[发明专利]高效带宽加倍及增益整平石英光纤放大器

说明书

本发明涉及宽带基于光纤的光放大器。

掺饵光纤放大器(EDFA)时当前使用的最多的放大微弱的光信号的光放大装置，光信号的减弱是例如由传输光纤中的衰减所引起的。EDFA在短和长程光通信网络中，以及CATV广播网络中得到大量的使用。最新的波分复用(WDM)系统要求更加多地使用EDFA，因为由同一光纤同时携载支持多个信道的多波长光。在光的不同的波长中共用这些EDFA的放大增益。

常规的EDFA具有约35nm的一可用带宽。假定一WDM信道间隔50GHz(.4nm)，该带宽允许高达80个信道共用被用于对在光纤中信号传播所导致的损失进行补偿的放大器的增益。尽管该信道间隔可被变窄以增加传送的信道数，主要由于信道串扰而使信号检测系统(接收机)更加复杂。它也使例如紧凑波分复用器/解复用器的WDM无源器件的制做困难。非常窄的信道间隔引起例如传输光纤中的四光子混合的非线性效应，劣化系统性能。

己知常规的EDFA可通过使用一长的掺铒光纤且通过采用1530nm抽运来放大例如大约1585nm的更长波长光。然而，由于所需的两阶抽运处理(980至1530nm，1530nm至1585nm)而使效率非常低。为获得合理的放大增益，不得不使用例如通过使用一MOPA(主振荡器功率放大器)激光器，或4或更多个980nm及/或1480nm抽运激光器的组合而获得的大量的抽运能量。已得知使用总共500mW抽运能量可获得20db增益，在两放大带(1545nm和1585nm)之间有大于10dB的增益差。循环器连同反射光栅一起被使用以组合更短和更长的波长带。这些构成或者需要昂贵且短寿命的器件，或者通过使用许多有源抽运激光器，系统要求复杂的电子监视电路且具有潜在的高错误率。

根据本发明的一实施例，使用掺铒光纤作为放大介质的一光纤放大器被以980或1480nm抽运激光器进行抽运，且可提供一多波长输入光信号的75nm带宽上的放大。在一成功的实验室样机中，在该带宽上提供20dB并行放大增益仅需总共200mW抽运能量，及最多在980或1480nm工作的两个抽运激光器。应注意到该75nm放大的带宽约是由常规的EDFA提供的两倍。不需要循环器。替代地仅需要一宽带通过滤波器，被形成为一附加/引入(add/drop)复用器/解复用器。该增益在两窗的各个中基本上是平坦的，1545nm和1585nm之间的增益差小于1dB。

本发明的一优选实施例采用两个子放大器，总抽运能量的1/4被使用来放大1530至1560nm之间的第一带子放大器中的信号。其余的抽运能量的3/4被用来放大第二带子放大器中的1560-1620nm之间的信号。

采用两个光纤光栅，一个用来整平在1530nm的标称1545nm第一子放大器增益峰值，第二个用来增压1530nm信号，该1530nm信号被用作为抽运光用于在第二子放大器中标称1585nm窗中生成增益。

使用一基于带通滤波器的附加/引入复用器/解复用器以组合或分离来自该两放大带的信号不会引起如在使用循环器或其他耦合装置时引起的插入损耗。这样来自不同的子放大器的信号的组合和分离具备在这些子放大器中获得的高增益的最小损耗和守恒。

已表明本发明可提供一小信号的多于25dB的增益，或对于WDM情况的20dB并行增益。在该情况中的组合的饱和功率大于13dBm，其表示大于10％的绝对抽运效率。

根据本发明的一实施例，一宽带光放大器包括一对信号传输及放大臂，一个用于携载一短光波长带中的短波长信号而另一个用于携载相邻该短光波长带的一长光波长带中的长波长信号，各臂中的一放大器，用于放大其中携载的各信号，和一波分光复用器，用于将这些放大的信号组合入一单个光纤，该放大器没有一循环器。

通过以下结合附图所作的详细描述，将对本发明由更好的理解。

图1为本发明的一优选实施例的概略性视图；

图2为波分复用器的一优选实施例的方框图；

图3为用作为该优选实施例的一元件的一增益整平滤波器的传递功能的图形；

图4为用作为该优选实施例的一元件的一反射光栅的传递功能的图形；

图5A为在复用/解复用之前的，第一子放大器的增益功能的图形；

图5B为在复用/解复用之前的，第二子放大器的增益功能的图形；及

图6为根据本发明的一实施例的宽带放大器的最后增益功能的图形。