[发明专利]一种掺铒光纤光放大器

说明书

技术领域

本发明涉及光通讯传输领域，特别是一种掺铒光纤光放大器。

背景技术

在城域环网当中，各个相邻站点的距离一般都比较短，需要补偿的线路损耗较小，因此对光放大器的增益要求一般不高，并且需要成对配置。目前常规的光放大器有掺铒光纤放大器(EDFA)半导体光放大器(SOA)，拉曼分布式放大器(FRA)等。

目前性能最优异使用最多的是EDFA。EDFA使用的泵浦激光器最小功率一般都在80mW以上，因此EDFA所提供的增益往往远超过城域环网的实际要求。SOA具有体积小，集成度高的优点，但是具有噪声系数大偏振敏感的缺点，另外SOA的非线性现象严重带来了很多应用限制。FRA一般用于长距离传输系统，并且成本高昂。

发明内容

本发明的目的是提供一种掺铒放大器，适合环行城域网跨距短的特点，可以充分利用泵浦功率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

两路独立光信号传输光路，每一路包括：合波器、掺铒光纤，所述两路独立光信号传输光路通过串接的二合一隔离器分离；还包括一个泵浦激光器和分路器，位于泵浦激光器的后级的分路器输出的两路泵浦光中的每一路泵浦光与经二合一隔离器分离的每一路光信号一起通过相应的传输光路中的合波器进入掺铒光纤；还包括四个光栅，分别对称置于所述两路信号传输路径中，实现光放大器的增益锁定功能。

所述四个光栅是信号带外特定波长的低反射率光纤光栅。

所述四个光栅分别位于所述每一路中合波器的前级和掺铒光纤的后级。

所述四个光栅分别位于每一路掺铒光纤的两侧。

在密集波分复用环网中，在某站点的发端配置上所述带光纤光栅的掺铒光纤光放大器，在其下游站点配置不带光纤光栅的放大器，带光栅的放大器能够使环网链路中级联的普通不带光纤光栅放大器增益也自动锁定，从而满足密集波分复用系统对光放大器增益锁定的需求。

本方案所提供的EDFA泵浦方式特别适合于环行城域网跨距短的特点，使用该方案在城域环网进行中继放大，可以充分利用泵浦功率，一个EDFA模块具有两个光放大器的功能。并且除环路第一个光放大器使用光栅外环路中其他级联的采用泵浦方式的EDFA都无需再使用光栅，就能在多个信道上下功率波动时能够激射出该特定波长的控制光信号，自动锁定整个环网上所有级联放大器的增益。从而可以降低整个环网系统的成本，并且EDFA所占用的空间减小了一半，提高了系统集成度。

附图说明

图1是本掺铒放大器的基本光路结构图；

图2是有光控增益锁定的光放大器光路结构图。

具体实施方式

下面通过具体的实施列并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1所示光路包括：两路光信号输入端1和2；输入端耦合器3和4输入端光探测器5和6；输入端隔离器7是一个2合1的阵列光隔离器，相当于两个独立的输入端隔离器；输入端合波器8和9，泵浦光与信号光通过合波器耦合进入掺铒光纤中对信号进行放大；50/50的分路器10，将泵浦激光器11发出的泵浦光分成两半，分别接入合波器8和合波器9与两路独立信号合波进入掺铒12和13将信号放大；输出端隔离器14也是一个相当于两个独立输出隔离器的2合1的阵列光隔离器；输出端耦合器15和16；输出端光探测器17和18；独立放大的信号输出端19和20。通过图1光路结构实现了用一个泵浦激光器同时泵浦两个独立的光放大系统，并且通过使用2合1的阵列光隔离器，减少了两个隔离器的成本和空间，可集成在一个独立的模块内。该结构充分利用了泵浦的功率，减少了一半的体积，并且减少了一个泵浦激光器和两个光隔离器的成本。

为了满足密集波分系统的需求，实现光放大器的增益锁定功能，对上述光路结构进一步改进，见图2.

与图1相比，光控增益锁定掺铒光纤光放大器光路结构中增加了四个光纤光栅21、22、23、24，光栅21、22分别位于输入端隔离器7的后级，光栅23、24分别位于掺铒光纤12、13的后级。这些光栅能够选择特定的波长λ按照设计的反射率反射，而对其他波长的信号透明不产生影响，从而构成了两个独立的针对某一选定波长λ的FP激光谐振腔。根据激光的基本原理，激光形成振荡的条件是谐振腔的往返增益等于腔的损耗GAIN＝LOSS，而在图2的光纤FP腔中，腔损耗由腔两端的光纤光栅的反射率R1和R2决定，LOSS＝101g(R1 R2)为一恒定常数。激光腔内激光波长λ处的增益：G(λ)＝G₀( )(1+P_l/p_sai.l)¹。小信号增益G₀( )取决于泵浦水平，当其他波长信号增加迫使G₀( )下降，则激光功率P_l将下降以保持激光波长增益恒定，有铒纤的平均展宽特性其他波长增益也恒定，直至信号光功率超过临界值，使得腔增益小于腔损耗，激光将会熄灭，失去增益锁定功能。与放大器并存的激光器象蓄水池一样，在能力范围内包容了全部功率变化实现了放大器的自动增益锁定功能。可以通过选择适当的光纤光栅的波长和反射率以及其他的光路结构参数来满足我们需要的增益以及输入功率范围的要求。在密集波分复用(DWDM)环网中，可以在某个站点的发端配置上光控增益锁定掺铒光放大器，在下游站点则配置如图1结构的普通掺铒光放大器。当功率信号减小时，光控增益锁定放大器所产生的激光功率将会自动增高，从而自动补偿了信号功率的减小，使得下游的普通光放大器增益仍然保持稳定；当信号功率增大时，光控增益锁定放大器所产生的激光功率将会自动减小，从而自动补偿了信号功率的增大，依然能够使得下游的普通光放大器增益保持稳定。可见在环网中使用一个光控增益锁定2合1放大器，能够使环网链路中级联的普通光放大器增益也自动锁定，从而满足了DWDM系统对光放大器增益锁定的需求。