專利名稱：用于全光緩存器的高功率光纖布里淵放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種光通訊技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種用于全光緩存器的 高功率光纖布里淵放大器。
背景技術(shù)：
隨著未來因特網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸帶寬需求的加速增長，現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)由于受光電轉(zhuǎn)換 受電信號處理速度的限制，通信速率難以進(jìn)一步提高，將難以滿足數(shù)據(jù)傳輸帶寬 增長的需求，發(fā)展全光網(wǎng)絡(luò)勢在必行。隨著摻鉺光纖放大器(EDFA)的產(chǎn)生和廣 泛應(yīng)用，信號在光纖中的傳輸過程不再需要光電轉(zhuǎn)換，已實現(xiàn)全光化。而且隨著 密集波分復(fù)用系統(tǒng)(DW面)技術(shù)的成熟主干網(wǎng)的容量和通訊速率也不斷提升。但 是，發(fā)展全光網(wǎng)絡(luò)的瓶頸目前在于缺少應(yīng)用在光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的全光路由器。目前在 光節(jié)點進(jìn)行的信息處理，例如光分插復(fù)用(0ADM)、光交叉連接(OXC)都是在交換 的過程是以光的形式存在的，而控制部分是通過電路或者機(jī)械的形式實現(xiàn)的，并 非真正的全光網(wǎng)絡(luò)。而光路由器的關(guān)鍵部件就是光緩存器。近兩年的研究表明光 纖布里淵放大器(FBA)可以實現(xiàn)光緩存功能。而以往的光纖布里淵放大器都是 長光纖低泵浦功率的，所得到的增益較低，由于緩存性能和放大器的增益成正比， 這會導(dǎo)致緩存器的性能較低。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，AT&T貝爾實驗室的N. A. Olsson和P. van der Ziel發(fā)表論文"Cancellation of fiber loss by semiconductor laser pumped Brillouin amplification at 1. 5 u m(用半導(dǎo)體激光泵浦的布里淵放大1.5pm 信號來補(bǔ)償光纖損耗)"，A卯l. Phys. Lett. ， vol. 43， NO. 20， MAY 1986 (1986 年5月發(fā)表于美國物理聯(lián)合會應(yīng)用物理快報)，該文獻(xiàn)報道了通過布里淵放大可以補(bǔ)償光纖損耗，即利用非線性布里淵放大的原理，給信號光提供一定的增益， 用來抵銷其由于在光纖終傳輸產(chǎn)生的損耗。但是該結(jié)構(gòu)的放大器采用了 37.5km 長的光纖，布里淵閾值只有6mw，考慮光纖損耗在內(nèi)對-17dBm的信號光一共只獲 得了 16dB的增益。而且由于其低閾值的特點，自發(fā)布里淵放大噪聲相當(dāng)嚴(yán)重，
低增益高噪聲，這在放大器的應(yīng)用中是非常不利的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種用于全光緩存器的高 功率光纖布里淵放大器，使其縮短光纖長度使布里淵閾值大大提高，可用的泵浦 功率相應(yīng)大大增加，而且信號不容易進(jìn)入增益飽和區(qū)，可以獲得較大增益和較低 的噪聲指數(shù)，從而解決增益低噪聲高的這兩個傳統(tǒng)光纖布里淵放大器中的問題， 更重要的是增益的提高還可以相應(yīng)增強(qiáng)其做慢光緩存器時的延遲性能。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括可調(diào)諧激光器、第一摻鉺 光纖放大器、第一90:10耦合器、第二慘鉺光纖放大器、第一可調(diào)衰減器、第二 90:10耦合器、光譜分析儀(OSA)、光纖布里淵環(huán)形激光器、第二可調(diào)衰減器、 第一單模光纖，可調(diào)諧激光器與第一摻鉺光纖放大器輸入端相連，然后第一摻鉺 光纖放大器輸出端與第一 90:10耦合器輸入端相連，并經(jīng)第一 90:10耦合器分為 兩路 一路為第一90:10耦合器的10%端與第二摻鉺光纖放大器輸入端相連，第 二摻鉺光纖放大器輸出端與第一可調(diào)衰減器一端相連，第一可調(diào)衰減器另一端與 第二 90:10耦合器的90%端相連，第二 90:10耦合器的公共端與第一單模光纖一 端相連；另外一路是第一 90:10耦合器的90%端與光纖布里淵環(huán)形激光器輸入端 相連，光纖布里淵環(huán)形激光器的輸出端經(jīng)過第二可調(diào)衰減器與第一單模光纖一端 相連，第一單模光纖另一端與第二 90:10耦合器的輸入端相連，第二90:10耦合 器的10°/。端與光譜分析儀相連。所述光纖布里淵環(huán)形激光器，包括環(huán)行器、偏振控制器、第二單模光纖、 第一光隔離器、第二光隔離器、第三摻鉺光纖放大器、第三90:10耦合器，環(huán)行 器有三個端口，其中環(huán)行器的一個端口與第一90:10耦合器的90%端相連，環(huán)行 器的另一個端口與偏振控制器一端相連，偏振控制器另一端與第二單模光纖相 連，光環(huán)行器的第三個端口與第一光隔離器的一個端口相連，第一光隔離器的另 一個端口與第三摻鉺光纖放大器輸入端相連，第三摻鉺光纖放大器輸出端與第三 90:10耦合器的公共端相連，第三90:10耦合器的90%端口與第二光隔離器的一 個端口相連，第二光隔離器的另一個端口與第二單模光纖相連，第三90:10耦合 器的10%端與第二可調(diào)衰減器相連。所述第一單模光纖，其長度為100m-5000m，長度越短，泵浦功率越高。
所述第一單模光纖，是G652單模光纖、G653色散位移光纖、G655非零色散
位移光纖、色散補(bǔ)償光纖、色散漸減光纖、高非線性光纖、硫化物光纖、摻稀土 離子光纖其中之一。
所述第二單模光纖，其長度為12. 5m。
本發(fā)明工作時，可調(diào)諧激光器出射的激光經(jīng)第一摻鉺光纖放大器放大后，經(jīng) 第一 90:10耦合器分成10%端和90%端兩路，其中10%—路被第二摻鉺光纖放大 器放大后經(jīng)第二 90:10耦合器的90%端進(jìn)入第一單模光纖作為布里淵放大器的泵 浦光，第一 90:10耦合器的90%—路經(jīng)環(huán)行器的端口 a到端口 b，然后進(jìn)入第二單 模光纖，在第二單模光纖中產(chǎn)生后向布里淵散射光，布里淵散射光經(jīng)偏振控制器， 然后經(jīng)由環(huán)行器的端口 b到端口 c，然后依次通過第一光隔離器、第三摻鉺光纖 放大器、第三90:10耦合器、第二光隔離器、第二單模光纖、偏振控制器，按此 順序不斷循環(huán)振蕩，形成的激光由第三90:10耦合器的10%端輸出，然后經(jīng)過第 二可調(diào)衰減器進(jìn)入第一單模光纖被放大，放大后的信號經(jīng)第二 90:10耦合器的 10%端輸出，最后由光譜分析儀測量。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明可以縮短第一單模光纖 的長度，提高可用泵浦功率，同時提高了增益。如果使用的第一單模光纖的長度 為600m，相對于現(xiàn)有使用37.5km光纖長度的技術(shù)方案，可以提高可用的泵浦功 率到60mW以上，對布里淵激光器輸出功率為-30dBm的信號，無論該信號光是連 續(xù)光還是經(jīng)過調(diào)制或編碼后的帶有信息的脈沖光，都可以能得到提高增益約20dB 和低至4dB的噪聲指數(shù)，而且由于信號增益和FBA緩存器的緩存時間成正比，從 而可以提高緩存能力約20ns。而對于使用更短的第一單模光纖，如100m，則可 以提高增益36dB。即使使用的第一單模光纖長度為5000m，也可以提高增益17dB。


圖l本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案 為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于 下述的實施例。
如圖1所示，本實施例包括可調(diào)諧激光器l、第一摻鉺光纖放大器2、第
一90:10耦合器3、第二摻鉺光纖放大器4、第一可調(diào)衰減器5、第二 90:10耦 合器6、光譜分析儀(OSA) 7、光纖布里淵環(huán)形激光器17、第二可調(diào)衰減器15、 第一單模光纖16,連接關(guān)系為可調(diào)諧激光器1與第一摻鉺光纖放大器2輸入 端相連，然后第一摻鉺光纖放大器2輸出端與第一 90:10耦合器3輸入端相連， 并經(jīng)第一 90:10耦合器3分為兩路 一路為第一 90:10耦合器3的10%端與第二 摻鉺光纖放大器4輸入端相連，第二摻鉺光纖放大器4輸出端與第一可調(diào)衰減器 5 —端相連，第一可調(diào)衰減器5另一端與第二 90:10耦合器6的90%端相連，第 二 90:10耦合器6的公共端與第一單模光纖16 —端相連;另外一路是第一 90:10 耦合器2的90%端與光纖布里淵環(huán)形激光器17輸入端相連，光纖布里淵環(huán)形激 光器17的輸出端經(jīng)過第二可調(diào)衰減器15與第一單模光纖16 —端相連，第一單 模光纖16另一端與第二 90:10耦合器6的輸入端相連，第二 90:10耦合器6的 10%端與光譜分析儀7相連。
所述光纖布里淵環(huán)形激光器17，包括環(huán)行器8、偏振控制器9、第二單模 光纖IO、第一光隔離器12 、第二光隔離器ll、第三摻鉺光纖放大器13、第三 90:10耦合器14，環(huán)行器8有三個端口，其中，環(huán)形器8的一個端口 a與第一 90:10耦合器2的90%端相連，環(huán)行器8的另一個端口 b與偏振控制器9 一端相 連，偏振控制器9另一端與第二單模光纖10相連，光環(huán)行器8的第三個端口 c 與第一光隔離器12的一個端口d相連，第一光隔離器12的另一個端口e與第 三摻鉺光纖放大器13輸入端相連，第三摻鉺光纖放大器13輸出端與第三90:10 耦合器14的公共端相連，第三90:10耦合器14的90%端口與第二光隔離器11 的一個端口 f相連，第二光隔離器ll的另一個端口 g與第二單模光纖10相連， 第三90:10耦合器14的10%端與第二可調(diào)衰減器15相連。
所述光纖布里淵環(huán)形激光器17，其輸出功率為-36 2dBm。
所述第一單模光纖16，其長度為100m-5000m。
所述第一單模光纖16，是G652單模光纖、G653色散位移光纖、G655非零 色散位移光纖、色散補(bǔ)償光纖、色散漸減光纖、高非線性光纖、硫化物光纖、摻 稀土離子光纖其中之一。
所述第二單模光纖10，其長度為12. 5m。
所述光譜分析儀7，為EXF0光譜分析儀。本實施例工作時，可調(diào)諧激光器1出射的激光經(jīng)最大泵浦功率是160mw的第 一摻鉺光纖放大器2放大后，經(jīng)第一90:10耦合器3分成90: 10兩路，其中10% 一路被最大泵浦功率是2w的第二摻鉺光纖放大器4放大后經(jīng)第二 90:10耦合器 6的90%端進(jìn)入第一單模光纖16作為本實施例裝置的泵浦光，第一 90:10耦合器 3的9(m—路經(jīng)環(huán)行器8的端口a到端口b，然后進(jìn)入第二單模光纖10，在第二 單模光纖IO中產(chǎn)生后向布里淵散射光，布里淵散射光經(jīng)偏振控制器9，然后經(jīng) 由環(huán)行器8的端口 b到端口 c，然后依次通過第一光隔離器12、最大泵浦功率 是140mw的第三摻鉺光纖放大器13、第三90:10耦合器14、第二光隔離器ll、 第二單模光纖10、偏振控制器9，按此順序不斷循環(huán)振蕩，形成的激光由第三 90:10耦合器14的10%端輸出，然后經(jīng)過第二可調(diào)衰減器15進(jìn)入第一單模光纖 16被放大。放大后的信號經(jīng)第二90:10耦合器6的10%端輸出，最后由光譜分析 儀7測量。
當(dāng)?shù)谝粏文９饫w16的長度為600m時，光纖布里淵環(huán)形激光器17輸出的信 號功率分別在-36dBm、 -25dBm、 -17dBm、 _7dBm、 2dBm時，通過調(diào)節(jié)第二摻鉺光 纖放大器4或第一可調(diào)衰減器5控制可調(diào)諧激光器1的信號泵浦功率在 16mw-120mw范圍內(nèi)逐漸增加，測量本實施例裝置的增益和噪聲指數(shù)，結(jié)果表明 在同樣的泵浦功率下，光纖布里淵環(huán)形激光器17的信號功率越小，可獲得的增 益越大。在光纖布里淵環(huán)形激光器17的信號功率為-36dBm時，泵浦功率為115mw 時，信號獲得高達(dá)49dB的增益，但是此時由于已在增益飽和區(qū)，自發(fā)布里淵放 大噪聲較大，所以噪聲指數(shù)達(dá)到lldB，在此條件下可以獲得的非飽和增益也有 40dB，而此時噪聲指數(shù)只有4dB。在布里淵激光器的信號功率為-17dBm時，獲得 24dB的非飽和增益和27dB的飽和增益，相比于對比文獻(xiàn)，增益有近50%的提高 (由16dB提高到了24dB)，提高了8dB，由于能提供更高的增益和低噪聲指數(shù)， 因此本實施例適合實際的光網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。
當(dāng)?shù)谝粏文９饫w16長度為100m時，相對于現(xiàn)有使用37. 5km光纖長度的技 術(shù)方案，最大可以提高增益36dB。
當(dāng)?shù)谝粏文９饫w16長度為5000m時，相對于現(xiàn)有使用37. 5km光纖長度的技 術(shù)方案，最大可以提高增益17dB。
權(quán)利要求
1、 一種用于全光緩存器的高功率光纖布里淵放大器，包括可調(diào)諧激光器、 光譜分析儀，其特征在于，還包括第一摻鉺光纖放大器、第一90:10耦合器、第二摻鉺光纖放大器、第一可調(diào)衰減器、第二 90:10耦合器、光纖布里淵環(huán)形激 光器、第二可調(diào)衰減器、第一單模光纖，可調(diào)諧激光器與第一摻鉺光纖放大器輸 入端相連，第一摻鉺光纖放大器輸出端與第一 90:10耦合器輸入端相連，并經(jīng)第 一90:10耦合器分為兩路 一路為第一90:10耦合器的10%端與第二摻鉺光纖放 大器輸入端相連，第二摻鉺光纖放大器輸出端與第一可調(diào)衰減器一端相連，第一 可調(diào)衰減器另一端與第二 90:10耦合器的90%端相連，第二 90:10耦合器的公共 端與第一單模光纖一端相連；另外一路是第一 90:10耦合器的90%端與光纖布里淵環(huán)形激光器輸入端相連，光纖布里淵環(huán)形激光器的輸出端經(jīng)過第二可調(diào)衰減器 與第一單模光纖一端相連，第一單模光纖另一端與第二 90:10耦合器的輸入端相 連，第二90:10耦合器的10%端與光譜分析儀相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全光緩存器的高功率光纖布里淵放大器，其 特征是，所述光纖布里淵環(huán)形激光器，包括環(huán)行器、偏振控制器、第二單模光 纖、第一光隔離器、第二光隔離器、第三慘鉺光纖放大器、第三90:10耦合器， 環(huán)行器有三個端口，其中環(huán)行器的一個端口與第一90:10耦合器的90%端相連， 環(huán)行器的另一個端口與偏振控制器一端相連，偏振控制器另一端與第二單模光纖 相連，光環(huán)行器的第三個端口與第一光隔離器的一個端口相連，第一光隔離器的 另一個端口與第三摻鉺光纖放大器輸入端相連，第三摻鉺光纖放大器輸出端與第三90:10耦合器的公共端相連，第三90:10耦合器的90%端口與第二光隔離器的 一個端口相連，第二光隔離器的另一個端口與第二單模光纖相連，第三90:10耦 合器的10%端與第二可調(diào)衰減器相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全光緩存器的高功率光纖布里淵放大器，其 特征是，所述光纖布里淵環(huán)形激光器，其輸出功率為-36 2dBm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全光緩存器的高功率光纖布里淵放大器，其 特征是，所述第一單模光纖，其長度為100m-5000m。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的用于全光緩存器的高功率光纖布里淵放大器，其特征是，所述第一單模光纖，是G652單模光纖、G653色散位移光纖、G655非 零色散位移光纖、色散補(bǔ)償光纖、色散漸減光纖、高非線性光纖、硫化物光纖、 摻稀土離子光纖其中之一。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于全光緩存器的高功率光纖布里淵放大器，其 特征是，所述第二單模光纖，其長度為12. 5m。
全文摘要
一種光通訊技術(shù)領(lǐng)域的用于全光緩存器的高功率光纖布里淵放大器，包括可調(diào)諧激光器、第一摻鉺光纖放大器、第一耦合器、第二摻鉺光纖放大器、第一衰減器、第二耦合器、光譜分析儀、光纖布里淵環(huán)形激光器、第二衰減器、第一單模光纖，連接關(guān)系為可調(diào)諧激光器通過第一摻鉺光纖放大器與第一耦合器相連，第一耦合器10％端與第二摻鉺光纖放大器相連，第二摻鉺光纖放大器通過第一衰減器、第二耦合器與第一單模光纖相連，第一耦合器90％端與光纖布里淵環(huán)形激光器相連，光纖布里淵環(huán)形激光器另一端經(jīng)過第二衰減器、第一單模光纖與第二耦合器相連，第二耦合器的10％端與光譜分析儀相連。本發(fā)明可以縮短第一單模光纖長度，提高可用泵浦功率和增益。
文檔編號H04B10/17GK101145852SQ200710047679
公開日2008年3月19日 申請日期2007年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月1日
發(fā)明者義理林, 夏宇興, 羅售余, 黎 詹, 亮 邢 申請人:上海交通大學(xué)