[发明专利]降低放大器增益的热相关性

说明书

技术领域

本发明涉及光放大器设备，并且特别涉及用于光放大的光谱控制的设备和方法。

发明背景

在波分复用(WDM)光传输系统中，在不同波长处的光信号用信息的数据流进行编码。这些“波长通道”被合并在一起并且通过一连串中继段光纤进行传输。在传输链路的接收器端，波长通道被分开，并且每个波长通道被单独地检测。

在通过光纤传播的同时，光被衰减。然而要解码出已经在发射器端编码的信息，需要在接收器端保持一定的光功率水平。为了增强在光纤中传播的光信号，沿传输链路部署多个光放大器。通过将光信号放大到接近原始光功率水平的功率水平，光放大器扩展链路的最大长度，在某些情况下，从几百公里到数千公里。

光谱增益曲线是光放大器的重要特性。期望具有平坦的光谱增益曲线以使得所有波长通道被均匀地放大。因为大多数光放大器的固有增益曲线是不平坦的，经常采用增益平坦光滤波器(GFF)来衰减光放大器的增益峰，通常能够实现大约±0.5dB的光谱平坦度。然而，许多放大器，尤其是掺铒光纤放大器(EDFA)，的增益曲线依赖于温度，因此良好的光谱平坦度在有限的温度范围内是可实现的。为了保持在宽范围的环境温度下增益曲线是平坦的，光放大器增益的热相关性需要被降低或需要进行外部补偿。

一种降低热致EDFA增益变化的方法是热稳定EDFA的有源光纤，也就是掺铒光纤(EDF)。例如，Pelard等人在US专利6,535,329中公开了通过将EDF卷加热到一个较高的温度并通过测量被EDFA放大的光信号的光谱来提供光反馈回路以使得该EDF卷稳定。参考图1，Pelard装置10包括在封装在30中的EDF 33、光谱分析仪(OSA)35、计算机37和加热元件39。运行中，在EDF 33中被放大的输出光信号的一部分被耦合到OSA 35，其测量被放大的光信号的光谱以获得“增益形状”。为了保持光谱平坦度，计算机37评估增益形状的光谱平坦度，并且提供用于加热元件39加热封装30的反馈控制信号。

类似地，Flintham等人在欧洲专利申请EP 1,246,322中公开了加热EDF卷以降低EDFA的增益偏差。不利地，加热EDF到较高的温度可能消耗大量的能量并且需要用于对EDF卷进行热隔离的额外的空间。

Chen等人在US专利申请公布2002/0109907中公开了热致EDF增益变化的动态补偿器，其包括具有热敏外包层的光纤布拉格光栅(FBG)。当FBG的温度被调整时，布拉格光栅反射峰值的幅度变化。通过适当地选择与EDF增益曲线相关的传输峰的光谱形状，可以实现一定程度的EDFA增益曲线的热稳定。不幸的是，基于FBG的增益稳定器是相当昂贵的，并且需要复杂的主动控制。

发明概要

本发明的目的是减少现有技术的至少一些不足之处。

根据本发明，光信号被分成两个子光束，其具有与温度相关的分光比。一个子光束行进的光程长度比另一个子光束长。当两个子光束重新合并时，它们相互干涉，产生波长相关的透过率。由于分光比的热可变性，波长相关性的幅度是热可变的。选择分光比和光程长度差可以至少部分抵消放大光信号的光放大器的光谱增益曲线的热变化。

根据本发明的一个方面，提供一种用于降低光放大器增益的热相关性的装置，该装置包括：

输入端口，用于输入光束；

可变分束器，其光耦合到所述输入端口，并且配置为将所述输入光束分成第一子光束和第二子光束，所述可变分束器具有与温度相关的分光比；

第一光程和第二光程，分别用于传播所述第一子光束和所述第二子光束，在所述第一光程和所述第二光程之间具有光程长度差；

合束器，其连接所述第一光程和所述第二光程，并用于将分别通过所述第一光程和所述第二光程传播的所述第一子光束和所述第二子光束合成输出光束，

其中所述第一子光束和所述第二子光束合成所述输出光束的耦合效率具有由所述光程长度差引起的波长相关性；以及

输出端口，其光耦合到所述合束器，并用于输出所述输出光束；

其中波长相关性的幅度依赖于分光比，并且因此具有对温度的相关性，其中在运行中，所述幅度对温度的相关性降低了所述光放大器增益的热相关性。

在一个实施例中，可变分束器包括具有与温度相关的长度或折射率的调谐元件，从而可变分束器的分光比依赖于温度。调谐元件优选地是无源的，也就是说，它不需要电源以运行。通过非限制性示例的方式，支撑光透明材料平板的热膨胀单元可以用于平移插入在输入光束中的平板。