[发明专利]具有均衡接收功率的波分多路复用传输放大通信系统

说明书

本发明涉及一种包括光学放大器的远距离通信系统，尤其适用于波分复用传送(Wavelength-dirision multiplexing下文中称为“WDM传送”)。

在WDW传送中，需要将几个彼此不相互依赖的信道或传送信号通过在光频率范围内复用，经由一条光导纤维构成的同一线路传送；被传送的信道可以是数字的也可是模拟的，它们彼此区分开是因为其中每个都与一特定频率相关联。

在这样一种传送中，不同的信道必须在本质上彼此相同的，也就是说，就信号电平或质量来说，它们当中不存在优先级高于或低于其它的信道。

在存在放大器，尤其是光学放大器的情况下，需要它们对所有传送信道具有本质上相同的响应；此外，为了实现大量信道的传送，放大器工作的频带需要较宽。

光放在器是基于荧光掺杂剂，尤其是作为掺杂剂被引入光导纤维芯的铒的性质；实际上，由发光激励能源激发的铒在相应于硅光导纤维的最小光衰减范围的波长范围内显现了高的辐射。

当具有相应于这种高辐射的波长的光信号通过一铒掺杂光纤，其中铒保持在激发态时，信号使被激发的铒原子跃迁到一较低能级，同时发射出与信号本身波长相同的光辐射，从而产生信号放大。

从激发态出发，铒原子的衰减也几乎同步发生，这就产生一构成“背景噪音”的随机辐射，叠加在相应于被放大信号的辐射上。

通过接纳光能到“掺杂的”或有源光纤所产生的光辐射可以出现于掺杂物质的几种典型波长处，从而为光纤中的荧光光谱提供来源(origine)。为了利用上述类型的光纤，对一个信号实现最大程度的放大，同时获得适合于正确接收信号本身的高信噪比，在光远距离通信中，通常使用的信号由一激光发射器产生，并具有一波长，该波长相应于所需频带光纤以及所用掺杂物的最大荧光光谱曲线，或者说发射峰。

另一方面，掺杂铒的光纤其发射光谱的峰宽较窄，此性质依据铒作为掺杂剂被引入其中的玻璃体系而不同；掺杂铒的光纤还具有一光谱区域，在所感兴趣的波长范围内，其在邻接于上述峰的波长范围内具有如此高的强度，使得用光放大器在一宽频带内放大信号注定成为可能。

然而，我们所知的掺杂铒的光纤显示出一不均匀的发射光谱；这种不均匀影响了在整个所选频带完成自身一致放大的可能性。

为了通过消除辐射造成的噪音源来获得一实质上“平坦”的增益曲线，也就是一个在不同波长处尽可能一致的增益，可以使用滤波元件，如以同一申请名在专利EP 426,222,EP441,211，EP417,441中描述的那样。

然而，在这些专利中，在存在波分复用情况下放大器的特性未做描述，此外，也未考虑存在几个在级联中彼此连接的放大器的特性。

发射光谱图很大程度取决于为增加折光率而存在于光纤芯的掺杂剂，如美国专利5,282,079中举例所示，其中，一掺杂了铝/铒的光纤的荧光谱显示出较弱的峰，并比一锗—铒掺杂光纤(最大峰值约为1532nm)移向低波长；这样的一根光纤其数值孔径(NA)为0.15。

在ECOC193，ThC12.1第1到4页中公开了一种用于光学放大器的光纤，它掺杂有铝(Al)和镧(La)，它对氢的响应性非常低；所述Al掺杂光纤其数值孔径(NA)为0.16，而掺杂有铝、镧的光纤具有0.30的数值孔径(NA)。

在ECOC193，Tu4的第181到184页中公开了一种具有铒掺杂光纤的光学放大器；其中描述了对芯掺杂有铝、铝/锗和镧/铝的光纤进行的实验，且看来同时掺杂铝/镧的光纤具有最好的结果。

在1991年6月6日的Electronics letters第27卷第12期的第1065到1067页中指出，在具有铒掺杂光纤的光学放大器中，同时掺杂铝可以获得更大和更平坦的增益分布；文章中对照具有掺杂了镧、锗和铒的光纤的放大器，对具有掺杂了铝、锗和铒的光纤的放大器进行了描述，并从而断言，从前者可以获得最大的平坦增益。

在ECOC191，TuPS1-3的第285到288页中，一种掺杂有铒和镧的Al₂O₃—SiO₂型光纤被描述，为了获得更高的折射率并降低包含铒离子的团簇的形成。掺杂有铒/镧的光纤的荧光和吸收光谱被证明与掺杂有铒的Al₂O₃—SiO₂光纤极为相似，获得的数值孔径为0.31，铒的浓度为23.10¹⁸cm^-3。