專利名稱：寬帶光纖放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種寬帶光纖放大器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種在預(yù)定的條件下對從光通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓庑盘栠M行放大的寬帶光纖放大器，從而光信號的損耗或者光功率的降低進行補償。
背景技術(shù)：
光通信系統(tǒng)中使用的傳統(tǒng)光纖放大器是用于對各種傳輸?shù)墓庑盘栠M行放大的器件。光纖放大器對光信號進行放大，而不存在光電轉(zhuǎn)換。這就便于簡單而經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)。光纖放大器包括摻雜有至少一種稀土元素的光纖、用于產(chǎn)生泵浦光的泵浦二極管、用于將傳輸?shù)墓庑盘柵c泵浦光的組合信號提供給摻雜光纖的波長選擇耦合器、以及光隔離器。
可以使用諸如鉺(Er)、鐠(Pr)、釹(Nd)等光纖用的各種稀土元素?fù)诫s劑。
通過受激發(fā)射過程來進行使用摻雜有稀土元素的光纖的光放大。從泵浦二極管發(fā)出的泵浦光對摻雜到光纖中的稀土元素進行激發(fā)和電離。結(jié)果，由受激離子的受激發(fā)射對傳輸?shù)綋诫s有稀土元素的光纖的光信號進行放大。
隨著通過光通信系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的逐漸增加，對光通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸帶寬進行加寬的要求也日益增加。響應(yīng)該要求，通常采用光通信系統(tǒng)用的波分復(fù)用的寬帶光纖放大器，該光纖放大器可以同時使用1530nm到1560nm范圍內(nèi)的C波段的光信號，以及1570nm到1600nm范圍內(nèi)的L波段的光信號。
圖1顯示傳統(tǒng)的寬帶光纖放大器100的結(jié)構(gòu)。寬帶光纖放大器100包括C/L分路器(splitter)110、三端口光學(xué)循環(huán)器111、第一和第二放大部分130和140、光隔離器113、121和125、以及第一和第二光信號耦合器115和123。
C/L分路器110將已經(jīng)從光通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綄拵Ч饫w放大器中的輸入寬帶光信號分離為C波段的光信號和L波段的光信號。然后，將分離的C波段的光信號和L波段的光信號分別傳輸?shù)降谝环糯蟛糠?30和第二放大部分140。
三端口光學(xué)循環(huán)器111包括第一端口、第二端口和第三端口。通過第一端口接收C波段的光信號。將接收到C波段的光信號通過第二端口輸出到第一放大部分130。第二部分還可以接收從第一放大部分130產(chǎn)生的放大的自發(fā)發(fā)射(ASE)。通過第三端口將接收到的ASE輸出到第二光耦合器123。光環(huán)形器111還防止通過第二端口的自發(fā)發(fā)射輸入、或者反射的光信號被通過第一端口相反地輸出，因而可用作光隔離器。
第一放大部分130包括第二泵浦二極管131、第一波長選擇耦合器132、以及摻雜有稀土元素的光纖133，所述的第一放大部分用于對從光環(huán)形器111輸入的C波段的光信號進行放大。從第一泵浦二極管131產(chǎn)生的泵浦光在第一波長選擇耦合器132與C波段的光信號進行組合，并且將組合后的信號輸入到摻雜有稀土元素的光纖133。由泵浦光對摻雜到摻雜有稀土元素的光纖133中的稀土元素進行激發(fā)，然后在受激發(fā)射的情況下，對C波段的光信號進行放大。第一泵浦二極管131可以使用其中可以輸出具有大約980nm或者1480nm的泵浦光的激光二極管。將在第一放大部分130的光信號放大期間產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射輸入到光環(huán)形器111的第二端口，然后，將該自發(fā)發(fā)射通過光環(huán)形器111的第三端口傳輸?shù)降诙糯蟛糠?40。將從第一放大部分130產(chǎn)生的這些自發(fā)發(fā)射作為第二放大部分140的泵浦光來提供。
然后，通過光隔離器113，將由第一放大部分130放大的C波段的光信號輸入到第一光信號耦合器115。
將由C/L分路器110分離的L波段的光信號通過光隔離器121和第二光信號耦合器123，輸入到第二放大部分140。然后，由第二放大部分140對分離后的L波段的光信號進行放大。
第二光耦合器123將分離的L波段的光信號與從光學(xué)循環(huán)器111輸入的自發(fā)發(fā)射進行組合，然后將組合結(jié)果輸入到第二放大部分140。如上所提到的，將從第一放大部分130產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射作為用于第二放大部分140的泵浦光提供。
第二放大部分140包括第二和第三泵浦二極管141a和141b、第二和第三波長選擇耦合器143a和143b、以及摻雜有稀土元素的光纖145，所述的第二放大部分用于對分離的L波段的光信號進行放大。
將從第二和第三泵浦二極管141a和141b產(chǎn)生的泵浦光通過波長選擇耦合器143a和143b中的每一個，輸入到摻雜有稀土元素的光纖145。如上所提到的，將從第一放大部分130產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射用作對L波段的光信號進行放大的泵浦光。由該泵浦光對摻雜到摻雜有稀土元素的光纖145中的稀土元素進行激發(fā)，然后在受激發(fā)射的情況下，對L波段的光信號進行放大。第二和第三波長耦合器143a和143b中的每一個設(shè)置在第二放大部分140的對應(yīng)的輸入側(cè)和輸出側(cè)，所述的波長耦合器用于將泵浦光從第二放大部分140的兩側(cè)輸入到摻雜有稀土元素的光纖145。
通過光隔離器125，將由第二放大部分140放大的L波段的光信號輸入到第一光信號耦合器115。
第一光耦合器115對分別由第一和第二放大部分130和140放大的C波段的光信號和L波段的光信號進行組合，然后將組合的結(jié)果輸出到光通信網(wǎng)絡(luò)(未示出)。
然而，如上所提到的，由于傳統(tǒng)的寬帶光纖放大器使用另外的光信號耦合器，將首先從光通信網(wǎng)絡(luò)中輸入的寬帶光信號分離為C波段光信號和L波段光信號，然后對分離后的兩個波段的光信號中的每一個進行放大，因此該放大器具有嚴(yán)重的問題。例如，增加了噪聲系數(shù)和插入損耗。此外，由于要制造的元件的增加，因此，增加了制造成本。
因此，存在對改進的光信號放大系統(tǒng)的技術(shù)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
因此，已經(jīng)提出了本發(fā)明來解決以上提到的在現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并且，本發(fā)明的目的是提出通過降低噪聲系數(shù)和插入損耗來改進光信號的放大質(zhì)量的寬帶光纖放大器。
本發(fā)明的另一目的是提出一種通過降低要制造的器件的數(shù)量來節(jié)省制造花費的寬帶光纖放大器。
在一個實施例中，提供一種用于對從光通信網(wǎng)絡(luò)中輸入的寬帶光信號進行放大和輸出的寬帶光纖放大器，其中，所述的寬帶光信號包括C波段的光信號和L波段的光信號。所述的放大器包括第一放大部分，用于對由C波段光信號和L波段光信號組成的寬帶光信號進行放大和輸出，并且輸出在對所述的寬帶光信號進行放大的過程中產(chǎn)生的放大的自發(fā)(激)發(fā)射；C/L分路器，用于將由第一放大部分進行放大的寬帶光信號分離為C波段的光信號和L波段的光信號，然后輸出分離后的光信號；第二放大部分，用于對從C/L分路器中輸出的L波段的光信號進行放大和輸出；光信號耦合器，用于將從C/L分離器中輸出的C波段的光信號與由第二放大部分放大的L波段的光信號進行組合，然后輸出組合后的光信號；以及光學(xué)循環(huán)器，所述的循環(huán)器具有第一端口，用于使寬帶光信號從光通信網(wǎng)絡(luò)中被輸入；第二端口，用于使輸入的寬帶光信號被輸出，并且使從第一放大部分產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射被輸入；第三端口，用于使自發(fā)發(fā)射被設(shè)置為第二放大部分的泵浦光，并且使由第二放大部分放大的L波段的光信號被輸入；以及第四端口，用于使輸入到第三端口的L波段的光信號被輸出到光信號耦合器。


從結(jié)合附圖所采用的以下詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得更加明顯，其中圖1顯示傳統(tǒng)的寬帶光纖放大器的結(jié)構(gòu)；圖2顯示依據(jù)本發(fā)明第一實施例寬帶光纖放大器的結(jié)構(gòu)；以及圖3是顯示依據(jù)本發(fā)明第二實施例寬帶光纖放大器的結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
下面將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述。在對本發(fā)明的以下描述中，由于可能會使本發(fā)明的主題不清楚，省略對所包括的已知功能和配置的詳細(xì)描述。
圖2顯示依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的寬帶光纖放大器200的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，寬帶光纖放大器200包括四端口光學(xué)循環(huán)器210、第一和第二放大部分230和240、光隔離器211、C/L分路器213、以及光信號耦合器215。
四端口光學(xué)循環(huán)器210具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口。使通過第一端口從光通信網(wǎng)絡(luò)(未示出)輸入的寬帶光信號通過第二端口被輸出到第一放大部分230。光學(xué)循環(huán)器210還使通過第二端口輸入的放大的自發(fā)發(fā)射(ASE)被輸出到第三端口，其中，在第一放大部分230的光信號的放大過程中產(chǎn)生所述的自發(fā)發(fā)射。將由第二放大部分240放大并且通過第三端口輸入的L波段的光信號(如下面所討論的)輸出到第四端口。因此，對光學(xué)循環(huán)器210進行設(shè)計，從而使通過第一端口輸入的寬帶光信號輸出到第二端口；將通過第二端口輸入的自發(fā)發(fā)射輸出到第三端口；以及，將通過第三端口輸入的L波段的光信號輸出到第四端口。同時，光學(xué)循環(huán)器210阻止光信號中的每一個按照與它的前進反向相反的反向傳輸而降低放大效率，因而可以充當(dāng)光隔離器。
第一放大部分230包括第一泵浦二極管231、第一波長選擇耦合器232、以及摻雜有稀土元素的光纖233，所述的第一放大部分用于對從光環(huán)形器210輸入的寬帶光信號進行放大。在第一波長選擇耦合器232，將從第一泵浦二極管231產(chǎn)生的泵浦光與寬帶光信號進行組合，然后將組合的信號輸入到摻雜有稀土元素的光纖233。由所述的泵浦光對摻雜到摻雜有稀土元素的光纖133中的稀土元素進行激發(fā)，然后，按照受激發(fā)射的過程，對寬帶光信號進行放大。其中輸出具有大約980nm或者1480nm的泵浦光的激光二極管可以用作以上提到的第一泵浦光二極管231。將在第一放大部分230的光信號放大過程中產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射輸入到光環(huán)形器210的第二端口，然后將自發(fā)發(fā)射通過光環(huán)形器210的第三端口輸入到第二放大部分240。將從第一放大部分130產(chǎn)生的這些自發(fā)發(fā)射作為第二放大部分240的泵浦光來提供。
將由第一放大部分230放大的寬帶光信號通過光隔離器211輸入到C/L分路器213。
光隔離器211阻止光信號按照與寬帶光信號在第一放大部分和C/L分路器213之間前進的方向相反的反向前進。例如，光隔離器211使輸入到光環(huán)形器211的第二端口的光信號被指向第三端口，但是防止輸入到光隔離器211的第二端口的光信號被指向第一端口。
C/L分路器213將放大的光信號分離為C波段的光信號和L波段的光信號，以便輸出分離后的光信號。將由C/L分路器213分離的C波段的光信號輸入到光信號耦合器215，而將L波段的光信號輸入到第二放大部分240。
第二放大部分240包括第二泵浦二極管241、第二波長選擇耦合器242、以及摻雜有稀土元素的光纖243，所述的第二放大部分240用于對由C/L分路器213分離和輸入的L波段的光信號進行放大。將從第一放大部分230產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射、以及從第二泵浦二極管241產(chǎn)生的泵浦光通過第二波長選擇耦合器242輸入到摻雜有稀土元素的光纖243。由自發(fā)發(fā)射和泵浦光對摻雜到摻雜有稀土元素的光纖243中的稀土元素進行激發(fā)，然后在受激發(fā)射的過程中對L波段的光信號進行放大。應(yīng)該理解按照與L波段的光信號的前進方向相反的方向，將從第一放大部分230中產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射輸入到第二放大部分240。此外，按照與L波段的光信號的前進方向相反的方向，輸入從第二泵浦二極管241產(chǎn)生的泵浦光。在這一點上，可以按照與放大的光信號的前進方向相同或者相反的方向，對輸入到摻雜有稀土元素的光纖243的泵浦光進行輸入。對于第一放大部分230也會具有與上述相同的情況。
將由第二放大部分240放大的L波段的光信號輸入到光學(xué)循環(huán)器210的第三端口，并且將該光信號通過光學(xué)循環(huán)器210的第四端口指向光信號耦合器215。
光信號耦合器215將由第一和第二放大部分230和240中的每一個分別放大的C波段的光信號和L波段的光信號進行組合，然后使組合后的結(jié)果被輸出到光通信網(wǎng)絡(luò)。
結(jié)果，由第一放大部分230輸入到光環(huán)形器210的寬帶光信號進行初次放大，然后分離出C波段的光信號和L波段的光信號，繼而再由第二放大部分240進行二次放大。將由第一放大部分230產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射按照與L波段的光信號的前進方向相反的方向，通過光環(huán)形器210輸入到第二放大部分240，從而充當(dāng)泵浦光。
應(yīng)該意識到依據(jù)本發(fā)明的第一實施例的寬帶光纖放大器使用四端口光學(xué)循環(huán)器，從而可以降低諸如光信號耦合器、光隔離器等的器件的數(shù)量。
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的寬帶光纖放大器300的結(jié)構(gòu)。寬帶光纖放大器300包括四端口光學(xué)循環(huán)器310、第一和第二放大部分330和340、光隔離器311、C/L分路器313、以及光信號耦合器315。
就對于寬帶光信號的放大而言，依據(jù)本實施例的寬帶光纖放大器300與以上討論的寬帶光纖放大器200的情況相似，依據(jù)本實施例，將寬帶光信號輸入到光學(xué)循環(huán)器310，由第一放大部分330進行初次放大，然后將光信號分離為C波段的光信號和L波段的光信號，繼而再由第二放大部分340只對L波段的光信號進行再次放大。此外，將從第一放大部分330產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射按照與L波段的光信號的前進方向相反的方向，通過光環(huán)形器310輸入到第二放大部分340，從而充當(dāng)泵浦光。
然而，第二實施例的第一和第二放大部分330和340各自的結(jié)構(gòu)都不同于第一實施例的第一和第二放大部分。
第一放大部分330包括第一和第二泵浦光二極管331a和331b、第一和第二波長選擇耦合器333a和333b、以及摻雜有稀土元素的光纖335。第一泵浦光二極管331a產(chǎn)生泵浦光，以便對輸入到第一放大部分330的寬帶光信號進行放大，并且通過第一波長選擇耦合器333a，將泵浦光提供給摻雜有稀土元素的光纖335的輸入側(cè)。第二泵浦二極管331b產(chǎn)生泵浦光，以便對寬帶光信號進行放大，并且通過第二波長選擇耦合器333b，將泵浦光提供給摻雜有稀土元素的光纖335的輸出側(cè)。
第二放大部分340包括第三和第四泵浦二極管341a和341b、第三和第四波長選擇耦合器343a和343b、以及摻雜有稀土元素的光纖345。第三泵浦二極管341產(chǎn)生泵浦光，以便對輸入到第二放大部分340的寬帶光信號進行放大，并且通過第三波長選擇耦合器343a，將泵浦光提供給摻雜有稀土元素的光纖345的輸入側(cè)。第四泵浦二極管341b產(chǎn)生泵浦光，以便對寬帶光信號進行放大，并且通過第四波長選擇耦合器343b，將泵浦光提供給摻雜有稀土元素的光纖345的輸出側(cè)。此外，第二放大部分340使用從第一放大部分330產(chǎn)生的、然后通過光環(huán)形器310作為泵浦光輸入的自發(fā)發(fā)射。在第二放大部分340的輸出側(cè)，將自發(fā)發(fā)射通過第三波長選擇耦合器343b，輸入到摻雜有稀土元素的光纖345。
現(xiàn)在參考圖2所示的第一實施例，應(yīng)該理解按照與光信號的前進方向相同的方向，在摻雜有稀土元素的光纖233的輸入側(cè)輸入在第一放大部分230中的泵浦光，而按照與光信號的前進方向相反的方向，將在第二放大部分240中的泵浦光輸入在摻雜有稀土元素的光纖233的輸出側(cè)。
現(xiàn)在參考圖3所示的第二實施例，應(yīng)該理解將在第一和第二放大部分330和340中的泵浦光輸入在摻雜有稀土元素的光纖335和345的各自的輸入和輸出側(cè)。
在這一點上，泵浦光可以對至少一種稀土元素進行激發(fā)，以使其按照與光信號的前進方向相同或者相反的方向、或者同時按照這兩個方向被輸入。而且，如同第二實施例，當(dāng)按照兩個方向輸入泵浦光時，光纖放大器提供增加的放大輸出。
如以上所提到的，依據(jù)本發(fā)明的第二實施例的寬帶光纖放大器不僅通過使用四端口的光學(xué)循環(huán)器，減少了諸如光信號耦合器、光隔離器等的器件的數(shù)量，而且通過使用雙側(cè)傳輸?shù)谋闷止?，使光纖放大器的輸出增加。
雖然已經(jīng)參考附圖示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
如從以上可以看到，依據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的寬帶光纖放大器從光通信網(wǎng)絡(luò)中接收寬帶光信號，并且在使用四端口的光學(xué)循環(huán)器的光信號放大的過程中充當(dāng)光隔離器，從而可以減少諸如光信號耦合器、光隔離器的器件的數(shù)量。因此，可以改進依賴于多個器件的使用的噪聲系數(shù)和插入損耗，可以節(jié)省寬帶光纖放大器的制造花費，并且可以降低寬帶光纖放大器的尺寸。
權(quán)利要求
1.一種用于放大和輸出寬帶光信號的寬帶光纖放大器，其中，所述的寬帶光信號包括C波段的光信號和L波段的光信號，所述的寬帶光纖放大器包括第一放大部分，用于放大和輸出包括C波段的光信號和L波段的光信號的寬帶光信號，并且輸出在對寬帶光信號進行放大的過程中產(chǎn)生的放大的自發(fā)發(fā)射；C/L分路器，用于將由第一放大部分放大的寬帶光信號分離為C波段的光信號和L波段的光信號，然后輸出分離的C波段的光信道和分離的L波段的光信號；第二放大部分，用于放大和輸出分離后的L波段的光信號；光信號耦合器，用于將從C/L分路器中的輸出的分離的C波段的光信號與由第二放大部分放大的分離的L波段的光信號進行組合，然后輸出組合后的光信號；以及光學(xué)循環(huán)器，所述的光學(xué)循環(huán)器具有第一端口，用于接收寬帶光信號；第二端口，用于使寬帶光信號被輸出，并且使從第一放大部分產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射被輸入；第三端口，用于使自發(fā)發(fā)射作為泵浦光被提供給第二放大部分，并且使由第二放大部分放大的分離的L波段的光信號被輸入；以及，第四端口，用于使輸入到第三端口中的L波段的光信號被輸出到光信號耦合器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶發(fā)起放大器，其特征在于還包括光隔離器，用于阻止光信號按照與寬帶光信號在第一放大部分和C/L分路器之間的前進方向相反的方向前進。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶發(fā)起放大器，其特征在于所述第一放大部分包括至少一個泵浦光二極管，用于產(chǎn)生泵浦光，以便對輸入到第一放大部分的寬帶光信號進行放大；由泵浦光進行泵浦激發(fā)的摻雜有稀土元素的第一光纖，用于對輸入到摻雜有稀土元素的第一光纖中的寬帶光信號進行放大；以及波長選擇耦合器，用于在摻雜有稀土元素的第一光纖的輸入側(cè)，將從至少一個泵浦二極管產(chǎn)生的泵浦光輸入到摻雜有稀土元素的第一光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光纖放大器，其特征在于第二放大部分包括至少一個泵浦二極管，用于產(chǎn)生泵浦光，以便對輸入到第二放大部分的分離的L波段的光信號進行放大；由泵浦光進行泵浦激發(fā)的摻雜有稀土元素的第二光纖，用于對輸入到摻雜有稀土元素的第二光纖的分離的L波段的光信號進行放大；以及波長選擇耦合器，用于在摻雜有稀土元素的第二光纖，將從至少一個泵浦二極管產(chǎn)生的泵浦光輸入到摻雜有稀土元素的第二光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光纖放大器，其特征在于由光通信網(wǎng)絡(luò)提供所述寬帶光信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的寬帶光纖放大器，其特征在于將組合后的光信號提供給光通信網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
一種放大和輸出包含C及L波段光信號之寬帶光信號的寬帶光纖放大器，包括第一放大部分，用于放大寬帶光信號；第二放大部分，用于放大從第一放大部分放大的寬帶光信號中分離的L波段光信號；光信號耦合器，用于組合并輸出由第一和第二放大部分放大的光信號；以及光學(xué)循環(huán)器，它有第一端口，輸入來自光通信網(wǎng)絡(luò)的寬帶光信號；第二端口，用于使輸入的寬帶光信號被輸出，并輸入從第一放大部分產(chǎn)生的自發(fā)發(fā)射；第三端口，用于使自發(fā)發(fā)射作為泵浦光被提供給第二放大部分，并輸入由第二放大部分放大的L波段的光信號；以及，第四端口，用于使輸入到第三端口中的L波段的光信號被輸出到光信號耦合器。
文檔編號H04B10/17GK1488980SQ03156729
公開日2004年4月14日 申請日期2003年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月18日
發(fā)明者黃星澤, 宋寬雄, 吳潤濟 申請人:三星電子株式會社