[发明专利]带有单模弯曲的活性光纤的光放大器

说明书

本发明涉及一种光放大器，具体地说，涉及一种用于采用在传输波长上的单模光纤的远程通信线路中的光放大器。

众所周知，芯子搀杂以诸如稀土离子这种特殊的光纤具有适用作为激光源或光放大器的受激发射特性。

事实上，这些光纤可以被加以一种称之为泵波长的特殊波长的光源，该光源能将搀杂原子带到一个受激能级状态，或泵浦带上，原子然后从该泵浦带上自发地在一个很短的时间内下落到一个激光发射态，原子在该发射态上保持一段相对长的时间。

当具有在激光发射能级上有大量受激状态的原子的光被一种其波长相应于该激光发射态的光信号通过时，则该信号使受激原子转换到低能级，而光发射具有与该信号一样的波长;因此上述类型的光纤可以用来放大信号，具体地说，例如可用作光线路放大器，将一个在经过远程通信线路的光纤中经过长途传输衰减后的光信号恢复到一个高电平上。

上述类型的光放大器可例如在与本申请同名的意大利专利申请No.22120A/89中了解到，该专利的申请日是1989年10月24日。在该申请中的活性光纤在传输波长和泵波长上均提供单模型式。

然而，这种在传输波长和泵波长上均为单模的光纤在光纤截面中有不同的发光功率分布，具体说，传输信号的发光功率在光纤截面中的分布区域要比泵功率的分布区域大。

提供传输信号放大的萤光搀杂物质，集中在光纤芯子中，且已知的放大器中的光纤则是这样设计的：泵功率被大局限于所述区域，以致于它可完全被用于激励处在激光发射能级上的萤光搀杂物;然而因为部分传输信号功率被传输到光纤的此有萤光搀杂物和泵功率的区域之外的部分，因此造成在可以进行放大的光纤区域中只利用了一部分所述信号。

上述现象对放大效率，即对每单位泵功率的传输信号增益是一个限制。

因此提出了如何增加已知放大器的所述效率的问题。

本发明的目的是提供一种放大器，在该放大器中，传输信号功率和泵功率在活性光纤截面中基本上有相似的分布且都集中在存在萤光物质的光纤区域内。

因此本发明提供一种光放大器，该光放大器可用于远程光纤通信线路中，只要将其串连地插入在线路光纤中即可，这种放大器包括至少两个输入端和一个输出端，两个输入端分别与载送传输信号的光纤线和发光泵源相连，而输出端则与一活性光纤之一端相连，活性光纤在其相应的光学芯子部分含有萤光搀杂物，它可以以传输信号波长发射光并可以以泵源波长加泵。上述光放器其特征在于所述活性光纤是一种这样的光纤：它可以让光束以基本上是直线的形式在传输波长上进行单模传播而在泵波长进行多模传播，并且该活性光纤的总长的70%呈现弯曲的构形，其弯曲半径与以泵浦波长上的基本模在光纤中的传输相对应。

弯曲活性光纤的弯曲半径是在20至140mm的范围内，最好是在35至100mm的范围内。

在一个最佳实施例中，传输波长是在1520和1570nm之间，泵波长是在980nm（±10nm），而在活性光纤中的萤光搀杂物是氧化铒。

具体地说，该活性光纤有至少一个弯曲部分，该弯曲部分具有一个相应于泵波长上的基本模在该光纤中的传播的弯曲半径，并与非弯曲的光纤部分相邻接，弯曲部分的长度或者说弯曲部分的总长大于该活性光纤总长的70%。

最好活性光纤呈现一单个连续弯曲部分，其弯曲半径相应于泵波上的基本模在光纤本身中的传播。在活性光纤的一端或两端有非弯曲光纤部分。

在本发明的一个光放大器的具体最佳实施例中，活性光纤以一个弯曲半径相应于在泵波长上的基本模在整个长度上的传播被弯曲，此外还有基本上无弯曲的端部分，每段此无弯曲端部分长度小于400mm;最好此基本无弯曲端部分的长度小于200mm。

现结合附图更详细地介绍本发明。

图1示出了一个采用活性光纤的光放大器;

图2示出了用于图1中的这类光纤的中的能级跃迁图，这种跃迁适用于产生一受激（激光）发射;

图3示出了有关泵波长、传输波长及截止波长的配置;

图4示出了在一个光纤中的光强度的径向分布;

图5示出了本发明的放大器中的活性光纤的结构;

图6为图5中的光纤的顶视图;

图7示出了在光纤中的模式直径与波长的关系;

图8示出了光放大器增益与所用活性光纤长度的关系。