[发明专利]用于水下光学中继器的光纤泵浦激光器系统和方法

说明书

公开了一种光学通信系统。该光学通信系统可以包括：第一光纤泵浦激光器系统，具有被配置为输出第一泵浦激光辐射的第一单模(SM)光纤输出端；第二光纤泵浦激光器系统，具有被配置为输出第二泵浦激光辐射的第二SM光纤输出端；至少一个合束器‑分束器元件，被配置为将第一泵浦激光辐射和第二泵浦激光辐射合束，并且传输N个部分的泵浦激光辐射；以及N个掺杂光纤放大器，其中N至少为四，每个掺杂光纤放大器被配置为接收N个部分的泵浦激光辐射中的一个部分的泵浦激光辐射和要放大的输入光学信号，将输入光学信号放大为经放大的光学信号，并且传输经该放大的光学信号。

技术领域

本技术领域大体上涉及光纤泵浦激光器系统在水下光学中继器中的使用。

背景技术

光放大器或中继器是直接在光域中放大光学信号而不将光学信号转换成对应电信号的设备。光放大器广泛应用于光学通信领域，包括海底光纤光学通信系统。对于长距离光学通信，例如，大于数百公里，必须周期性地放大光学信号以补偿数据信号衰减的趋势。

一种类型的光放大器是诸如掺铒光纤放大器(EDFA)之类的掺杂光纤放大器(即，光学光纤放大器)。在操作中，要放大的信号和泵浦光束被多路复用到掺杂光纤中。泵浦束激发掺杂离子，并且通过受激掺杂离子的光子受激发射来实现信号的放大。

海底光纤光学电缆由多个双向光纤对组成。在常规海底光纤电信传输中，每个双向光纤对由一对泵浦激光器泵浦的两个放大器提供服务，如图1的示意图所示。将每个泵浦激光器的输出合束，然后使用3dB定向耦合器进行分束，并且3dB耦合器的每个输出端用于泵浦其中一个放大器。因此，进入每个放大器的泵浦光是泵浦激光器A和泵浦激光器B输出的50∶50组合，它们是单模激光二极管。这种配置包括冗余方案，由此单个泵浦激光器故障不会导致信号通过放大器丢失。在一个二极管出现故障的情况下，每个放大器的泵浦功率减少一半。系统仍然可以运行，但代价是放大器以降低的增益、更高的噪声系数(NF)运行，并且会表现出增益倾斜。用于诸如水下光学通信之类的高可靠性应用的泵浦激光器在远低于其最大值的水平下操作，以延长其操作寿命。因此，当一个激光二极管发生故障时，剩余工作泵浦激光器的输出不能提高到它们相应功率容量的100％，以补偿不工作的泵浦激光器的损失，同时也不会缩短它们相应的操作寿命。因此，降低的增益、更高的NF和不期望的增益倾斜不会得到缓解，并且会损害性能。因此，为了在放大器的操作寿命内限制此类损害的数量，泵浦激光器所需的可靠性水平非常高。

通信技术的不断创新增强了这些系统在数据传输速度以及传输数据总量方面的能力。随着这些能力的提高，对额外通信能力的需求也增加，这又促进了提供额外能力的需要。对于海底光学光缆系统，这需要增加双向光学光纤对的数量。然而，整个电缆的电力必须沿着电缆传输，因此容纳越来越多的光学光纤对的能力可能受到有限量的可用功率的阻碍。

此外，简单地增加中继器主体的尺寸不仅需要对更大的中继器主体进行处理、集成和测试的程序修改，而且对于设计成运输、存储和部署中继器主体的现有系统来说也是有问题的。例如，增加中继器主体的长度将导致较长的中继器主体不能正确地接触用于从电缆敷设船部署电缆的现有电缆卷筒的表面。

因此，一直需要一种能够使用相同数量的可用功率来放大增加数量的光纤对，并且不会超过现有中继器尺寸的水下光学中继器。

发明内容

各方面和实施例涉及用于使用光纤泵浦激光器系统提高单级EDFA的可靠性并增强包括EDFA的光学中继器的性能的方法和系统。