專利名稱：具有源于濾光的增益提高的喇曼放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及喇曼放大器，更具體地說，本發(fā)明涉及在喇曼放大器中加入一個或多個高通濾光器，以便提高放大器增益，并且提高激勵轉(zhuǎn)換效率。
在文獻中，喇曼放大的主題為人們眾所周知。激勵喇曼放大是一種非線性光學(xué)處理，其中強烈的激勵波被注入諸如傳播一個或多個光學(xué)信號的光纖之類的媒體中。就熔融石英光纖來說，如果激勵波的頻率近似于13THz，大于信號波的頻率，則激勵波將借助激勵喇曼散射放大信號波。例如，波長1450納米的激勵波將放大波長約為1550納米的光學(xué)信號。
在過去的幾年內(nèi)，已使用了各種光纖喇曼放大器結(jié)構(gòu)，在這些結(jié)構(gòu)中，通過改變激勵功率，光纖長度和光纖成分，適應(yīng)了放大器的增益特性。在一些結(jié)構(gòu)中，激勵信號和光學(xué)信號可“一起傳播”通過光纖。但是，在大多數(shù)情況下，激勵信號和光學(xué)信號是“反向傳播的”，因為這種方案便于放大信號，同時使激勵信號-光學(xué)信號交叉干擾降至最低。此外，反向傳播方案允許使用提供組合的多路復(fù)用和隔離功能的光環(huán)行器。
迄今為止構(gòu)造的大多數(shù)的單一激勵信號，單一光學(xué)信號放大器已被優(yōu)化，供當(dāng)激勵頻率和信號頻率被調(diào)諧到喇曼增益系數(shù)的峰值(即，上面關(guān)于熔融石英提及的13THz值)附近時使用。但是，由于石英光纖和和鍺光纖中喇曼增益系數(shù)開始于激勵頻率，在小得多的間隙下也可實現(xiàn)信號放大。最近，多個激勵波長已被用于進一步擴展放大帶寬。增益補償濾光器也已和單個或多個激勵信號一起使用，以便為多個光學(xué)信號提供相當(dāng)平直的放大窗口。
但是，迄今為止，常規(guī)的喇曼放大器的一個顯著缺陷是存在于系統(tǒng)中的任何“光學(xué)噪聲”也將被放大。光學(xué)噪聲的起源可以是光學(xué)信號或激勵信號的邊模，或者是由激勵信號的自發(fā)喇曼散射產(chǎn)生的光學(xué)噪聲。噪聲放大的數(shù)量取決于遠離激勵信號的光學(xué)噪聲的頻移，以及取決于激勵功率。在強激勵放大器中，噪聲放大可以是大到足以導(dǎo)致激勵信號損耗。此外，頻移高于光學(xué)信號的光學(xué)噪聲能夠吸收光學(xué)信號中所含的部分能量，并且導(dǎo)致光學(xué)信號損耗。
這樣，在本領(lǐng)域中存在克服和光纖喇曼放大器中的光學(xué)噪聲相關(guān)的問題的需要。
現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題由本發(fā)明解決，本發(fā)明涉及在喇曼放大器中加入一個或多個高通濾光器，以便提高放大器增益，并且提高激勵轉(zhuǎn)換效率。
根據(jù)本發(fā)明，在放大器結(jié)構(gòu)中加入一個高通濾光器，這里所述高通濾光器具有稍低于信號頻率的截止頻率，在該頻率下?lián)p耗低，在不希望的光學(xué)噪聲頻率下?lián)p耗高。在利用多個輸入信號的結(jié)構(gòu)中，高通濾光器被配置成具有稍低于最低信號頻率的截止頻率。最終得到的在喇曼噪聲頻率下的高損耗將降低光學(xué)噪聲和激勵信號及輸入信號的相互作用。于是，可增大放大器的信號增益，并提高激勵轉(zhuǎn)換效率。
在一個實施例中，高通濾光器可包括一個分立的元件，例如熔融石英耦合器，介電疊層結(jié)構(gòu)，或者長周期布拉格光柵。為了降低沿光纖長度方向的噪聲相干作用，可使用多個濾光器。
在備選實施例中，高通濾光器可以是通過把吸收離子嵌入傳輸光纖的芯部，或者圍繞光線芯部設(shè)置吸收層實現(xiàn)的“分布式”濾光器。
在“遠程”激勵應(yīng)用中也可使用根據(jù)本發(fā)明的高通濾光，這里激勵輸入從放大媒體中被物理地位移。高通濾光器被設(shè)計成具有稍低于激勵頻率的截止頻率，在該頻率下?lián)p耗低，在不想要的光學(xué)噪聲頻率下?lián)p耗高。在利用多個輸入激勵信號的結(jié)構(gòu)中，高通濾光器被配置成具有稍低于最低激勵頻率的截止頻率。最終得到的在喇曼噪聲頻率下的高損耗將降低光學(xué)噪聲和激勵信號的相互作用，從而允許更大的激勵功率到達放大媒體。從而，可增大放大器的信號增益，并提高激勵轉(zhuǎn)換效率。
高通濾光還可在所謂的“二級”喇曼放大器中用于消除噪聲(從而增大增益，并且提高激勵轉(zhuǎn)換效率)，這里，第一激勵信號被用于放大第二激勵信號，第二激勵信號隨后被用于放大一個或多個信息信號。
參考附圖，根據(jù)下述說明，本發(fā)明的各種及其它實施例將是顯而易見的。
現(xiàn)在參見附圖，

圖1圖解說明了例證的現(xiàn)有光纖喇曼放大器結(jié)構(gòu)；圖2是在不存在施加的信號的情況下，在現(xiàn)有技術(shù)的光纖喇曼放大器結(jié)構(gòu)(例如如圖1中所示)中，沿放大媒體長度方向上，激勵喇曼散射(SRD)噪聲的模擬演變曲線圖；圖3是在不存在施加的信號的情況下，在現(xiàn)有技術(shù)的光纖喇曼放大器結(jié)構(gòu)(例如如圖1中所示)中，隨注入的激勵功率而變化的SRS噪聲的模擬曲線圖；圖4是在存在低頻偏移信號(即在低于激勵頻率的頻率3THz下)的情況下，現(xiàn)有技術(shù)的光纖喇曼放大器結(jié)構(gòu)(例如如圖1中所示)的模擬曲線圖；圖5圖解說明了根據(jù)本發(fā)明形成的光纖喇曼放大器的第一實施例，該實施例包括設(shè)置在兩段系統(tǒng)光纖之間的高通濾光器；圖6是本發(fā)明的圖5實施例的信號輸出光譜的模擬曲線圖，高通濾光器位于10km傳輸光纖之后；圖7是本發(fā)明的圖5實施例的信號增益-激勵功率的模擬曲線圖，高通濾光器位于10km傳輸光纖之后；圖8是在存在高頻偏移輸入信號(即，在低于激勵頻率的13.2HTz頻率下)的情況下，常規(guī)的現(xiàn)有光纖喇曼放大器結(jié)構(gòu)(例如如圖1中所示)的模擬曲線圖；圖9是在施加相同的高頻偏移輸入信號的情況下，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的模擬曲線圖；圖10是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的高頻偏移信號增益-激勵功率的模擬曲線圖，高通濾光器位于10km傳輸光纖之后；圖11圖解說明了本發(fā)明的一個備選實施例，所述實施例包括沿光纖喇曼放大器的長度方向分布的一組三個高通濾光器；圖12是本發(fā)明的又一個實施例，本實施例利用了中段隔離和高通濾光；圖13圖解說明了本發(fā)明的，利用遠程激勵和高通濾光，并且在放大媒體中加入高通濾光，以便提高放大器增益的實施例；圖14圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的利用高通濾光的“二級”激勵光纖放大器；圖15圖解說明了本發(fā)明的另一實施例，所述實施例把二級激勵及遠程激勵和本發(fā)明的高通濾光結(jié)合在一起；圖16表示了利用根據(jù)本發(fā)明的連成一串的若干光纖喇曼放大器的例證光學(xué)通信系統(tǒng)；圖17圖解說明了利用根據(jù)本發(fā)明形成的遠程激勵光纖喇曼放大器的備選點對點光學(xué)通信系統(tǒng)。
圖1圖解說明了例證的現(xiàn)有技術(shù)光纖喇曼放大器10。如圖所示，預(yù)定波長λS(例如，1550納米)的輸入信號S被輸入第一環(huán)行器12?？墒褂闷渌詈辖Y(jié)構(gòu)，這里環(huán)行器只是用于舉例(并且在環(huán)行器既提供多路復(fù)用，又提供隔離的意義上，環(huán)行器被認為是“優(yōu)選的”)。預(yù)定波長λP(例如，1450納米)的激勵信號P被輸入第二環(huán)行器14。要指出的是各種其它現(xiàn)有結(jié)構(gòu)可使用若干獨立的激勵信號，以及若干輸入信號。出于清楚的原因，圖1的結(jié)構(gòu)只圖解說明了一種輸入信號和一種激勵信號。參見圖1，放大區(qū)包括串聯(lián)設(shè)置在環(huán)行器14和12之間，分別標(biāo)記為16和18的兩段光纖。第一段16的長度被標(biāo)記為L1，第二段18的長度被標(biāo)記為L2。這種特定的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)是“反向傳播”型光纖喇曼放大器的例證，激勵波和信號波沿相反方向通過放大器10。隨后，放大后的信號SA從第二環(huán)行器14輸出，未被放大過程耗盡的任何剩余激勵信號將從環(huán)行器12輸出。
如上所述，光纖喇曼放大器將不可避免地放大頻率低于注入放大器的激勵信號，以及所需信號頻率的任何光學(xué)噪聲。由于光學(xué)噪聲吸收激勵信號及所需信號中所含的能量，因此信號增益將被降低。圖2是在不存在任何施加的信號的情況下，存在于諸如圖1的放大器之類的結(jié)構(gòu)中的激勵喇曼散射(SRS)噪聲的模擬曲線圖。圖2的特定曲線圖與2W(33dBm)激勵功率相關(guān)。在下面的所有模擬中，假定白噪聲背景伴隨著激勵信號。該噪聲起因于幾個來源，包括自發(fā)喇曼散射，源于激光源的邊模等。為了便于模擬，連續(xù)噪聲背景將被視為為離散函數(shù)。于是每個這種離散分量被假定為攜帶SΔf的能量，這里S被定義為光譜噪聲密度，Δf是與該分量相關(guān)的頻率范圍。在該模擬中，使用了300GHz的噪聲間隔Δf，并且每個噪聲中的能量被假定為-50dBm。簡單起見，忽略了任何反向或自發(fā)散射。光纖系統(tǒng)的參數(shù)為L＝50km，α＝0.2Db/km，Aeff＝50μm2。并聯(lián)喇曼增益系數(shù)的一半用于近似極化隨機效應(yīng)。對于短距離(即，長度較短的光纖段16和18)來說，噪聲放大優(yōu)先發(fā)生于12.3THz增益峰值，并且隨后偏移到14.7THz線。如圖所示，SRS門限(即，激勵功率和噪聲功率相同的點)產(chǎn)生于21.7km處。在該門限距離之外，位于14.7THz線的光激勵第二級喇曼光(～25THz)。
圖3是和圖1的結(jié)構(gòu)相關(guān)的另一模擬曲線圖，在這種情況下，該解說明了喇曼噪聲放大的激勵功率相關(guān)性。要指出的是由于激勵功率被增大到3W，產(chǎn)生了顯著大量的第二級SRS。另外還要指出的是由于激勵功率被增大，在較高的頻移下，頻率比激勵信號頻率約低3THz的噪聲把相當(dāng)大量的能量傳給光線。
在存在SRS噪聲的情況下，在使用強激勵的喇曼放大器中，低頻移(LF)輸入信號將遭受損耗。圖4是在圖1的結(jié)構(gòu)方面，具有2W輸入激勵功率的低頻喇曼放大器光譜的模擬曲線圖(唯一的差別在于信號被一同注入)。如圖所示，信號首先受到源于激勵的適度增益(在18.0km，G＝10.5Db)，但是隨后在較高的頻移下，產(chǎn)生喇曼光線的高損耗(在50km輸出端處，G＝-17.6dB)。該損耗代表10dB的衰減，以及7.6dB的喇曼感應(yīng)損耗。
根據(jù)本發(fā)明，通過在光纖喇曼放大器結(jié)構(gòu)中加入高通濾光器(具有稍低于信號頻率的截止頻率)，可顯示提高輸入信號增益。圖5圖解說明了根據(jù)本發(fā)明，在第一光纖段24和第二光纖段26之間的信號通路中加入高通濾光器22，形成的例證喇曼放大器20。通過分別改變光纖段24和26的比率L1/L2，可優(yōu)化高通濾光器22的位置(用增益方面的增加來表示)。和現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)一樣，對于本發(fā)明的該實施例來說，信號S通過第一環(huán)行器28被輸入放大器20，激勵信號P通過第二環(huán)行器30被輸入，這里以相對于信號S的反向傳播波的形式提供激勵信號P。放大后的信號SA從第二環(huán)行器30輸出放大器20，任何剩余的激勵信號P從第一環(huán)行器28輸出放大器20。
根據(jù)本發(fā)明，濾光器22的截止頻率被設(shè)定為稍低于信號S的輸入信號頻率，從而通過輸入信號及具有更高頻率的所有光分量。濾光器22將劇激地衰減頻率低于輸入信號頻率的所有光分量。按照這種方式，當(dāng)激勵信號P和輸入信號S傳播通過濾光器22時，它們受到的損耗較低，而不想要的光學(xué)噪聲分量將被顯著衰減。在一個實施例中，高通濾光器22可包括熔融石英耦合器。另一方面，疊層介電結(jié)構(gòu)可用于形成濾光器22。在另一個實施例中，高通濾光器22可包括長周期布拉格光柵。一般說來，可使用能夠形成高通濾光器的任何適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
圖6圖解說明了在常規(guī)的光纖喇曼放大器中，加入本發(fā)明的高通濾光器的模擬結(jié)果，對于本特定實施例來說，在10km光纖之后插入該濾光器，并且對于低于濾光器截止頻率的所有頻率來說，該濾光器表現(xiàn)出50dB的濾除率。如圖所示，高通濾光器的加入降低了較高頻移下光線的輸入信號和激勵信號損耗，導(dǎo)致約為+13.3dB的低頻信號增益。于是，在本發(fā)明的該特定實施例中，高通濾光器的加入提供了和未濾光放大器相比，高30.9dB的增益(為了便于比較，圖示于圖6中)。
圖7是詳細表示作為輸入激勵功率的函數(shù)的低頻偏移(LF)信號增益的模擬曲線圖。對于低于1.0W的激勵功率來說，LF信號增益按照未損耗的增益近似值增加。但是，對于1.0W和更高的激勵功率來說，當(dāng)不使用高通濾光器時，LF信號增益被顯著降低。這歸因于較高頻偏的光學(xué)噪聲引起的激勵信號和輸入信號損耗。通過在10km的傳輸光纖后加入高通濾光器，根據(jù)本發(fā)明，信號增益再次按照未損耗的增益近似值增大。但是要指出的是，雖然通過利用高通濾光器，提高了激勵轉(zhuǎn)換效率，但是信號增益并不能達到能量守恒極限(即激勵光子完全轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘柟庾?。
和低頻輸入信號的情況一樣，還可和用于放大高頻偏移輸入信號的結(jié)構(gòu)一起使用高通濾光器。圖8是具有3W輸入激勵功率和1mW共注入信號的常規(guī)高頻喇曼放大器光譜的模擬圖。這種情況下，信號損耗起因于第二級SRS引起的損耗。如圖所示，3W(34.8dBm)激勵功率在13.2THz喇曼峰值處，將其能量傳送給信號。信號功率在4.7km距離處超過激勵功率，并在7.2km處達到32.9dB的最大增益。之后，該信號放大第二級喇曼光，并且因此被第二級喇曼光損耗。在50km光纖輸出端的增益為-10.4dB。
通過在該特定結(jié)構(gòu)中加入高通濾光器，在該模擬圖中實現(xiàn)了增益的顯示提高，如圖9中所示。在該特定結(jié)構(gòu)中，在10km光纖后插入高通濾光器，以消除第二級SRS。借助該濾光器，現(xiàn)在50km光纖輸出端的增益約為+24.3dB。于是，通過在高頻光纖喇曼放大器結(jié)構(gòu)中加入高通濾光器，實現(xiàn)了比未濾光放大器高34.7dB的增益提高。
圖10是詳細說明作為輸入激勵功率的函數(shù)的高頻偏移信號增益的模擬曲線圖。即使是對于0.5W的激勵功率，高頻增益也偏離未損耗的增益近似值，并且快速達到能量守恒極限(即，激勵光子完全轉(zhuǎn)換為信號光子)。但是，在2.0W及更高的激勵功率下，當(dāng)不應(yīng)用高通濾光時，由于第二級SRS引起的信號損耗，信號增益被顯著降低。通過利用根據(jù)本發(fā)明的高通濾光器，信號增益再次被增大到接近于能量守恒極限。
圖11圖解說明了本發(fā)明的利用沿放大光纖設(shè)置的若干獨立的高通濾光器的備選實施例40。在該特定實施例中，預(yù)定波長λS的輸入信號S被輸入第一環(huán)行器42，預(yù)定波長λP的激勵信號P被輸入第二環(huán)行器44。光纖放大器部分包括如圖11中所示設(shè)置的四段光纖46，48，50和52。在本實施例中，加入了一組三個高通濾光器，第一個濾光器54設(shè)置在光纖段46和48之間，第二個濾光器56設(shè)置在光纖段48和50之間，第三個濾光器設(shè)置在光纖段50和52之間。作為沿光纖喇曼放大器的長度方向設(shè)置多個離散濾光器的備選方案，可使用一種“分布式”濾光器結(jié)構(gòu)。例如，可把吸收離子插入傳輸光纖的纖芯中，以濾出不想要的光學(xué)噪聲。在另一實施例中，可圍繞光纖的纖芯設(shè)置一層光學(xué)吸收材料，用于濾出噪聲。一般說來，可使用能夠提供所需的高通濾光的任何結(jié)構(gòu)，并且所有些結(jié)構(gòu)被認為是落在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
圖12圖解說明了本發(fā)明的實施例60，本實施例利用了包括高通濾光器的“中段”隔離器。如圖所示，信號S被輸入第一環(huán)行器62，激勵信號P被輸入第二環(huán)行器64。在第一段光纖68和第二段光纖70之間設(shè)置中段隔離器66，如圖所示，這里隔離器66通過利用一對波分多路復(fù)用器76和78，允許反向傳播的激勵信號P和信號S通過兩個獨立的通路72和74。在與信號S相關(guān)的通路72中加入了光學(xué)隔離器80，以防止信號S的反射部分，以及光學(xué)噪聲沿相反方向傳播。通過對信號S和激勵信號P使用獨立的通路，激勵信號P不被隔離80衰減。這種隔離允許第一段光纖68中更高效的信號放大，并降低了歸因于雙重瑞利散射的噪聲。如圖所示，本發(fā)明的高通濾光器被設(shè)置在具有隔離器80的通路72中，從而為輸入信號提供所需的濾光，以便消除光學(xué)噪聲成分。通過改變L1/L2的比值，可優(yōu)化隔離器66的位置(用增益方面的增加，以及噪聲指數(shù)方面的降低來表示)。
在光學(xué)通信系統(tǒng)中還存在喇曼光纖放大器中使用的激勵位于距離放大光纖一定距離的結(jié)構(gòu)。定義為“遠程激勵”結(jié)構(gòu)，需要強的激勵信號。在這種情況下，甚至在其進入放大器結(jié)構(gòu)之前，激勵信號(在常規(guī)結(jié)構(gòu)中)會把其相當(dāng)大量的能量傳給喇曼噪聲。圖13圖解說明了本發(fā)明的例證結(jié)構(gòu)90，結(jié)構(gòu)90把高通濾光和遠程激勵結(jié)合在一起，以便于更大量的激勵功率進入放大器結(jié)構(gòu)中。如圖所示，激勵P被設(shè)置在距離光纖放大器92一定距離的地方，這里激勵信號在被輸入放大器92之前，首先通過第一段光纖94和第二段光纖96傳播。根據(jù)本發(fā)明，在第一段光纖94和第二段光纖96之間，設(shè)置高通濾光器98。濾光器的截止頻率被設(shè)定為稍低于激勵頻率，于是將劇烈衰減低于激勵頻率的所有光分量。于是，高通濾光器98降低不想要的光學(xué)噪聲分量引起的激勵信號能量損耗，并使當(dāng)激勵信號P被輸入第一環(huán)行器100時，和激勵信號P一起傳播的光學(xué)噪聲的存在降低到最小。輸入信號S被輸入第二環(huán)行器102。要理解的是光纖喇曼放大器92可包括常規(guī)的光纖放大器或者上面描述的本發(fā)明的任意結(jié)構(gòu)，上面描述的本發(fā)明的任意結(jié)構(gòu)沿第一段光纖106和第二段光纖108之間的信號通路加入了另一個高通濾光器104，以便進一步降低放大器自身內(nèi)光學(xué)噪聲的存在。
在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中也可利用光纖喇曼放大器中的“二級”激勵。二級激勵指的是使用第一激勵信號放大第二激勵信號，隨后使用第二激勵信號放大一個或多個信號。圖14圖解說明了在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，使用二級激勵的例證光纖喇曼放大器110。在該結(jié)構(gòu)中，第一激勵信號P1被輸入第一環(huán)行器112，第二激勵信號P2被輸入第二環(huán)行器114。對該具體實施例來說，信號S也被輸入第二環(huán)行器114。光纖喇曼放大器110包括兩段獨立的放大光纖，分別標(biāo)記為116和118，高通濾光器120被設(shè)置在這兩段光纖116和118之間。如圖15中所示，在本發(fā)明的另一實施例中，可把遠程激勵和二級激勵的原理結(jié)合在一起。在該結(jié)構(gòu)中，第一激勵信號P1傳播通過第一段光纖130，通過第一高通濾光器132，隨后通過第二段光纖134，第二段光纖134的末端作為輸入端與第一環(huán)行器136耦接。如圖所示，第二激勵信號P2和輸入信號S被輸入第二環(huán)行器138。第二高通濾光器140包含在放大器內(nèi)，并放置在第一段放大光纖142和第二段放大光纖144之間。
存在各種類型的要求放大傳輸?shù)墓鈱W(xué)信號的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，本發(fā)明的光纖喇曼放大器可適用于這些系統(tǒng)。例如，長距離傳輸光學(xué)系統(tǒng)需要在沿傳輸全長設(shè)置在預(yù)定位置的若干光學(xué)放大器，以防止系統(tǒng)內(nèi)不可接受的衰減水平。圖16以簡化方框圖的形式圖解說明了能夠使用本發(fā)明的光纖喇曼放大器的長距離光學(xué)傳輸系統(tǒng)200。如圖所示，一個或多個工作于相關(guān)信號波長λ1-λN下的輸入信號S1-SN被輸入波分多路復(fù)用器210，波分多路復(fù)用器210用于把所述多個輸入信號多路傳輸?shù)焦鈱W(xué)信號通路220上，這里通路220可包括光纖，光波導(dǎo)管，或者支持光學(xué)傳輸?shù)钠渌魏芜m當(dāng)?shù)拿襟w。在傳播距離L1之后，沿光學(xué)信號通路220傳播被充分衰減，以致需要放大。如圖16中所示，設(shè)置第一光纖喇曼放大器230，以便放大若干輸入信號，這里可使用根據(jù)本發(fā)明的利用高通濾光器240的光纖喇曼放大器的各種實施例中的任意實施例。和上面描述的結(jié)構(gòu)的情況一樣，高通濾光器240的截止頻率被設(shè)定為稍低于所述若干頻率λ1-λN中的最低信號頻率。之后，放大后的光學(xué)信號沿第二光學(xué)通路250傳播，并在本發(fā)明的光纖喇曼放大器260中被再次放大。一般說來，在所述若干信號到達其目的地之前，可使用任意所需數(shù)值的光纖跨距及任意數(shù)目的光纖喇曼放大器，在本例中，所述目的地為波分多路分解器270，所述波分多路分解器270用于沿若干獨立的接收信號通路分離出所述若干傳輸信號S1-SN。
圖17圖解說明了利用本發(fā)明的光纖喇曼放大器的備選光學(xué)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如圖所示，光學(xué)通信系統(tǒng)300被用于傳輸工作于相關(guān)信號波長λ1-λN下的多個光學(xué)信號S1-SN(或者在一種簡單情況下，單個光學(xué)信號S)，通過利用波分多路復(fù)用器(WDM)320，所述多個信號被多路復(fù)用到單個光學(xué)信號通路310上。如圖所示，沿光學(xué)信號通路310設(shè)置一個光纖喇曼放大器330，在本實施例中，使用遠程激勵P(這里激勵P可包括一個或多個獨立的激勵源，每個激勵源在不同的激勵波長λP1-λPM下工作)。光纖喇曼放大器330可包括常規(guī)的光纖放大器或者本發(fā)明的至少包括一個高通濾光器350的光纖喇曼放大器，這里濾光器350的截止頻率被設(shè)定為稍低于與信號波長λ1-λN相關(guān)的最低信號頻率。如圖17中所示，按照遠程激勵結(jié)構(gòu)，沿激勵通路370需要一個高通濾光器360，高通濾光器360被用于使遠程激勵源P與光纖喇曼放大器330耦接。
權(quán)利要求
1.一種光纖喇曼放大器，包括一段單模光纖，所述單模光纖包括用于當(dāng)利用至少一個預(yù)定波長λP的光學(xué)信號激勵時，借助預(yù)定波段內(nèi)的喇曼散射，產(chǎn)生光的受激輻射的纖芯，所述預(yù)定波段包括至少一個信號波長λS；使至少一個輸入光學(xué)信號與該段單模光纖耦接的第一裝置；使至少一個光學(xué)激勵信號與所述一段單模光纖耦接的第二裝置；和截止頻率稍低于最低頻率輸入信號的頻率的高通濾光器，所述高通濾光器沿所述一段單模光纖方向設(shè)置。
2.按照權(quán)利要求1所述的光纖喇曼放大器，其中至少一個輸入信號包括單個輸入信號。
3.按照權(quán)利要求1所述的光纖喇曼放大器，其中至少一個輸入信號包括多個輸入信號，每個輸入信號在不同的頻率下和具有稍低于最低輸入信號頻率的截止頻率的高通濾光器一起工作。
4.按照權(quán)利要求1所述的光纖喇曼放大器，其中至少一個光學(xué)激勵信號包括單個光學(xué)激勵信號。
5.按照權(quán)利要求1所述的光纖喇曼放大器，其中至少一個光學(xué)激勵信號包括多個光學(xué)激勵信號。
6.按照權(quán)利要求5所述的光纖喇曼放大器，其中多個光學(xué)激勵信號包括一對光學(xué)激勵信號，所述一對光學(xué)激勵信號被設(shè)定為通過利用所述一對信號的第一光學(xué)激勵信號放大所述一對信號的第二光學(xué)激勵信號，并且利用放大后的所述第二光學(xué)激勵信號放大至少一個輸入光學(xué)信號，以提供二級激勵。
7.按照權(quán)利要求1所述的光纖喇曼放大器，其中高通濾光器包括分離的濾光裝置。
8.按照權(quán)利要求7所述的光纖喇曼放大器，其中分離的濾光裝置包括沿單模光纖的長度方向設(shè)置的多個獨立的濾光器。
9.按照權(quán)利要求7所述的光纖喇曼放大器，其中分離的濾光裝置包括沿所述一段單模光纖設(shè)置在預(yù)定位置的單個高通濾光器。
10.按照權(quán)利要求7所述的光纖喇曼放大器，其中分離的濾光裝置包括熔融石英濾光器。
11.按照權(quán)利要求7所述的光纖喇曼放大器，其中分離的濾光裝置包括層疊的介電器件。
12.按照權(quán)利要求7所述的光纖喇曼放大器，其中分離的濾光裝置包括長周期布拉格光柵。
13.按照權(quán)利要求1所述的光纖喇曼放大器，其中濾光裝置包括分布式濾光器。
14.按照權(quán)利要求13所述的光纖喇曼放大器，其中分布式濾光器包括圍繞放大光纖的纖芯設(shè)置的一層吸收材料。
15.按照權(quán)利要求13所述的光纖喇曼放大器，其中分布式濾光器包括設(shè)置在放大光纖的纖芯中的吸收離子。
16.按照權(quán)利要求1所述的光纖喇曼放大器，其中用于耦接至少一個光學(xué)激勵信號的第二裝置包括多段光纖，所述多段光纖包括設(shè)置在相鄰兩段光纖之間的高通濾光器，至少一個激勵信號被輸入所述多段光纖中的第一段光纖，并且來自于所述多段光纖的最后一段光纖的輸出被耦接到所述單模光纖。
17.一種光纖喇曼放大器，包括一段單模光纖，所述單模光纖包括用于當(dāng)利用至少一個預(yù)定波長λP的光學(xué)信號激勵時，借助預(yù)定波段內(nèi)的喇曼散射，產(chǎn)生光線的受激輻射的纖芯，所述預(yù)定波段包括至少一個信號波長λS；產(chǎn)生所述至少一個光學(xué)激勵信號的激勵源，所述激勵源位于遠離所述一段單模光纖的預(yù)定位置；使至少一個輸入光學(xué)信號與該段單模光纖耦接的第一裝置；使至少一個光學(xué)激勵信號與所述一段單模光纖耦接的第二裝置；和截止頻率稍低于最低頻率激勵信號的頻率的高通濾光器，所述高通濾光器設(shè)置在所述激勵源和所述一段單模光纖之間。
18.按照權(quán)利要求17所述的光纖喇曼放大器，其中放大器還包括沿所述一段單模光纖方向設(shè)置的第二高通濾光器，所述第二高通濾光器具有稍低于最低頻率輸入光學(xué)信號的頻率的截止頻率。
19.一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)，包括提供至少一個預(yù)定波長λS的輸入光學(xué)信號的光發(fā)射器；接收所述至少一個輸入光學(xué)信號的光接收器；設(shè)置在所述光發(fā)射器和所述光接收器之間的光學(xué)信號通路，所述光學(xué)信號通路至少一個光學(xué)放大器，所述光學(xué)放大器包括一段單模光纖，所述單模光纖包括用于當(dāng)利用至少一個預(yù)定波長λP的光學(xué)信號激勵時，借助預(yù)定波段內(nèi)的喇曼散射，產(chǎn)生光線的受激輻射的纖芯，所述預(yù)定波段包括至少一個信號波長λS；使來自于所述光學(xué)信號通路的所述至少一個輸入光學(xué)信號與所述一段單模光纖耦接的第一裝置；使至少一個光學(xué)激勵信號與所述一段單模光纖耦接的第二裝置；和截止頻率稍低于最低頻率輸入信號的頻率的高通濾光器，所述高通濾光器沿所述一段單模光纖方向設(shè)置。
20.按照權(quán)利要求19所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)包括沿光學(xué)信號通路串聯(lián)設(shè)置的多個光纖喇曼放大器。
21.按照權(quán)利要求19所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中光發(fā)射器包括來自于多個獨立源頭的多個獨立光學(xué)信號，以及用于組合所述多個獨立信號，并且把所述多個獨立信號耦接到光學(xué)信號通路上的波分多路復(fù)用器。
22.按照權(quán)利要求19所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中光接收器對所述多個獨立光學(xué)信號起反應(yīng)，并且包括用于分離所述多個信號，并把所述多個信號分配到獨立的輸出信號通路上的波分多路信號分離器。
23.按照權(quán)利要求19所述光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中至少一個光纖喇曼放大器包括一個遠程激勵的光纖放大器。
24.一種光學(xué)傳輸系統(tǒng)，包括提供至少一個預(yù)定波長λS的輸入光學(xué)信號的光發(fā)射器；接收所述至少一個輸入光學(xué)信號的光接收器；設(shè)置在所述光發(fā)射器和所述光接收器之間的光學(xué)信號通路，所述光學(xué)信號通路至少一個光學(xué)放大器，所述光學(xué)放大器包括一段單模光纖，所述單模光纖包括用于當(dāng)利用至少一個預(yù)定波長λP的光學(xué)信號激勵時，借助預(yù)定波段內(nèi)的喇曼散射，產(chǎn)生光線的受激輻射的纖芯，所述預(yù)定波段包括至少一個信號波長λS；提供至少一個光學(xué)激勵信號的遠程激勵源，所述遠程激勵源設(shè)置在距離所述一段單模光纖一定距離的預(yù)定位置處；使來自于所述光學(xué)信號通路的所述至少一個輸入光學(xué)信號與所述一段單模光纖耦接的裝置；使所述遠程激勵源與所述一段單模光纖耦接的光學(xué)傳輸通路；和截止頻率稍低于最低頻率光學(xué)激勵信號頻率的高通濾光器，所述高通濾光器沿所述光學(xué)傳輸通路，設(shè)置在所述遠程激勵源和所述一段單模光纖之間。
25.按照權(quán)利要求24所述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)，其中該系統(tǒng)還包括沿所述一段單模光纖設(shè)置的至少一個高通濾光器，所述至少一個高通濾光器具有稍低于最低頻率輸入信號頻率的截止頻率。
全文摘要
通過在放大器結(jié)構(gòu)中加入高通濾光器,形成了具有增大的增益以及提高的激勵轉(zhuǎn)換效率的光纖喇曼放大器。濾光器可包括一個或多個分離的組件,或者可以沿著光纖放大器的長度方向的“分布式”濾光器的形式形成。高通濾光器的截止頻率被選擇為稍低于要放大的輸入信號的頻率。當(dāng)在具有多個輸入信號的結(jié)構(gòu)中使用時,截止頻率被控制為稍低于最低的輸入信號頻率。
文檔編號H04J14/00GK1337591SQ0112262
公開日2002年2月27日 申請日期2001年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月30日
發(fā)明者德密特麗歐斯·尼科勞·克里斯托道里德斯, 吉恩－馬克·皮埃爾·德拉法克斯, 克里斯托弗·邁克爾·邁克恩托施, 吉恩·桃魯斯 申請人:朗迅科技公司, 利哈伊大學(xué)