專利名稱：一種光信號(hào)放大器以及光信號(hào)放大系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光信號(hào)處理，特別是一種光信號(hào)放大器以及光信號(hào)放大系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
新一代通信網(wǎng)絡(luò)諸如EPon (^Ethernet Passive Optical Network,以太無源光網(wǎng)絡(luò))、GPon (Gigabit-Capable Passive Optical Network, G 比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò))等光纖通信網(wǎng)絡(luò)全部或部分地采用到了突發(fā)型光信號(hào)模式，即采用非連續(xù)的、猝發(fā)性的、時(shí)間寬度小至nS級(jí)的波包型光信號(hào)。
而在光網(wǎng)絡(luò)中，為了解決衰減對(duì)光網(wǎng)絡(luò)傳輸速率與距離的限制，一般會(huì)在光網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置光信號(hào)放大器，以補(bǔ)償光纖傳輸損耗，延長傳輸距離?，F(xiàn)有技術(shù)中的光通信網(wǎng)絡(luò)中的光信號(hào)放大器都是基于連續(xù)光信號(hào)的技術(shù)，無論是摻鉺光纖放大器(EDFA)、喇曼光纖放大器(RFA)或半導(dǎo)體光放大器(SOA)，在猝發(fā)信號(hào)模式下都無法正確跟蹤信號(hào)前后沿并及時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，不能正常工作，從而不能完成對(duì)非連續(xù)光信號(hào)的有效放大輸出，無法應(yīng)用于新一代光纖通信網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種光信號(hào)放大器以及光信號(hào)放大系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)突發(fā)型光信號(hào)的有效放大。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光信號(hào)放大器，包括通過第一摻鉺光纖連接的第一耦合器和第二耦合器，由所述第一摻鉺光纖形成第一光放大通道；用于產(chǎn)生第一泵浦光的第一泵浦光源，與所述第一耦合器連接；所述第一泵浦光和信號(hào)光通過所述第一耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖；所述第一摻鉺光纖包括至少兩個(gè)光纖分段，其中每一個(gè)光纖分段中，摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化。 上述的光信號(hào)放大器，其中，每個(gè)光纖分段的摻鉺濃度在光軸方向的變化相同。上述的光信號(hào)放大器，其中，還包括用于產(chǎn)生第二泵浦光的第二泵浦光源，與所述第二耦合器連接；所述第一耦合器和第二耦合器之間還通過第二摻鉺光纖連接，由所述第二摻鉺光纖形成第二光放大通道；所述第二泵浦光通過所述第二耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖；所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖完全相同。上述的光信號(hào)放大器，其中，還包括第一檢測(cè)模塊，與第二耦合器連接，用于對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲取一第一檢測(cè)結(jié)果；第一控制模塊，用于在第一檢測(cè)結(jié)果表明放大參數(shù)不符合要求時(shí)，控制所述第一耦合器和/或第一泵浦光源，使得對(duì)所述信號(hào)光的放大滿足要求。上述的光信號(hào)放大器，其中，還包括第二檢測(cè)模塊，與第二耦合器連接，用于對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲取一第二檢測(cè)結(jié)果；第二控制模塊，用于在第二檢測(cè)結(jié)果表明放 大參數(shù)不符合要求時(shí)，控制所述第一耦合器、第二耦合器、第一泵浦光源和第二泵浦光源中的至少一個(gè)，使得對(duì)所述信號(hào)光的放大滿足要求。上述的光信號(hào)放大器，其中，所述光纖分段的摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而呈正弦變化。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種光放大系統(tǒng)，包括通過光纖順序連接的第一隔離器、光放大器和第二隔離器；設(shè)置于所述光放大器輸出端的濾波器，用于濾除光放大器輸出的光信號(hào)中除信號(hào)光之外的其他光信號(hào)；所述光信號(hào)放大器包括通過第一摻鉺光纖連接的第一耦合器和第二耦合器，由所述第一摻鉺光纖形成第一光放大通道；所述第一隔離器與所述第一耦合器連接；所述第二隔離器與所述第二耦合器連接；用于產(chǎn)生第一泵浦光的第一泵浦光源，與所述第一耦合器連接；所述第一泵浦光和信號(hào)光通過所述第一耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖；所述第一摻鉺光纖包括至少兩個(gè)光纖分段，其中每一個(gè)光纖分段中，摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化。上述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，每個(gè)光纖分段的摻鉺濃度在光軸方向的變化相同。上述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，所述光信號(hào)放大器還包括用于產(chǎn)生第二泵浦光的第二泵浦光源，與所述第二耦合器連接；所述第一耦合器和第二耦合器之間還通過第二摻鉺光纖連接，由所述第二摻鉺光纖形成第二光放大通道；所述第二泵浦光通過所述第二耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖；所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖完全相同。上述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，所述光信號(hào)放大器還包括第一檢測(cè)模塊，與第二耦合器連接，用于對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲取一第一檢測(cè)結(jié)果；第一控制模塊，用于在第一檢測(cè)結(jié)果表明放大參數(shù)不符合要求時(shí)，控制所述第一耦合器和/或第一泵浦光源，使得對(duì)所述信號(hào)光的放大滿足要求。上述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，所述光信號(hào)放大器還包括第二檢測(cè)模塊，與第二耦合器連接，用于對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲取一第二檢測(cè)結(jié)果；第二控制模塊，用于在第二檢測(cè)結(jié)果表明放大參數(shù)不符合要求時(shí)，控制所述第一耦合器、第二耦合器、第一泵浦光源和第二泵浦光源中的至少一個(gè)，使得對(duì)所述信號(hào)光的放大滿足要求。
上述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，光信號(hào)放大系統(tǒng)還包括第一光波波長轉(zhuǎn)換模塊，設(shè)置于第一稱合器與第一隔離器之間，用于將信號(hào)光的波長從第一波長轉(zhuǎn)換為第二波長；第二光波波長轉(zhuǎn)換模塊，設(shè)置于第二耦合器與第二隔離器之間，用于將放大后的信號(hào)光的波長從第二波長轉(zhuǎn)換為第一波長。
上述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其中，所述光纖分段的摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而呈正弦變化。本發(fā)明實(shí)施例具有以下的有益效果在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，由于摻鉺光纖的摻鉺濃度不再是固定不變的摻鉺濃度，其摻鉺光纖由多個(gè)光纖分段組成，而其中每一個(gè)光纖分段中，摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化，因此使整個(gè)摻鉺光纖處于空間間歇式工作模式，從而在空間上形成微型多級(jí)級(jí)聯(lián)效應(yīng)。當(dāng)待放大的光信號(hào)為突發(fā)型時(shí)，這種工作模式讓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)移過程從傳統(tǒng)的一次性變換為N次(N=光纖分段的數(shù)量)逐級(jí)轉(zhuǎn)移，大大擴(kuò)展了對(duì)猝發(fā)性光波的反應(yīng)時(shí)域，十分有效地改善了能級(jí)間能量轉(zhuǎn)移過程的時(shí)延帶來的問題。


圖I為本發(fā)明第一實(shí)施例的光信號(hào)放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的摻鉺光纖中摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化的一種示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的摻鉺光纖中摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化的另一種示意圖；圖4為可調(diào)耦合器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例的光信號(hào)放大器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明第一實(shí)施例的光信號(hào)放大器設(shè)置反饋控制機(jī)制后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為利用本發(fā)明實(shí)施例的光放大器的實(shí)際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例的光信號(hào)放大器以及光信號(hào)放大系統(tǒng)中，使用的摻鉺光纖中，摻鉺濃度不再是固定的，該摻鉺光纖具有至少兩個(gè)分段，每個(gè)分段中，摻鉺濃度都隨著沿光纖的光軸方向變化，因此，使得整個(gè)摻鉺光纖處于空間間歇式工作模式，從而在空間上形成微型多級(jí)級(jí)聯(lián)效應(yīng)，擴(kuò)展了對(duì)猝發(fā)性光波的反應(yīng)時(shí)域，十分有效地改善了能級(jí)間能量轉(zhuǎn)移過程的時(shí)延帶來的問題。本發(fā)明第一實(shí)施例的光信號(hào)放大器如圖I所示，包括通過第一摻鉺光纖連接的第一耦合器和第二耦合器，由所述第一摻鉺光纖形成第一光放大通道；用于產(chǎn)生第一泵浦光的第一泵浦光源，與所述第一耦合器連接； 所述第一泵浦光和信號(hào)光通過所述第一耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖；所述第一摻鉺光纖包括至少兩個(gè)光纖分段，其中每一個(gè)光纖分段中，摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化。
當(dāng)信號(hào)光與泵浦光同時(shí)注入到第一摻鉺光纖中時(shí)，鉺離子在泵浦光作用下激發(fā)到高能級(jí)上，并很快衰變到亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)上，而在信號(hào)光作用下鉺離子又回到基態(tài)，并受激輻射產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的光子，使信號(hào)光得到放大。傳統(tǒng)的EDFA之所以無法有效放大突發(fā)型光信號(hào)有兩個(gè)主要原因其一是能量轉(zhuǎn)移過程的時(shí)間延遲導(dǎo)致EDFA對(duì)猝發(fā)性光波反應(yīng)不及。而在本發(fā)明具體實(shí)施例中，由于摻鉺光纖的摻鉺濃度不再是固定不變的摻鉺濃度，其摻鉺光纖由至少兩個(gè)光纖分段組成，而其中每一個(gè)光纖分段中，摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化，因此使整個(gè)摻鉺光纖處于空間間歇式工作模式，從而在空間上形成微型多級(jí)級(jí)聯(lián)效應(yīng)。當(dāng)待放大的光信號(hào)為突發(fā)型時(shí)，這種工作模式讓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)移過程從傳統(tǒng)的一次性變換為N次(N=光纖分段的數(shù)量)逐級(jí)轉(zhuǎn)移，大大擴(kuò)展了對(duì)猝發(fā)性光波的反應(yīng)時(shí)域，十分有效地改善了能級(jí)間能量轉(zhuǎn)移過程的時(shí)延帶來的問題。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，每個(gè)光纖分段的摻鉺濃度在光軸方向的變化可以不同，但為了降低制造成本，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，每個(gè)光纖分段的摻鉺濃度在光軸方向的變化相同，也就是說，整個(gè)摻鉺光纖在光軸方向上，摻鉺濃度呈周期性變化。·如圖2所示，為摻鉺光纖在光軸方向上的摻鉺濃度的變化情況示意圖，其中橫坐標(biāo)為距離摻鉺光纖起始端的距離，單位為毫米，而縱軸為摻鉺濃度，以摻鉺光纖長度為40mm為例，每10個(gè)毫米的摻鉺光纖的摻鉺濃度變化相同，呈正弦波變化，這樣，這4個(gè)光纖分段就構(gòu)成了 4個(gè)微型放大器的級(jí)聯(lián)方式來進(jìn)行放大，讓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)移過程從傳統(tǒng)的一次性變換為4次逐級(jí)轉(zhuǎn)移，大大擴(kuò)展了對(duì)猝發(fā)性光波的反應(yīng)時(shí)域，十分有效地改善了能級(jí)間能量轉(zhuǎn)移過程的時(shí)延帶來的問題。當(dāng)然，圖2中的波形為正弦波，但應(yīng)當(dāng)理解的是其也可以是其他形式的波形，如余弦波形、拋物線波形、指數(shù)曲線波形等。當(dāng)然，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，每個(gè)光纖分段可以存在一個(gè)摻鉺濃度為0的點(diǎn)，但也可以是沒有，如圖3所示，每個(gè)光纖分段的任意一個(gè)點(diǎn)上的摻鉺濃度均大于0，其也可以讓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)移過程從傳統(tǒng)的一次性變換為多次逐級(jí)轉(zhuǎn)移，擴(kuò)展了對(duì)猝發(fā)性光波的反應(yīng)時(shí)域，改善了能級(jí)間能量轉(zhuǎn)移過程的時(shí)延帶來的問題。同時(shí)，圖中的距離、濃度等參數(shù)僅僅是舉例說明，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)的限制。當(dāng)然，考慮到摻鉺光纖的制造工藝，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，摻鉺光纖的摻鉺濃度在光軸方向上呈正弦變化，其制造過程更加簡(jiǎn)單。由于信號(hào)光與參考光的強(qiáng)度比例必須控制在一個(gè)系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)(否則將會(huì)影響EDFA對(duì)信號(hào)光的有效放大)，因此，當(dāng)信號(hào)光的可能強(qiáng)度變化范圍很大(數(shù)十db)時(shí)，則上述的第一耦合器需要采用可調(diào)耦合器來實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明實(shí)施例中，可調(diào)耦合器可以采用可調(diào)分光比X/Y型光纖耦合器，可調(diào)分光比X/Y型光纖耦合器能夠完成對(duì)信號(hào)光和泵浦光的可控耦合。它由兩根置于光學(xué)玻璃塊中并磨去了一側(cè)包層的單?；蚨嗄９饫w在匹配液中緊密相貼構(gòu)成，其有效耦合長度由分別置于玻璃塊兩端的壓電陶瓷PZT控制。它是雙向型耦合器，其分光比在I : 0.1至I : 10之間能夠通過手動(dòng)或由控制電路自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)四個(gè)端口都用于輸入/輸出時(shí)它是X型的，而只用到三個(gè)端口時(shí)則成為Y型，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。上述本發(fā)明的實(shí)施例中，第一耦合器和耦合器通過第一摻鉺光纖連接，由所述第一摻鉺光纖形成第一光放大通道，因此屬于單路放大結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)下，光學(xué)共模抑制比(OCMRR)較低，使增益后的突發(fā)型光學(xué)信號(hào)前后沿產(chǎn)生畸變，影響光信號(hào)的傳輸。為了提高光學(xué)共模抑制比，本發(fā)明第二實(shí)施例的光信號(hào)放大器如圖5所示，包括本發(fā)明第二實(shí)施例的光信號(hào)放大器如圖5所示，包括通過第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖連接的第一稱合器和第二稱合器，由所述第一摻鉺光纖形成第一光放大通道，由所述第二摻鉺光纖形成第二光放大通道；用于產(chǎn)生第一泵浦光的第一泵浦光源，與所述第一耦合器連接；用于產(chǎn)生第二泵浦光的第二泵浦光源，與所述第二耦合器連接；
所述第一泵浦光和信號(hào)光通過所述第一耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖；所述第二泵浦光通過所述第二耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖；所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖參數(shù)相同，所述第一摻鉺光纖包括至少兩個(gè)光纖分段，其中每一個(gè)光纖分段中，摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化。如圖5所示，本發(fā)明第二實(shí)施例中的光信號(hào)放大器是雙回路雙泵浦對(duì)稱結(jié)構(gòu)(Double Loop)。利用可調(diào)分光比X型耦合器將信號(hào)光與泵浦光按可控比例混合后再分別率禹合第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖，由于第一泵浦光和第二泵浦光相向而行，而所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖參數(shù)相同，上述結(jié)構(gòu)構(gòu)成了獨(dú)特的光學(xué)全差分放大系統(tǒng)，從而使得系統(tǒng)的光學(xué)共模抑制比(OCMRR)可達(dá)IOOdb以上，十分有效地抑制了放大后突發(fā)型光信號(hào)的前后沿畸變，以保證可靠的有效信號(hào)輸出。同時(shí)由于雙路結(jié)構(gòu)的增益在理論上兩倍于單路結(jié)構(gòu)，很好地彌補(bǔ)了周期性摻鉺帶來的增益損失，使總的有效增益約為傳統(tǒng)EDFA的140%。當(dāng)然，由于對(duì)于信號(hào)光的放大都有一定的要求，不能太大，也不能太小，因此，在信號(hào)光的放大率不滿足要求時(shí)，需要通過控制進(jìn)入摻鉺光纖的泵浦光或者直接控制泵浦光源來保證信號(hào)光的放大滿足要求，在這種放大率需要調(diào)整的情況下，本發(fā)明第一實(shí)施例的光信號(hào)放大器如圖6所示，還包括第一檢測(cè)模塊，與第二耦合器連接，用于對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲取一檢測(cè)結(jié)果；第一控制模塊，用于在檢測(cè)結(jié)果表明放大參數(shù)不符合要求時(shí)，控制所述第一I禹合器和/或第一泵浦光源，使得對(duì)信號(hào)光的放大滿足要求。對(duì)其控制策略簡(jiǎn)單說明如下。如對(duì)第一稱合器輸入的信號(hào)光和第二稱合器輸出的信號(hào)光進(jìn)行功率比較，判斷放大倍數(shù)；如果放大倍數(shù)大于預(yù)設(shè)倍數(shù)，則控制所述第一耦合器使之增大進(jìn)入摻鉺光纖的第一泵浦光的比例和/或直接增加第一泵浦光源的發(fā)射功率；如果放大倍數(shù)小于預(yù)設(shè)倍數(shù)，則控制所述第一耦合器使之降低進(jìn)入摻鉺光纖的第一泵浦光的比例和/或直接降低第一泵浦光源的發(fā)射功率。在經(jīng)過多次反饋調(diào)整之后，即可使得放大倍數(shù)位于預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，上述的反饋控制機(jī)制常用于各種控制場(chǎng)合，在此不作詳細(xì)說明。當(dāng)然，上述的判斷也可以利用泵浦光來進(jìn)行，其判斷方式基本相同，在此不作詳細(xì)說明。
當(dāng)然，在圖5所示的雙向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)中，可以通過設(shè)置如下的模塊來實(shí)現(xiàn)放大的控制第二檢測(cè)模塊，與第二耦合器連接，用于對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲取一檢測(cè)結(jié)果；第二控制模塊，用于在檢測(cè)結(jié)果表明放大參數(shù)不符合要求時(shí)，控制所述第一耦合器、第二耦合器、第一泵浦光源和第二泵浦光源中的至少一個(gè)，使得對(duì)信號(hào)光的放大滿足要求。由于信號(hào)光的參數(shù)-尤其是強(qiáng)度參數(shù)變化范圍很大(數(shù)十db)，為了嚴(yán)格保證雙回路的物理參數(shù)對(duì)稱性和泵浦光與輸入光功率比例的合理性，本發(fā)明實(shí)施例中光放大器采用了可調(diào)分光比的光纖耦合器，通過系統(tǒng)反饋控制電路對(duì)它的精密控制來保障最有效的功率 比例混合，但應(yīng)當(dāng)理解的是，在信號(hào)光固定的情況下，耦合器就可以采用固定分光比的光纖率禹合器。當(dāng)然，對(duì)于泵浦光源而言，其輸出的泵浦光需要保證摻鉺光纖的臨界運(yùn)轉(zhuǎn)，亦即工作在接近而不越過輸入閾值的平均功率條件下。這樣可以進(jìn)一步有效地提高系統(tǒng)對(duì)信號(hào)前沿的反應(yīng)速度，保證足夠低的誤碼率，這一點(diǎn)在信號(hào)輸入功率很小時(shí)尤其重要。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，第一和第二檢測(cè)模塊都可以通過先對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，然后利用電信號(hào)來進(jìn)行后續(xù)的判斷處理，并根據(jù)判斷結(jié)果通過耦合器和/或泵浦光源的驅(qū)動(dòng)來控制耦合器和/或泵浦光源，達(dá)到控制光放大比例的效果。但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述的光電轉(zhuǎn)換并不是唯一的實(shí)現(xiàn)手段，其也可以直接利用光功率計(jì)等來直接實(shí)現(xiàn)判斷，在此不一一舉例說明。通過上述檢測(cè)模塊和控制模塊的設(shè)置，使得放大器能夠根據(jù)檢測(cè)結(jié)果來控制耦合器和/或泵浦光源，來調(diào)整信號(hào)光的放大程度，使之滿足要求。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種光放大系統(tǒng)，該光放大系統(tǒng)包括通過光纖順序連接的第一隔離器、光放大器和第二隔離器；所述第一隔離器與所述第一耦合器連接；所述第二隔離器與所述第二耦合器連接；設(shè)置于所述光放大器輸出端的濾波器，用于濾除光放大器輸出的光信號(hào)中除信號(hào)光之外的其他光信號(hào)；由于該光放大系統(tǒng)已經(jīng)在前面進(jìn)行了詳細(xì)的描述，在此不作進(jìn)一步詳細(xì)說明。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，該濾波器可以采用波分解復(fù)用器件來實(shí)現(xiàn)，其能夠?qū)⒉煌l率的光分開。而該濾波器可以設(shè)置于光放大器和第二隔離器之間，也可以設(shè)置于第二隔離器之后的光路中，其位置并不會(huì)影響其功能的實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，由于每種摻鉺光纖都有其各自特有的響應(yīng)效率曲線(可以通過預(yù)先測(cè)試得到)，即對(duì)不同波長的光的放大倍數(shù)不同，在本發(fā)明的具體實(shí)施例中，為了提高光放大器的工作效率，該光放大系統(tǒng)還包括第一光波波長轉(zhuǎn)換模塊，設(shè)置于第一稱合器與第一隔離器之間，用于將信號(hào)光的波長從第一波長轉(zhuǎn)換為第二波長；第二光波波長轉(zhuǎn)換模塊，設(shè)置于第二耦合器與第二隔離器之間，用于將放大后的信號(hào)光的波長從第二波長轉(zhuǎn)換為第一波長。通過上述的設(shè)置，可以根據(jù)摻鉺光纖的頻率響應(yīng)特性來調(diào)整信號(hào)光的波長，使得信號(hào)光能夠得到較好的放大，提高光放大器的工作效率。如圖7所示，為利用本發(fā)明實(shí)施例的光放大器的實(shí)際系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中，由左右兩側(cè)的泵浦光源在驅(qū)動(dòng)電路的控制下產(chǎn)生的泵浦光通過兩側(cè)的X型可調(diào)耦合器的輸入端口進(jìn)入對(duì)稱設(shè)置的摻鉺光纖中，鉺離子在泵浦光作用下激發(fā)到高能級(jí)上，并很快衰變到亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)上，而通過左邊隔離器的信號(hào)光通過X型可調(diào)耦合器的輸入端口進(jìn)入對(duì)稱設(shè)置的摻鉺光纖后，在信號(hào)光作用下鉺離子回到基態(tài)，并受激輻射產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于信號(hào)光的光子，使信號(hào)光得到放大，并從X型可調(diào)耦合器的輸出端口輸出，然后通過圖7右邊的隔離器輸出，在濾波器的作用下，X型可調(diào)耦合器的輸出的光信號(hào)中，頻率與信號(hào)光頻率不同的光被濾除，剩余的光信號(hào)繼續(xù)傳輸。而隔離器的作用在于阻止光 信號(hào)的反向傳輸。同時(shí)，如圖7所示，其中的控制電路能夠通過控制X型可調(diào)耦合器的壓電陶瓷來控制進(jìn)入對(duì)稱設(shè)置的摻鉺光纖的信號(hào)光和泵浦光的比例，同時(shí)可以利用泵浦光源的驅(qū)動(dòng)電路來控制泵浦光源的發(fā)射功率，從而控制對(duì)信號(hào)光的放大比例。本發(fā)明實(shí)施例中，通過對(duì)摻鉺光纖的摻鉺濃度進(jìn)行設(shè)計(jì)、并采用全光學(xué)差分放大結(jié)構(gòu)，獲得了一種自適應(yīng)于突發(fā)型信號(hào)光與參考光的混合信號(hào)輸入的放大器和放大系統(tǒng)，能夠保證對(duì)突發(fā)光信號(hào)的有效高增益放大，解決了傳統(tǒng)EDFA的技術(shù)瓶頸。本發(fā)明實(shí)施例中，各個(gè)模塊之間的連接以及與外接光網(wǎng)絡(luò)的連接都可以采用即插即拔方式，通過多適應(yīng)性的光學(xué)接插端口，使得本發(fā)明實(shí)施例的光放大器和放大系統(tǒng)對(duì)單芯、多芯、單模、多模等各種光通信線路具備廣泛的工程適用性和規(guī)范性。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光信號(hào)放大器，其特征在于，包括 通過第一摻鉺光纖連接的第一耦合器和第二耦合器，由所述第一摻鉺光纖形成第一光放大通道； 用于產(chǎn)生第一泵浦光的第一泵浦光源，與所述第一耦合器連接； 所述第一泵浦光和信號(hào)光通過所述第一耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖； 所述第一摻鉺光纖包括至少兩個(gè)光纖分段，其中每一個(gè)光纖分段中，摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光信號(hào)放大器，其特征在于，每個(gè)光纖分段的摻鉺濃度在光軸方向的變化相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光信號(hào)放大器，其特征在于，還包括 用于產(chǎn)生第二泵浦光的第二泵浦光源，與所述第二耦合器連接； 所述第一耦合器和第二耦合器之間還通過第二摻鉺光纖連接，由所述第二摻鉺光纖形成第二光放大通道； 所述第二泵浦光通過所述第二耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖； 所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖完全相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光信號(hào)放大器，其特征在于，還包括 第一檢測(cè)模塊，與第二耦合器連接，用于對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲取一第一檢測(cè)結(jié)果； 第一控制模塊，用于在第一檢測(cè)結(jié)果表明放大參數(shù)不符合要求時(shí)，控制所述第一耦合器和/或第一泵浦光源，使得對(duì)所述信號(hào)光的放大滿足要求。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光信號(hào)放大器，其特征在于，還包括 第二檢測(cè)模塊，與第二耦合器連接，用于對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲取一第二檢測(cè)結(jié)果； 第二控制模塊，用于在第二檢測(cè)結(jié)果表明放大參數(shù)不符合要求時(shí)，控制所述第一耦合器、第二耦合器、第一泵浦光源和第二泵浦光源中的至少一個(gè)，使得對(duì)所述信號(hào)光的放大滿足要求。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光信號(hào)放大器，其特征在于，所述光纖分段的摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而呈正弦變化。
7.一種光放大系統(tǒng)，其特征在于，包括 通過光纖順序連接的第一隔離器、光放大器和第二隔離器； 設(shè)置于所述光放大器輸出端的濾波器，用于濾除光放大器輸出的光信號(hào)中除信號(hào)光之外的其他光信號(hào)； 所述光信號(hào)放大器包括 通過第一摻鉺光纖連接的第一耦合器和第二耦合器，由所述第一摻鉺光纖形成第一光放大通道；所述第一隔離器與所述第一耦合器連接；所述第二隔離器與所述第二耦合器連接; 用于產(chǎn)生第一泵浦光的第一泵浦光源，與所述第一耦合器連接； 所述第一泵浦光和信號(hào)光通過所述第一耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖； 所述第一摻鉺光纖包括至少兩個(gè)光纖分段，其中每一個(gè)光纖分段中，摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)光纖分段的摻鉺濃度在光軸方向的變化相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其特征在于，所述光信號(hào)放大器還包括 用于產(chǎn)生第二泵浦光的第二泵浦光源，與所述第二耦合器連接； 所述第一耦合器和第二耦合器之間還通過第二摻鉺光纖連接，由所述第二摻鉺光纖形成第二光放大通道； 所述第二泵浦光通過所述第二耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖； 所述第一摻鉺光纖和第二摻鉺光纖完全相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其特征在于，所述光信號(hào)放大器還包括 第一檢測(cè)模塊，與第二耦合器連接，用于對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲取一第一檢測(cè)結(jié)果； 第一控制模塊，用于在第一檢測(cè)結(jié)果表明放大參數(shù)不符合要求時(shí)，控制所述第一耦合器和/或第一泵浦光源，使得對(duì)所述信號(hào)光的放大滿足要求。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其特征在于，所述光信號(hào)放大器還包括 第二檢測(cè)模塊，與第二耦合器連接，用于對(duì)第二耦合器輸出的預(yù)設(shè)比例的光信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，獲取一第二檢測(cè)結(jié)果； 第二控制模塊，用于在第二檢測(cè)結(jié)果表明放大參數(shù)不符合要求時(shí)，控制所述第一耦合器、第二耦合器、第一泵浦光源和第二泵浦光源中的至少一個(gè)，使得對(duì)所述信號(hào)光的放大滿足要求。
12.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其特征在于，還包括 第一光波波長轉(zhuǎn)換模塊，設(shè)置于第一稱合器與第一隔離器之間，用于將信號(hào)光的波長從第一波長轉(zhuǎn)換為第二波長； 第二光波波長轉(zhuǎn)換模塊，設(shè)置于第二耦合器與第二隔離器之間，用于將放大后的信號(hào)光的波長從第二波長轉(zhuǎn)換為第一波長。
13.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光信號(hào)放大系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖分段的摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而呈正弦變化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光信號(hào)放大器以及光信號(hào)放大系統(tǒng)，該光信號(hào)放大器包括通過第一摻鉺光纖連接的第一耦合器和第二耦合器，由所述第一摻鉺光纖形成第一光放大通道；用于產(chǎn)生第一泵浦光的第一泵浦光源，與所述第一耦合器連接；所述第一泵浦光和信號(hào)光通過所述第一耦合器進(jìn)入所述第一摻鉺光纖；所述第一摻鉺光纖包括至少兩個(gè)光纖分段，其中每一個(gè)光纖分段中，摻鉺濃度隨光纖分段在光軸方向的延伸而變化。本發(fā)明中，摻鉺光纖處于空間間歇式工作模式，在空間上形成微型多級(jí)級(jí)聯(lián)效應(yīng)，讓系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)移過程從傳統(tǒng)的一次性變換為多次逐級(jí)轉(zhuǎn)移，擴(kuò)展了對(duì)猝發(fā)性光波的反應(yīng)時(shí)域，改善了能級(jí)間能量轉(zhuǎn)移過程的時(shí)延帶來的問題。
文檔編號(hào)H04B10/17GK102761376SQ201110104170
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者劉奕輝, 張文泉, 戴希璋, 溫堯輝, 石海終, 羅輝君, 謝麗梅, 過松 申請(qǐng)人:中國移動(dòng)通信集團(tuán)廣東有限公司