[发明专利]多模包层光纤中的C带光学放大器

说明书

本发明涉及的是光学放大，而特别涉及的是掺杂光纤的泵浦的放大。

用于传输系统的多数放大器和接收器都是在掺铒的光纤中使用一个泵浦来对传输信号放大的。这种放大是建立在光纤的杂质离子对泵浦的吸收以及能量从杂质离子向通过光纤的信号转移这一基础上的。在本文中，将杂质离子处在激发态的部分称为粒子数反转率。铒有两个高反转率的自然增益带，在1530到1560附近，还有一个较低反转率的增益带，在1570到1600nm附近。

波分复用传输系统的出现一方面要求有一个较宽的带宽，以对多个信道进行放大，另一方面要求在所使用的所有带宽内使增益提高。在光纤传输系统中，将这些频带区分为不同的频带：将波长在1529到1565nm之间的波长范围称为“C带”，而将1569到1603nm之间的波长范围称为“L带”。更为一般的是将1565nm之外的各个不同的值都称做“L带”，带宽约在30或35nm的范围。

为了提高增益，可以增加在掺杂光纤中的注入的泵功率。这种方法受到所用泵浦功率的限制，也受到在掺杂光纤中功率转移效率的限制。增加泵浦数是另一种解决办法，但存在有昂贵和堵塞等缺陷。

对于上面所说的泵浦，也曾有人提出使用一种具有单芯和一个多模内包层的光纤，还可不同地将这种光纤称为双纤芯光纤或多模纤芯光纤。这种技术可以用于宽带及大功率泵浦，其功率可达几瓦，而上面所说的传统的放大器所用泵浦的功率只有几百个毫瓦。

EP-0 723 714提出使用一种用于泵浦的多模光纤，其中有一个双掺杂多模的纤芯，一个多模的内包层和一个外包层。多模泵浦装置是在内包层中进行光学耦合的；多模纤芯中掺有镱和铒，以便有利于使泵浦能量从镱向铒转移。这是因为镱有一个非常强的向975nm的吸收峰。

FR-A-2 790 109提出一种用于L带的光学放大器，其所使用的光纤中有一个多模内包层，以及在纤芯中有弱的粒子数反转。这个文献所述的光纤可以是双掺镱和铒的光纤，以使粒子数反转保持在低的水平。

R.Sugimoto及其同事在“High power double bande EDFA withsimple configuration,”(ECOC’99,1-276到1-277)一文中提出一种用于C带及L带的放大器。这种放大器放大的第一步中有两个单包层放大光纤，分别在980nm和1480nm泵浦，在这第一阶段中C带和L带都被放大；这个放大器的第二步是对L带放大的，其中有一仅对纤芯掺铒的双包层光纤。这个纤芯的直径为5μm，且多模包层的外径为50μm。

这两上文献所用的L带放大的铒的增益带都在1570到1600nm附近，其中在1530到1560nm间的粒子数反转率都低于吸收带，于是就使用多个用一条长光纤的放大器。

本发明涉及的是在C带的光学放大问题，提出一种可以使用多模纤芯光纤及宽的频带泵浦。本发明不再需要预测，所述的预测是在双掺镱时要根据预测，以使能量从泵浦向铒离子转移。这种双掺技术提出的问题之一便是掺镱一般要伴随着掺磷以便使能量易于从镱向铒转移，然而掺磷，使得铒的可用来放大的带宽缩小10nm，增益在1535nm附近以下下降，这便在C带构成一个障碍，限制了用铒所可能的放大范围的应用。

更明确地说，本发明是推荐一种在C带的光学放大器，其中有的一条光纤是有一个多模纤芯、一个多模内包层和一个外包层，放大器中还有光纤的泵浦装置，在这个放大器中，光纤中没掺镱，多模包层的直径小于55μm。

在一种实施方式中，所述多模包层的直径小于35μm。

最好，所述的泵浦装置将光耦合到光纤中，这光的能量的95％是在978±10nm的频带内，最好是在978±3nm的频带内，亦可将用于泵浦的光的能量的95％是在1470±15nm的频带内，最好是在1470±10nm的频带内。

述及的多模包层可以是环状的，在这种情况下，多模纤芯的直径最好取在5到10μm之间，在环形多模包层的情况下，总是最好使多模纤芯和多模包层的折射率的差在5×10^-3到15×10^-3之间。

在另一种实施方式中，多模包层不是环状的，在这种情况下，多模纤芯的直径最好取在3到10μm之间；且多模纤芯与多模包层间的折射率的差最好在10×10^-3到40×10^-3之间。

在这种或那种情况下，多模包层和外包层之间折射率的差应在10×10^-3到150×10^-3之间。