[发明专利]光纤放大器动态增益斜率均衡器及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于MEMS及光纤通信技术领域，涉及一种动态增益斜率均衡器，尤其涉及一种光纤放大器动态增益斜率均衡器；同时，本发明还涉及上述光纤放大器动态增益斜率均衡器的制备工艺。

背景技术

“宽带中国战略”与“宽带上网提速工程”的实施将大大加速我国宽带光网络建设，“光进铜退”成为宽带网络技术发展趋势，我国宽带光网络建设投资将超过千亿元规模。传统的点对点光传输网已无法适应光接入端口数和接入带宽的跨越式增长，基于自动交换光网络(ASON)技术的智能光网络是必然发展趋势。智能光网络不仅要解决大容量传输、宽带接入问题,更为关键的是光网络智能化的提升与跨越,实现波长自动配置和带宽动态分配,建立动态可重构、扩展灵活、运行高效、经济可靠的宽带光网络。

智能光网络是在密集波分复用(DWDM)技术基础上利用可重构光分插复用(ROADM)和光交叉连接(OXC)等节点设备构建的新型光网络，其单通道速率将提升到40-400Gb/s、单光纤波长通道数提升到40甚至160波、传输距离扩展至数千甚至1万公里，对DWDM多信道光信号的功率控制和光信噪比（OSNR）提出了更高的要求。掺铒光纤放大器（EDFA）是DWDM系统无电光中继传输关键技术，DWDM系统设计不仅要求EDFA高增益、低噪声，同时要求在多信道环境下提供平坦且与输入光功率无关的增益，来保证各个波长通道具有相同的OSNR。但是，EDFA的增益谱具有静态不平坦特性和随输入光功率参数的变化而发生变化的动态特性，因此实用化的EDFA需要进行静态增益平坦化和动态增益均衡。在智能光网络中，由于DWDM波长动态配置、波长路由引起EDFA输入光功率变化、波长通道数变化成为常态，且变化的速度达到毫秒级，因此对EDFA的增益谱动态不平坦的补偿提出了更高的技术要求，成为亟待解决的关键技术问题。

EDFA增益谱不平坦具有静态和动态两种特性，需要静态增益平坦化技术和动态增益均衡技术来进行均衡。DWDM系统中的EDFA都配置了增益平坦滤波器(GFF)，其波长-损耗曲线与待补偿的EDFA的静态增益谱刚好相反，可以实现EDFA静态不平坦特性的良好补偿。静态增益平坦化技术包括薄膜干涉滤光片、长周期光纤光栅、啁啾光栅、闪耀光纤光栅、级联光纤M-Z干涉仪、光子晶体等多种技术，其残余的增益不平坦度在±0.5dB以内、附加损耗<1dB，而且成本低、体积小。正是由于GFF性能好、价格低，因此每个EDFA都集成了GFF器件，解决了EDFA增益静态不平坦的补偿问题。但GFF的灵活性不足，无法补偿EDFA增益谱的动态变化。

在智能光网络中，波长动态配置导致EDFA波长通道增益差异、波长通道数动态变化，造成EDFA增益谱的动态不平坦，将严重恶化DWDM系统的OSNR，特别是多EDFA级联的多跨段长距离、超长距离光通信系统。与此同时，传输光纤和其它光器件（如色散补偿模块）的光信号衰减随信号波长变化、光纤受激拉曼散射（SRS）效应引起信号功率由短波长向长波长通道转移和EDFA老化等因素也会使DWDM系统各通道间信号功率不均衡。这些因素引起的光信号功率谱、增益谱变化，通常表现出光信号功率谱、增益谱随波长的线性变化，称为增益倾斜，如图1所示。当无电中继距离超过1000km、跨段在10段以上时,传输线路形成的光谱倾斜在12dB以上,信道的误码显著恶化。迫切需要一种能够动态适应光纤链路和增益变化的动态增益均衡(DGE)技术来补偿增益谱动态不平坦，这对超长距离、超大容量光传输以及光网络的动态配置至关重要。

目前国内外各大光器件厂家已实现DGE的商用，但存在诸多的不足，如成本高、体积大、插入损耗高，严重限制了DGE的广泛应用。在各种DGE器件技术中,性能价格比、应用的难易等成为决定其成败的关键因素。由于DGE价格居高不下，比EDFA价格高得多，一般仅在DWMD系统的中间点（mid-point）、ROADM节点才使用。因此，急需采用新技术降低DGE的成本、减小体积,使其能够同GFF一样集成到每一个EDFA中，更好地满足智能光网络建设的要求。