[发明专利]一种多芯光纤通信系统以泵浦单元为中心的中继光放大系统

说明书

本发明公开了一种多芯光纤通信系统中以泵浦单元为中心的中继光放大系统的结构，包括扩斑器、泵浦单元、掺杂光纤单元、缩斑器以及温度控制单元；泵浦单元设置东西南北4方向的接口组，分别与其余4个器件或单元相连接；来自于多芯光纤输入的光信号，经扩斑器变成了多根单芯光纤的空分多路信号引入泵浦单元，实现信号光与泵浦光的合路；合路的空分光信号经掺杂光纤单元获放大后再返回泵浦单元，分离出放大的光信号，并送至缩斑器，由缩斑器将多根光纤的空分多路信号组合成一根多芯光纤的复合信号输出；泵浦激光器为大功率激光器，采用集中泵浦、集中温控与外置制冷方式；并与温度控制单元相连，实现温度的集中调控，提高泵浦效率，降低能耗与成本。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种多芯多模高速光纤通信系统的中继光放大系统。

背景技术

随着高速通信系统的发展，常规以波长为基本单元的光通道资源几乎用尽，所谓多维通信(多芯、多模、角动量复用等)是下一步高速大容量通信系统的必然选择。其中重要的发展方向之一，就是在一根光纤中采用多芯结构，而每一芯则采用多模式复用，这种实现多芯且多模的光纤，称为多芯多模光纤。利用这种多芯多模光纤，单根光纤的传输容量大大增加，目前P比特(1015比特)1000公里的超长大容量通信系统已经进入实验阶段，预示着超大容量的多芯多模高速光纤通信系统(以下简称为多芯光纤通信系统)将进入商用阶段。目前，已经有7芯多芯多模商用光纤提供，19芯光纤也进入现场试验阶段；然而在1000km的系统设计中，每80km增加一个中继站，所以1000km的系统要经过12个左右的中继站才可能实现。

在每一个中继站上，光放大是最基本的功能。当光纤增加到十几芯时，每根光纤都需要加增一个掺杂光纤放大器，可能达到10多个，这些放大器的布局、能耗和温度控制就成了一个严重的问题。

首先是如何将这些众多的放大器装配在一起。一个思路是每个放大器单独制作成一块板，这就是传统的结构思路。这种方法的缺点是泵浦源分散，每一个泵浦激光器都是一个独立的蝶形封装的半导体激光器，而这种封装的激光器，不仅输出功率上不去，一般只能达到500mW，电光转换效率也低于30％，而且价格昂贵；同时，制冷器和测温电阻是与激光器芯片封装在一起的，制冷效率低，制冷功率每个都需要2W，而且每个激光器都需要单独的调控系统，不便于供电管理和温度调控。当激光器用量较少时，问题还不大，但当泵浦激光器数量增多的时候，比如当芯数达到7芯以上时，其泵浦激光器的数量将达到14只以上，当芯数达到19芯时，泵浦激光器数量可达38只。所以这种泵浦方式无论在泵浦光的电光转换效率、还是制冷效率都不高，造成很大浪费；而且众多的激光器管理不便，系统复杂。

当前，功率在数十瓦或者上百瓦以上的大功率泵浦激光器已有商品供应，而且其电光转换效率已经达到50％，因此，采用单个或者少量的泵浦激光器即可实现对多根掺杂光纤的泵浦，而且采用专门的测温系统和散热系统，可以提高制冷效率和降低温度控制的复杂度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多芯多模高速光纤通信系统的中继光放大系统新结构，旨在解决现有技术中的多个小型泵浦激光器的光电转换效率低、泵浦激光器制冷效率低等能耗大、以及多个泵浦激光器分别温控和制冷电路复杂等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种多芯多模高速光纤通信系统(简称多芯光纤通信系统)以泵浦单元为中心和采用大功率激光器集中泵浦、外置制冷系统的中继光放大系统，包括：