基于色散補償的增益平坦雙泵浦光參量放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于色散補償的增益平坦光參量放大器。本發(fā)明包括第一泵浦源、第二泵浦源、第一相位調制器、第二相位調制器、第一摻鉺光纖放大器、第二摻鉺光纖放大器、第一帶通濾波器、第二帶通濾波器、第一偏振控制器、第二偏振控制器，第一光隔離器、第二光隔離器、第三光隔離器、第一合波器和第二合波器、信號源、多段高非線性光纖和色散補償光纖。本發(fā)明中基于高非線性光纖與色散補償光纖拼接結構的光纖，使系統總色散趨于零，滿足準相位匹配，從而獲得平坦的增益帶寬。
【專利說明】基于色散補償的增益平坦雙泵浦光參量放大器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光信息【技術領域】，具體涉及一種基于色散補償的增益平坦雙泵浦光參量放大器。
【背景技術】
[0002]隨著通信技術地高速發(fā)展，光信號放大器在光通信【技術領域】中具有越來越重要的作用。而隨著密集波分復用(DWDM)光通信技術的迅速發(fā)展，光放大器如摻鉺光纖放大器(EDFA)、光纖拉曼放大器(FRA)和半導體光放大器(SOA)都已經被研制出來并投入使用。而近年來，光纖參量放大器(FOPA)由于具有傳統放大器所不能比擬的優(yōu)勢，而成為了當今光纖放大研究中的熱點。基于四波混頻(FWM)效應的FOPA不僅在理論上可以對任意波長信號進行放大，而且還具有低噪聲和較寬平坦增益等優(yōu)點。

【發(fā)明內容】

[0003]針對摻鉺光纖放大器(EDFA)、光纖拉曼放大器(FRA)和半導體光放大器(SOA)增益起伏、放大波長受限等缺點，本發(fā)明提供了基于色散補償增益平坦雙泵浦參量放大器。
[0004]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案:
[0005]本發(fā)明包括第一泵浦源、第二泵浦源、第一相位調制器、第二相位調制器、第一摻鉺光纖放大器、第二摻鉺光纖放大器、第一帶通濾波器、第二帶通濾波器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第一光隔離器、第二光隔離器、第三光隔離器、第一合波器、第二合波器、信號源、多段高非線性光纖和色散補償光纖。
[0006]第一泵浦波源與第一相位調制器的第一端口連接，第一相位調制器的第二端口與第一摻鉺光纖放大器的第一個端口連接，第一摻鉺光纖放大器的第二個端口與第一帶通濾波器第一端口連接，第一帶通濾波器第二端口與第一偏振控制器第一端口連接，第一偏振控制器第二端口與第一光隔離器第一端口連接。
[0007]第二泵浦波源與第二相位調制器的第一端口連接，第二相位調制器的第二端口與第二摻鉺光纖放大器的第一個端口連接，第二摻鉺光纖放大器的第二個端口與第二帶通濾波器第一端口連接，第二帶通濾波器第二端口與第二偏振控制器第一端口連接，第二偏振控制器第二端口與第二光隔離器第一端口連接，第一光隔離器第二端口與第一合波器第一端口連接，第二光隔離器第二端口與第一合波器第二端口連接。
[0008]信號源與第三偏振控制器第一端口連接，第三偏振控制器第二端口與第三隔離器的第一端口連接，第三隔離器的第二端口與第二合波器第二端口連接，第一合波器第三端口與第二合波器第一端口連接，第二合波器第三端口連接到具有光纖系統，所述的光纖系統由多段高非線性光纖和色散補償光纖間隔排列組成，其中與第二合波器第三端口連接是高非線性光纖。
[0009]優(yōu)選的，所述第一合波器的第一端口為50%端口，第二端口為50%端口。
[0010]優(yōu)選的，所述第二合波器的第一端口為50%端口，第二端口為50%端口。[0011]優(yōu)選的，所述第一合波器的工作范圍為1530mn-1570mn，第二合波器的工作范圍為1500nm_1570nmo
[0012]優(yōu)選的，所述第一泵浦源和第二泵浦源所產生的泵浦波波長范圍均為1530nm_1570nmo
[0013]優(yōu)選的，所述信號源產生的信號波長范圍為1500nm-1550nm。
[0014]基于高非線性光纖與色散補償光纖拼接結構的光纖，使系統總色散趨于零，滿足準相位匹配，從而獲得平坦的增益帶寬。光纖參量放大器的增益與周期插入的色散補償光纖段數目、泵浦光功率和波長以及高非線性光纖長度和非線性系數有關；當一段高非線性光纖內周期插入的色散補償光纖段數值增加時，光纖參量放大器的增益帶寬將會變大，增益起伏將得到明顯的改善。
[0015]本發(fā)明采用兩個正交偏振的泵浦波，能夠較好地消除偏振效應的影響；通過調節(jié)高非線性光纖與色散補償光纖拼接結構的光纖的結構，使系統總色散趨于零，滿足準相位匹配，從而獲得平坦的增益帶寬。
[0016]本發(fā)明首先采用摻鉺光纖增益介質放大輸入信號，通過將被調制的泵浦波與信號波耦合到高非線性光纖中，滿足準相位匹配發(fā)生四波混頻從而使得信號均衡放大。
[0017]本發(fā)明具有色散補償光纖放大器易于與光纖系統集成、增益平坦、帶寬大，其特別適于光通信系統的應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明具有色散補償光纖參量放大器結構示意圖。
[0019]圖2插入4段色散補償光纖信`號增益與波長之間的關系(Y為非線性系數)。
[0020]圖3插入6段色散補償光纖信號增益與波長之間的關系。
【具體實施方式】
[0021]如圖1所示，基于色散補償雙泵浦參量放大過程包括第一泵浦源1-1和第二泵浦源1-2、第一相位調制器2-1、第二相位調制器2-2、第一摻鉺光纖放大器3-1和第二摻鉺光纖放大器3-2、第一帶通濾波器4-1和第二帶通濾波器4-2、第一偏振控制器5-1和第二偏振控制器5-2,第一光隔離器6-1、第二光隔離器6-2和第三光隔離器6-3,第一合波器
7-1和第二合波器7-2、第一高非線性光纖8-1、第二高非線性光纖8-2、第三高非線性光纖
8-3…(可以有多段高非線性光纖)、第一色散補償光纖9-1(DCF)、第二色散補償光纖9-2、第三色散補償光纖9-3…(可以有多段DCF)、信號源10。泵浦源1-1和泵浦源1-2產生的泵浦波等距離分布在零色散波長1550nm兩邊，波長范圍為1530nm-1570nm。信號源10產生的信號波長范圍為1500nm-1550nm。第一光合波器工作范圍為1530nm_1570nm，第二光合波器工作范圍為1500nm-1570nm。
[0022]第一泵浦波源1-1與第一相位調制器2-1的第一端口 al連接，第一相位調制器2-1的第二端口 a2與第一摻鉺光纖放大器3-1的第一個端口 bl連接，第一摻鉺光纖放大器3-1的第二個端口 b2與第一帶通濾波器4-1第一端口 Cl連接，第一帶通濾波器4-1第二端口 c2與第一偏振控制器5-1第一端口 dl連接，第一偏振控制器5-1第二端口 d3與第一光隔離器6-1第一端口 fl連接。[0023]第二泵浦波源1-2與第二相位調制器2-2的第一端口 a3連接，第二相位調制器2-2的第二端口 a4與第二摻鉺光纖放大器3-2的第一個端口 b3連接，第二摻鉺光纖放大器3-2的第二個端口 b4與第二帶通濾波器4-2第一端口 c3連接，第二帶通濾波器4-2第二端口 c4與第二偏振控制器5-2第一端口 d3連接，第二偏振控制器5-2第二端口 d4與第二光隔離器6-2第一端口 f3連接，第一光隔離器6-1第二端口 f2與第一合波器7-1第一端口 il連接，第二光隔離器6-2第二端口 f4與第一合波器第二端口 i2連接。
[0024]信號源10與第三偏振控制器5-3第一端口 el連接，第三偏振控制器5_3第二端口 e2與第三隔離器6-3的第一端口 gl連接，第三隔離器6-3的第二端口 g2與第二合波器第二端口 h2連接，第一合波器第三端口 i3與第二合波器第一端口 hi連接，第二合波器第三端口 h3連接到具有色散補償高非線性光纖系統。由于具有DCF色散補償光纖，系統輸出信號，各路波長增益平坦。
[0025]可調泵浦源1-1及泵浦源1-2的輸出功率，控制摻鉺光纖放大器的放大功率。光纖參量放大器的增益與周期插入的色散補償光纖段數目、泵浦光功率和波長以及高非線性光纖長度和非線性系數有關；調整一段高非線性光纖內周期插入的色散補償光纖段數量，光纖參量放大器的增益帶寬將會改善，增益起伏也將得到明顯的改善。為了盡可能地減少損耗，各個器件的連接點直接熔接在一起。
[0026]本發(fā)明基于色散補償雙泵浦參量放大信號增益平坦化過程:
[0027]1、根據所放大的光信號頻帶特點，選擇合適的泵浦波、信號波波長以滿足四波混頻發(fā)生的條件。
[0028]2、根據高非線性光纖長度及其參數，選擇合適的泵浦波功率。
[0029]3、根據所需要的輸入泵浦波功率，增益的預期值，來決定色散補償光纖的段數。
[0030]4、根據增益平坦度的要求，選擇色散補償光纖的長度、色散值。
[0031]圖2中插入4段色散補償光纖；圖3中即插入6段色散補償光纖。兩泵浦光功率均為0.6W，波長為1542nm和1560nm，高非線性光纖長度L=200m，色散系數分別為^2(CO0) =-0.006ps2/km, ^4(?0) =-2 X 10_4ps4/km,非線性系數 Y % 15ff_1km_1, 20ff_1km_1,25ff_1km_1o 色散補償光纖的色散系數分別 (6, 2(w0)=2ps2/km> ^ ; 4(wQ) =3X 10_4ps4/km。圖2中，當Y=ISWHknT1時，增益大小為10.85dB的平坦帶寬。圖3中，插入六段時，其增益的起伏得到了明顯的改善。
[0032]本發(fā)明可以得到高增益平坦度的信號輸出。平坦度受輸入泵浦波功率、高非線性光纖長度、插入DCF的段數、DCF色散參數等的控制。
[0033]以上對本發(fā)明的優(yōu)選實施例及原理進行了詳細說明，對本領域的普通技術人員而言，依據本發(fā)明提供的思想，在【具體實施方式】上會有改變之處，而這些改變也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.基于色散補償的增益平坦雙泵浦光參量放大器，其特征在于:包括第一泵浦源(1-1)、第二泵浦源(1-2)、第一相位調制器(2-1)、第二相位調制器(2-2)、第一摻鉺光纖放大器(3-1)、第二摻鉺光纖放大器(3-2)、第一帶通濾波器(4-1)、第二帶通濾波器(4-2)、第一偏振控制器(5-1)、第二偏振控制器(5-2)、第一光隔離器(6-1)、第二光隔離器(6-2)、第三光隔離器(6-3)、第一合波器(7-1)、第二合波器(7-2)、信號源(10)、多段高非線性光纖和色散補償光纖； 第一泵浦波源(1-1)與第一相位調制器(2-1)的第一端口(al)連接，第一相位調制器(2-1)的第二端口(a2)與第一摻鉺光纖放大器(3-1)的第一個端口(bl)連接，第一摻鉺光纖放大器(3-1)的第二個端口(b2)與第一帶通濾波器(4-1)第一端口(Cl)連接，第一帶通濾波器(4-1)第二端口(c2)與第一偏振控制器(5-1)第一端口(dl)連接，第一偏振控制器(5-1)第二端口(d3)與第一光隔離器(6-1)第一端口(fl)連接； 第二泵浦波源(1-2)與第二相位調制器(2-2)的第一端口(a3)連接，第二相位調制器(2-2)的第二端口(a4)與第二摻鉺光纖放大器(3-2)的第一個端口(b3)連接,第二摻鉺光纖放大器(3-2)的第二個端口(b4)與第二帶通濾波器(4-2)第一端口(c3)連接，第二帶通濾波器(4-2)第二端口(c4)與第二偏振控制器(5-2)第一端口(d3)連接，第二偏振控制器(5-2)第二端口(d4)與第二光隔離器(6-2)第一端口(f3)連接，第一光隔離器(6-1)第二端口(f2)與第一合波器(7-1)第一端口(il)連接，第二光隔離器(6-2)第二端口(f4)與第一合波器第二端口( i2)連接； 信號源(10 )與第三偏振控制器(5-3 )第一端口( eI)連接，第三偏振控制器(5-3 )第二端口(e2)與第三隔離器(6-3)的第一端口(gl)連接，第三隔離器(6-3)的第二端口(g2)與第二合波器第二端口(h2)連接，第一合波器第三端口( i3)與第二合波器第一端口(hi)連接，第二合波器第三端口(h3)連接到具有光纖系統，所述的光纖系統由多段高非線性光纖和色散補償光纖間隔排列組成，其中與第二合波器第三端口(h3)連接是高非線性光纖。
2.如權利要求1所述的增益平坦雙泵浦光參量放大器，其特征在于:所述第一合波器(7-1)的第一端口(il)為50%端口，第二端口(i2)為50%端口。
3.如權利要求1所述的增益平坦雙泵浦光參量放大器，其特征在于:所述第二合波器(7-2)的第一端口(hi)為50%端口，第二端口(h2)為50%端口。
4.如權利要求1一 3任一項所述的增益平坦雙泵浦光參量放大器，其特征在于:所述第一合波器(7-1)的工作范圍為1530nm-1570nm，第二合波器(7_2)的工作范圍為1500nm_1570nmo
5.如權利要求1一 3任一項所述的增益平坦雙泵浦光參量放大器，其特征在于:所述第一泵浦源(1-1)和第二泵浦源(1-2)所產生的泵浦波波長范圍均為1530nm- 1570nm。
6.如權利要求1一 3任一項所述的增益平坦雙泵浦光參量放大器，其特征在于:所述信號源(9)產生的信號波長范圍為1500nm-1550nm。
【文檔編號】G02F1/365GK103454826SQ201310339146
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月6日 優(yōu)先權日:2013年8月6日
【發(fā)明者】李齊良, 袁洪良, 金晶, 胡淼, 唐向宏, 曾然, 魏一振, 周雪芳, 盧旸, 錢正豐 申請人:杭州電子科技大學