[发明专利]1054nm泵浦分束阵列式掺镱光纤放大器

说明书

技术领域

1054nm泵浦分束阵列式掺镱光纤放大器，属于光通信技术领域，涉及光纤技术。

背景技术

由于能够同时放大多路光信号，而且具有小型化、集成化等优点，近年来阵列式光放大 器备受人们的关注。1994年，D.Leclerc等人介绍了一种采用倒装晶片、自动对准封装技术， 利用硅V型槽阵列制作的高性能具有4条沟道波导的半导体光放大器阵列。并且研究了提高 器件性能的五种方法，降低偏振灵敏度、减小光纤耦合损耗、降低波长灵敏度、提高波导之 间的一致性和提高倒装晶片与Si衬底的兼容性。1995年，日本NEC公司的S.Kitamura等报 道了使用MOVPE工艺制作的低功耗、偏振无关的半导体光放大器阵列。该放大器阵列为4 沟道阵列，在注入电流低至25mA时，信号增益达到20dB。日本NTT光电子实验室的Y.Suzaki 等在2001年报道了一种高增益的半导体光波导放大器阵列。制作的光波导阵列采用直波导形 式，光纤-光纤增益高达18dB，耦合效率为-3.5dB。并且该放大器阵列中的四条通道的放大特 性具有很好的一致性。2004年，A.Chavez-Prison等报道了一种集成在一个芯片上的光放大器 阵列。他们采用的衬底是具有较高单位长度增益的掺铒磷酸盐玻璃。芯片长度8cm，在C波 带的增益达到22dB。2005年，南京大学的陈海燕等报道了一种在铒镱共掺磷酸盐玻璃衬底 上制作的4沟道光波导放大器阵列。他们从理论上分析了该放大器阵列在多个波长应用时的 情况，例如在1539.4nm，1540.2nm，1542.0nm和1541.8nm波长处的应用。

光纤放大器通常采用耦合器或WDM将泵浦光与信号光一起输入到有源光纤，在传输过 程中随着泵浦光的吸收信号得到逐渐的放大，最后通过输出光纤将放大后的光信号输出。与 光波导放大器类似，按照泵浦方式的不同也可将光纤放大器分为三类：正向泵浦型，反向泵 浦型和双向泵浦型。在单个泵浦源功率相同的情况下，由于双向泵浦使用了两个泵浦光源， 可以使泵浦总功率提高一倍，因而可以大大提高放大器的增益。但是双向泵浦多用了一个泵 浦激光器，而且还需要另加耦合器等辅助器件，这就会大大提高器件的制作成本。反向泵浦 的光纤放大器中，在不加隔离器的情况下，没有被有源光纤完全吸收的反向泵浦将会对信号 源造成扰动，从而影响输出信号的稳定性。所以阵列光纤放大器的耦合方式需要改进，放大 器总的输出功率还需提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是如何设计光纤放大器的偶合方式制作出散热小、更稳定的 阵列式光纤放大器，并以此为基础提高相应放大器的增益。

由于阵列式光纤放大器需要同时放大八路激光信号，采用双向泵浦的话，就同时需要16 个泵浦激光器。由于器件的总体尺寸是有所限制的，要在如此有限的空间内集成16个泵浦激 光器的泵浦电路，会十分困难。并且，由于泵浦源一般都需要加温度控制电路，来稳定激光 器的输出功率。将多个泵浦源安排在有限的空间内，将会使器件的温度快速升高，并给放大 器的制冷带来严重的困难。

为了降低成本，并降低器件制冷设计的难度，减少了泵浦激光器的个数，采用一个泵浦 源按50∶50的分束比分成两路后分别泵浦一路有源光纤的结构方案。这样，8路信号的放大 总共只需要4个泵浦激光器，不仅降低了器件的发热量，而且大大减少了器件的数量，降低 了成本，也降低了器件的实现难度。

本发明采用结构简单又容易实现的正向泵浦型光纤放大器结构。