[发明专利]多级光纤放大器和用于匹配多级光纤放大器的泵浦功率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多级光纤放大器以及一种用于匹配多级光纤放大器的泵浦功率的方法。

背景技术

在光学长途通信网络中，为了信号放大，通常使用光纤放大器，其放大光纤大多掺杂有来自稀土族的元素。在商业上，主要采用掺铒光纤放大器(英语“Erbium doped fiber amplifiers”，缩写为EDFAs)，这些光纤放大器通常由多个放大级构成。以下，分别将EDFA的一部分称为放大级，其中这一部分恰好包含相连接的掺铒光纤，该光纤被布置在无源部件、例如可变的衰减元件、补偿色散的光纤或者隔离器(Isolatoren)之间。

在文献中存在多种装置，用于对多级掺铒光纤放大器进行泵浦(pumpen)。泵信号在此情况下与光传输信号同向或者反向地传播。为了输送能量，迄今通常针对每个放大级采用一个或者多个泵浦激光二极管。在两级光纤放大器中，也使用不同波长的泵浦激光二极管作为泵浦源。具有980nm的发射波长的泵浦激光器例如负责在第一级的光纤开始处的高反转，而具有1480nm的发射波长的激光器为隔离器之后的第二放大级供应能量。由此，可以在非常大的输入功率范围内在足够的输出功率的情况下实现良好的噪声系数。

为了节省成本，值得期望的是，仅还使用一个泵浦激光二极管作为泵浦源，以便对多级光纤放大器进行泵浦。这尤其通过激光二极管的可实现的输出功率的巨大进步而变为可能。具有高达500mW的泵浦激光二极管已经可以在商业上获得。原则上区分两种泵浦装置，利用这两种泵浦装置将激光二极管的泵浦功率分配给例如两个放大级。在图1a)和1b)中示出了这种泵浦装置的实施例。在这方面，请参阅美国专利5430572。

图1a示出具有泵浦旁路的两级光纤放大器的已知的泵浦装置，该泵浦装置作为框图被示出。1550nm左右的波长的光数据信号在输入侧通过隔离器I被输送给波长选择耦合器WDM1的第一输入端。耦合器WDM1的第二输入端对应于泵浦输入端，并且与具有例如980nm的发射波长的激光二极管LD的输出端相连接。所发射的泵浦信号A1和光传输信号随后被输送给第一掺铒放大光纤EDF1，传输信号在那里被放大并且泵浦信号的一部分被吸收。被放大的传输信号通过耦合器WDM、通过另外的隔离器IB、并且通过耦合器WDM2被输送给第二掺铒放大光纤EDF2，其中所述另外的隔离器IB被布置在第一放大级S1和第二放大级S2之间。波长选择耦合器WDM的第二输出端与耦合器WDM2的第二输入端相连接。借助泵浦旁路PB，在第一放大级S1中未被吸收的泵浦信号A2被耦合输出，并且在隔离器IB之后又被耦合输入到第二放大级S2中。泵浦旁路由于在隔离器IB中对泵浦信号的高吸收而是必需的。由US专利5430572，图4公开了一种原理上相同的装置，其中泵浦信号与传输信号反向地传播。在此情况下，激光二极管的泵浦信号通过波长选择耦合器被耦合输入，该波长选择耦合器被布置在第二放大光纤之后。

在图1b的框图中示出了具有泵浦分光器(Pumpsplitter)的泵浦装置。在此情况下，激光二极管LD的泵浦信号通过泵浦分光器PS被输送给放大级S1和S2。泵浦分光器通常具有用于输送信号E1和E2的两个输入端以及具有两个输出端，并且根据固定地设置的划分系数(1-α)：α将由激光二极管所发射的泵浦信号的功率分配到两个放大级S1和S2上。在欧洲专利申请0650234A1，图3中同样说明了这种装置。根据该申请的图1b，泵浦分光器PS的第一输出端与第一放大级S1的波长选择耦合器WDM1相连接。泵浦分光器PS的第二输出端与另外的耦合器WDM2相连接，该另外的耦合器WDM2被布置在第二级S2的开始处。以这种方式，第一泵浦信号A1被输送给第一放大光纤EDF1，并且另外的泵浦信号A2被输送给另外的放大光纤EDF2。利用这种结构，与图1a中的结构相比可以实现更高的输出功率。在此情况下，功率耦合器的划分系数是重要的自由度，该自由度允许对放大器功能进行优化。然而不利的是，泵浦分光器PS的划分系数通常在放大器的设计阶段中被确定，并且在运行期间不能与输入功率或者所希望的输出功率相匹配。