaneplate)的基礎(chǔ)上構(gòu)造而成。入射光由這個立方體極化然后由四分之一波長板園極化(circularlypolarized)。返回光束在相反方向上被園極化。在通過四分之一波長板而通行時返回光束被線性極化然后被極化立方體所阻隔。
光學(xué)隔離器是市場上可買到的組件。在現(xiàn)在的場合,這個隔離器在二個波長(待放大信號的波長及泵浦信號的波長)上必須是透明的(即全通的),而且返回光束的衰減必須大于25分貝。如果必要可以使用多個隔離器。
從圖2和圖3中的曲線可清楚地看到,在其他方面都相同的工作條件下沒有隔離器,放大器不能產(chǎn)生可以與用隔離器所獲得的增益相比較的增益。
在這樣的條件下,增益最大值出現(xiàn)在60米左右(見圖2的曲線)。這就是為什么隔離器被放在距被摻雜光纖的始端25米處(L=25m)的原因,這是在沿60米最佳長度的約一半處。在曲線11里可以看到代表對隔離器的特殊損耗的一個小偏移(大約為1.5分貝)。盡管如此,由于對于長度在50米到60米范圍內(nèi)的光纖,帶有隔離器的放大器的增益比不帶有隔離器的放大器增益大6分貝之多,這個偏移仍然大于被補(bǔ)償?shù)脑鲆妗?br>
如在圖3的曲線可以看到的,與不帶有隔離器的放大器(曲線12)相比對于帶有隔離器的放大器(曲線13)來說噪聲系數(shù)可以降低1.5分貝以上。如果放大器用作接收器前置放大器或作為包括多個放大器組件的一個級聯(lián)線性放大器,則在噪聲系數(shù)方面的這個差異是很有意義的,因為在這個級聯(lián)線性放大器中由于積累被放大的自激發(fā)射所引起的問題是很關(guān)鍵的。
可以觀察到本發(fā)明放大器使得可以在纖維隔離器中包含一個光纖,而且在這里適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)濾波器可用來濾出一部分共同傳播噪聲(co-propagatingnoise)。
權(quán)利要求
1.一種帶有放大光纖的放大器,這個放大器包括用于降低由于放大自激發(fā)射引起的光學(xué)噪聲的裝置,所說裝置被插入放大光纖的長度中,這個放大器的特征在于所說裝置包括光隔離器5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的放大器,其特征在于放大光纖是摻鉺光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的放大器,其特征在于隔離器是單個或多個的。
全文摘要
帶有放大光學(xué)纖維的放大器,該放大器包括用于減少由被放大的自激發(fā)射引起的光噪聲的裝置,所說裝置被插入放大光纖的長度范圍中,該放大器的特征在于所說裝置包含一個光學(xué)隔離器(5)。
文檔編號H01S3/06GK1069130SQ9210530
公開日1993年2月17日 申請日期1992年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月2日
發(fā)明者瓊·弗蘭科里斯·瑪卡里, 海文·弗瓦瑞爾 申請人:阿爾卡塔爾有限公司