[发明专利]一种提高泵浦光向信号光能量转换效率的光纤参量放大系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种单泵浦光纤参量放大系统，尤其涉及一种采用光纤布拉格光栅与高非线性光纤级联实现泵浦光向信号光能量转换效率提高的单泵浦光纤参量放大系统，适用于光纤通信和非线性光纤光学领域。

背景技术

随着互联网宽带业务的快速发展，流量呈现爆炸式的增长，光纤通信系统因其大容量、宽带、低损耗和抗电磁干扰等特点，构成了现代通信网络的主干。其中，波分复用技术能充分地利用光纤的传输带宽，是用于骨干网配置的首选方案；但是波分复用系统中亦伴随着数据传输中的损耗等问题，因此需要先进的全光放大技术作为支撑。其中，光纤参量放大技术具有可对任意波长的信号进行放大、低噪声系数、宽带、高增益、高相敏特性以及产生闲频带等显著优点，受到了越来越多的关注。提高放大系统的增益特性是研究放大系统的重要指标，而光纤参量放大系统中泵浦光向信号光的能量转换效率是影响系统增益的决定因素。因此，如何提高光纤参量放大系统中泵浦光向信号光能量转换的效率成为研究光放大系统的关键因素。

就目前的研究进展而言，主要是通过采用高非线性系数的光纤、提高泵浦光的输入功率、在两段高非线性光纤间连接光隔离器来抑制受激布里渊散射以及采用在高非线性光纤间级联色散补偿光纤实现色散补偿等方式来提高光纤参量放大系统泵浦光向信号光的能量转换效率。

发明内容

本发明在现有技术的基础上，提出一种采用光纤布拉格光栅与高非线性光纤级联的方式实现泵浦光向信号光能量转换效率提高的单泵浦光纤参量放大系统，在两段高非线性光纤之间连接光纤布拉格光栅，反射经过第一高非线性光纤后产生的部分闲频光，补偿光纤参量放大过程中的相位失配，实现单泵浦光纤参量放大系统泵浦光向信号光能量转换效率的提高。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术装置：

一种提高泵浦光向信号光能量转换效率的光纤参量放大系统，由信号激光器、第一偏振控制器、光衰减器、泵浦激光器、第二偏振控制器、相位调制器、1Gb/s伪随机序列、第三偏振控制器、掺铒光纤放大器、光耦合器、第一高非线性光纤、光纤布拉格光栅、第二高非线性光纤和光谱分析仪构成；具体如下：用于产生信号光的信号激光器连接用于调整信号光偏振态的第一偏振控制器上，接着连接到用于调整信号光功率的光衰减器上；另一路，用于产生泵浦光的泵浦激光器连接用于调整泵浦光偏振态的第二偏振控制器上，接着连接到相位调制器(其中相位调制器连接1Gb/s伪随机序列)用于抑制部分受激布里渊散射，接着相位调制器连接第三偏振控制器和用于放大泵浦光功率的掺铒光纤放大器上，然后，两路调整后的信号光和泵浦光经光耦合器耦合进入第一高非线性光纤上，接着连接到光纤布拉格光栅上，通过光纤布拉格光栅反射部分闲频光补偿光纤参量放大过程中的相位失配，再连接到第二高非线性光纤上，实现泵浦光向信号光能量转换效率的提高和对信号光的进一步放大，然后由光谱分析仪分析系统光功率的变化。

经过如上的设计，在高非线性光纤之间连接光纤布拉格光栅，反射经过第一段高非线性光纤后产生的部分闲频光，改变了经过第一高非线性光纤后的泵浦光、信号光、闲频光和二阶边带光之间的相对功率，补偿了光纤参量放大过程中的相位失配，进而提高了光纤参量放大系统中泵浦光向信号光能量转换效率。

本发明具有如下优点：在两段高非线性光纤间，采用均匀光纤布拉格光栅与高非线性光纤级联的方案补偿光纤参量过程的相位失配，有效地提高了光纤参量放大系统的泵浦光向信号光能量转换效率，本发明容易实现，提高了光纤参量放大系统的特性。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为级联四波混频效应的示意图。

图3为(a)经过第一高非线性光纤后输出的系统光功率谱图；(b)经过第一高非线性光纤和第二高非线性光纤后输出的系统光功率谱图；(c)经过第一高非线性和光纤布拉格光栅后输出的系统光功率谱图；(d)经过第一高非线性光纤、光纤布拉格光栅和第二高非线性光纤后输出的系统光功率谱图。

图4为输入的信号光功率对输出的信号光功率的影响关系图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明系统由信号激光器、第一偏振控制器、光衰减器、泵浦激光器、第二偏振控制器、相位调制器、1Gb/s伪随机序列、第三偏振控制器、光耦合器、第一高非线性光纤、光纤布拉格光栅、第二高非线性光纤和光谱分析仪构成。