[发明专利]一种光纤、光放大器及光通信系统

说明书

一种光纤、光放大器及光通信系统，用于解决现有技术中因对光放大器进行增益平坦时噪声增加的问题。本申请中，光纤可应用于光放大器，该光纤包括掺杂稀土的纤芯和包层，纤芯上包括增益均衡单元；纤芯用于对接收到的合波中的各波长的光信号分别进行放大；增益均衡单元用于对各波长的光信号的增益进行均衡，使得从光纤的出端口射出的各波长的光信号的增益均在预设范围，各波长的光信号中的每个波长的光信号的增益是根据放大后的光信号的功率与放大前的光信号的功率的比值确定的。即，经掺杂稀土的纤芯放大的光信号传输至增益均衡单元时，增益均衡单元可对各波长的光信号的增益进行均衡(即平坦化)，可在不增加噪声的情况下，实现光信号的增益均衡。

技术领域

本申请涉及光纤技术领域，尤其涉及一种光纤、光放大器及光通信系统。

背景技术

随着通信技术的发展，通信系统中的流量呈爆炸式增长，因此，对通信系统的频谱宽度和噪声提出了更高的要求。以波分复用(wavelength division multiplexer，WDM)光通信系统为例，在该WDM光通信系统中，C波段的单波频谱效率的提升遇到了瓶颈，开始向C波段之外的波段进行扩展。由于L波段在光纤中的衰减系数较低，成为扩展的首选波段。

在WDM光通信系统中，掺珥光纤放大器(erbium doped fiber amplifier，EDFA)是较重要的器件，由于EDFA对不同波长的光信号有不同的饱和特性，因此，EDFA对WDM光通信系统中的各波长的光信号会产生不同增益，从而导致一些信道产生严重的误码率，使得整个WDM光通信系统性能下降。

为了保证EDFA输出的放大后的光信号的增益是平坦的，通常会在EDFA中加入增益平坦器滤波器(gain flattening filter，GFF)等器件。但是由于GFF等器件自身有插入损耗(insertion loss，IL)，IL会导致EDFA的噪声较大。特别是，需要级联较多的GFF时，EDFA的噪声显著增大。

发明内容

本申请提供一种光纤、光放大器及光通信系统，用于在不增加光放大器的噪声的情况下，对光放大器的增益进行平坦。

第一方面，本申请提供一种光纤，该光纤可应用于光放大器。该光纤包括从内向外依次分布的掺杂稀土的纤芯和包层，包层的折射率小于掺杂稀土的纤芯的折射率，掺杂稀土的纤芯上包括增益均衡单元。其中，掺杂稀土的纤芯用于对接收到的合波中的各波长的光信号分别进行放大；增益均衡单元用于对各波长光信号的增益进行均衡，使得从光纤的出端口射出的各波长的光信号的增益均在预设范围，各波长的光信号中的每个波长的光信号的增益是根据放大后的光信号的功率与放大前的光信号的功率的比值确定的。

基于该方案，掺杂稀土的纤芯可以对各波长的光信号分别进行放大，放大的光信号经过增益均衡单元时，增益均衡单元可以对各波长的光信号的增益进行均衡(或称为平坦化)。如此，应用该光纤的光放大器不需要引入新的器件来均衡各波长的光信号的增益，从而可以在不增加噪声的情况下，实现增益均衡。

为了进一步降低应用该光纤的光放大器的噪声，需要控制增益均衡单元在掺杂稀土的纤芯上起始位置。在一种可能的实现方式中，增益均衡单元在掺杂稀土的纤芯上的起始位置是根据掺杂稀土的纤芯的吸收谱中的最大吸收峰对应的吸收系数和对应的预设吸收总量确定的。

在一种可能的实现方式中，增益均衡单元具体可用于根据光纤的总衰减函数，对各波长的光信号的增益中大于阈值的增益所对应的光信号进行能量衰减。

为了防止光反射至起始位置之前的纤芯的区域，增益均衡单元用于向包层的方向辐射衰减的能量。

在一种可能的实现方式中，增益均衡单元可包括M个长周期光纤光栅，M为大于或等于1的整数。当M大于1时，M个长周期光纤光栅从起始位置开始，分散式分布在掺杂稀土的纤芯上。如此，有助于进一步降低光放大器的噪声；而且，如果光线是弯曲的，分散式分布便于将增益均衡单元设置在非弯曲的部分。