[其他]光放大器

说明书

本发明涉及光放大器，特别地涉及不必将光信号转换成电信号的光放大装置。

本发明提出一种光放大器，它包括一段光纤;一个输出端耦合到光纤的单晶纤维激光器，以及激励该纤维激光器的装置，从而，使它发射第一种波长的光信号;在此使用的第二种波长的待放大光信号被送到纤维激光器的输入端;在光纤中得到的待放大光信号的增益依赖于泵功率;第二种波长是始自第一种波长的一个斯托克斯频移。

下面参照光纤放大器附图，说明本发明的一个实施例。

由于高效地产生多斯克斯频移，在低耗光纤波导中的受激喇曼散射已经引起密切关注。这一效应已被用于提供脉冲可调谐源给光纤特性测试。（Cohen L.G and Lin C.，“一种新的红外光纤喇曼激光多用途纤维光学（UFO）测试系统”IEEE J.Quantum Electron，1979，14，P855）但是，关于光纤传输信号产生放大的这一机理的直接应用，只是在最近才得到研究。掺GeO₂的SiO₂纤维中显示有显著放大作用的结果已经在几种波上被得到，1.24微米就是其中一例。（DesurvireE.，Papuchon M.，Pocholle J.P，and Raffy J.，“单模光纤内喇曼散射产生的激光二极管信号的高增益放大”Electronics Letters 1983，Vol.19，19，P.751）

光纤通讯系统的一个主要构造特点是，必须每隔一段距离使用一个信号再生器。然而，如果在线路一端，应用一泵浦信号产生受激喇曼散射，从而使光信号能被光学地放大，那么，任何必需的再生器之间的线路长度将可大大地加长，并且在实际上，长运程无再生器的线路也将变得可行了。

上述在1.24微米上的放大是利用一个Q-开关YAG（钇铝石榴石）激光器在功率水平为0.5到5W时产生的泵浦信号而得到的，在2W时测得一个45dB的向前喇曼增益。我们已经发现，可在象半导体激光器那样低得多的功率水平上得到增益。在我们的未决申请UK    No.8333610（Serial    No（K.C.Byron    5）中，已经提出了一种光放大器，它的构成包括一个作为泵的、具有适当驱动线路，提供脉冲输出的半导体激光器;它还包括一个耦合器，一个待放大光信号在这里和一个来自半导体激光器的泵浦信号输出相耦合;它还包含一段由放大纤维组成的光纤。信号的波长最好是从泵浦信号起的一个斯托克斯频移在放大纤维中，泵浦信号和待放大信号相互作用，产生增益，增益量由包括泵功率、放大纤维的材料、损耗和长度等在内的各种因素决定。

代替我们未决申请中的、利用半导体激光器和耦合器的，本申请提出一个使用单晶体纤维激光器的光放大器。一个晶体纤维放大器的实施例在附图中简略地加以说明。一段单晶体纤维1，例如是掺钕YAG（钇铝石榴石），它的一端（端出端）被耦合到一段放大纤维组成的光纤2中。使放大纤维可以由象单模SiO₂纤维或掺GeO₂的SiO₂纤维组成。沿着单晶纤维的侧面排布着一些发光二极管3（LEDs），三个LEDs在附图中示出。它们连接在一起，并且被连到包括时钟4的驱动装置，所以，这些发光二极管被同步地激励，并同步地产生脉冲光。这样，纤维1被几个LEDs从侧面激励。这些LEDs也可以连续工作。

利用本发明的光纤放大器，如图所示，将传输纤维（图中未画出）连到单晶纤维1的另一端（输入端），从而使光纤传输系统内的一个波长为λs的光信号得到放大。纤维1被LEDs3激励，使之发射波长为λp的泵浦光，待放大信号波长λs相应于始自波长λp的一个斯托克斯斯频移。当发自晶体纤维的泵浦信号功率足够大时，泵浦信号和待放大信号在放大纤维2内相互作用，并且波长为λs的光信号得到放大（增益）。单晶纤维1与LEDs一起，组成了一个单晶体纤维激光器，它在图示的装置中，被几个LEDs从侧面激励。

典型地，单晶纤维1由一段毫米左右长的掺钕YAG组成，放大纤维2由1公里左右长的掺GeO₂的SiO₂单模纤维组成，其直径可为1.55微米，泵浦信号波长为1300毫微米（在此波长上，所作光纤具有极低的损耗），信号波长为1360毫微米，即离泵浦信号一个斯托克斯频移，当泵浦功率为140mW时，得到15dB的增益。已经证明，对于一个放大纤维中的给定损耗，一个最佳的增益，存在着一个临界长度。