陣列式光信號放大器的制造方法
【專利摘要】一種陣列式光信號放大器，包括：一泵浦源，一光分束器，所述光分束器就將所述泵浦源發(fā)射的光分束為n束，以作為n路光摻鉺光纖放大器支路的泵浦光，在每路摻鉺光纖放大器上設置一個可調光衰減器，調節(jié)光功率，所述摻鉺光纖放大器采用光子晶體光纖，所述光子晶體光纖包括：添加了稀土族元素的稀土族添加芯、形成在上述稀土族添加芯周圍的包層，和形成在該包層內的多個通孔，從上述包層的端部入射激勵光，激勵稀土族元素以輸出大功率的激光振蕩光，在所述多個通孔中填充有介電常數(shù)為1.6-2.8的液體材料。
【專利說明】陣列式光信號放大器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光通信【技術領域】，涉及一種信號放大裝置，具體涉及一種陣列式光信號放大器。
【背景技術】
[0002]目前主流的互聯(lián)網絡是以光纖維傳輸介質的光纖通信網絡，即俗稱的“光網”。長距離的信號傳輸需要相應的中繼的信號放大器，在光網中，通常采用光纖放大器。光纖放大器(OFA)是指運用于光纖通信線路中，實現(xiàn)信號放大的一種新型全光放大器。根據它在光纖線路中的位置和作用，一般分為中繼放大、前置放大和功率放大三種。OFA不需要經過光電轉換、電光轉換和信號再生等復雜過程，可直接對信號進行全光放大，具有很好的“透明性”，特別適用于長途光通信的中繼放大。可以說，OFA為實現(xiàn)全光通信奠定了一項技術基礎。
[0003]現(xiàn)有技術中CN102692783A公開了一種高分子材料修飾的量子點單模光纖放大器及其制備方法，屬于納米材料相復合的光纖放大器【技術領域】。此單模光纖放大器，是將高分子材料修飾的半導體量子點，以溶液的形式涂覆在裸2X2熔錐光纖耦合器的熔錐區(qū)，當信號光和泵浦光同時通過錐區(qū)，通過漸逝波激發(fā)，達到信號光的放大。通過量子點制備與涂覆過程分離，使高分子修飾量子點的制備質量好、濃度高、分散性好，并從油相經相轉化成了水溶性量子點涂覆液，并成膜于光纖上，成一種復合的單模光纖放大器。本發(fā)明實現(xiàn)了高增益、寬放大帶寬、小尺寸、易于集成、制備簡便、低成本的水溶性半導體量子點的單模光纖放大器，該光纖放大器在超高速、大容量的寬帶接入等領域具有重要的實際意義和應用價值。
[0004]CN202268891U公開了一種RF嵌入式摻餌光纖放大器，放大器包括CPU控制中心，CPU控制中心連接兩個泵浦激光器，泵浦激光器分別連接波分復用器；一個波分復用器連接光輸入端，另一個波分復用器連接光輸出端，兩個波分復用器間連接有摻餌光纖。此種裝置通過摻餌光纖的放大原理，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的節(jié)目接收來自市、縣的主信號的同時，能較完美的混合多套當?shù)氐淖赞k節(jié)目信號；而且通過本放大器，對主信號的光功率要求較低，抗干擾能力較強；同時操作簡便，設有報警裝置，安全性高。
[0005]CN102147551A公開了一種多模光纖放大器及多模光纖放大系統(tǒng)。其中，所述多模光纖放大器包括:環(huán)繞在一物體表面且環(huán)繞成具有導程和轉矩的三維螺旋曲線形狀的多模光纖。例如，所述三維螺旋曲線形狀的多模光纖呈右螺旋形或左螺旋形。所述多模光纖放大系統(tǒng)包括激光光源及所述多模光纖等。本發(fā)明的優(yōu)點包括:所述三維螺旋曲線形狀的多模光纖能在放大信號光的同時，使光束質量達到衍射極限，M2小于1.2,其中M2 = I表不衍射極限的光束質量:高斯光束。
[0006]但是現(xiàn)有技術中在需要對多路信號進行放大時，通常采用的是將多個光信號放大其并列設置，其結構復雜，體積較大，而且故障率較高；另外現(xiàn)有的光纖放大裝置由于光纖本身的限制普遍存在這抗激光損傷閾值較低，難以實現(xiàn)對較大功率是信號進行放大，同時在光纖內實現(xiàn)光放大，光學非線性效應較為明顯，輸出的光信噪比較低，光輸出信號質量難 以保證。

【發(fā)明內容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的上述缺陷與不足，提供一種陣列式光放大器，特別是一種陣列式光纖放大器。
[0008]具體技術方案如下:
[0009]—種陣列式光信號放大器，包括:一泵浦源，一光分束器，所述光分束器就將所述泵浦源發(fā)射的光分束為η束，以作為η路光摻鉺光纖放大器支路的泵浦光，在每路摻鉺光纖放大器上設置一個可調光衰減器，調節(jié)光功率，所述摻鉺光纖放大器采用光子晶體光纖，所述光子晶體光纖包括:添加了稀土族元素的稀土族添加芯、形成在上述稀土族添加芯周圍的包層，和形成在該包層內的多個通孔，從上述包層的端部入射激勵光，激勵稀土族元素以輸出大功率的激光振蕩光，在所述多個通孔中填充有介電常數(shù)為1.6-2.8的液體材料。
[0010]其實質上為光纖放大器。
[0011]所述η取值為15-30。
[0012]在光放大器的輸出端設置有濾波器，用于使得輸出光信號平坦化。
[0013]有益技術效果是:采用了陣列式集成設置，其光放大器負責程度降低，體積變小，故障率降低，同時由于采用了特殊的光子晶體光纖，其抗光損傷閾值提高、有利于高功率光信號的輸出，同時其光輸出信噪比較高，光輸出質量較高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是表示本發(fā)明第一實施例的陣列式光信號放大器示意圖；
[0015]圖2表示本發(fā)明第二實施例的陣列式光信號放大器示意圖；
[0016]圖3是光纖放大器用光纖的截面圖。
[0017]圖4是本發(fā)明另外一個實施例中的光子晶體光纖的截面圖。
[0018]符號說明
[0019]I光纖放大器用光纖
[0020]2稀土族添加芯
[0021]3 包層
[0022]4 通孔
[0023]X稀土族添加芯附近的包層【具體實施方式】
[0024]下面按照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0025]【具體實施方式】
[0026]圖1為本發(fā)明第一實施例的陣列光放大器在單級單信號通道中應用的第一實施例光路結構圖，如圖1所示:采用分束器11將總泵浦12分成多路，分別第一耦合器Al進入第一放大器EDFAl支路進行泵浦；第二耦合器Α2進入第二放大器EDFA2支路進行泵浦，第三耦合器A3進入第三放大器EDFA3支路進行泵浦，依此類推，第N耦合器An進入第N放大器EDFAn支路進行泵浦。[0027]其工作原理為:總泵浦12借由分束器11分成η路的分泵浦源即LD1、LD2、LD3...LDn,分泵浦源LDl和波長λ I的信號光經由第一f禹合器Al I禹合進入第一放大器EDFAl支路經過放大后輸出；分泵浦源LD2和波長λ 2的信號光經由第二耦合器Α2耦合進入第二放大器EDFA2支路經過放大后輸出；分泵浦源LD3和波長λ 3的信號光經由第三耦合器A3耦合進入第三放大器EDFA3支路經過放大后輸出；分泵浦源LDn和波長λ η的信號光經由第一耦合器An耦合進入第η放大器EDFAn支路經過放大后輸出。這樣，總泵浦12通過分束器11分成η路進各EDFA支路進行泵浦；這樣假定每路EDFA達到飽和輸出功率需要最大泵浦功率為50mW，則采用當前最大(660mW)的泵浦，同時考慮到耦合器的損耗，可以同時進行10路放大。顯然，一個660mW的激光器要比10個50mW的激光器的方案，成本和功耗要低的多，相應配套電路也要簡單的多。
[0028]圖2為本發(fā)明陣列式光放大器在多信道中應用的光路原理圖，如圖2所示:采用分束器41將總泵浦42分成η路，分別第一耦合器Al進入第一放大器支路EDFAl進行泵浦，其放大器的放大光線后設有一平坦濾波器F1，其支路的輸出端設有第一可調衰減器V0A1，直接衰減模塊輸出功率；第二耦合器Α2進入第二放大器支路EDFA2進行泵浦，其放大器的放大光纖后設有一平坦濾波器F2，其支路的輸出端設有第二可調衰減器V0A2，直接衰減模塊輸出功率；第三耦合器A3進入第三放大器EDFA3支路進行泵浦，其放大器的放大光纖后設有一平坦濾波器F3，其支路的輸出端設有第三可調衰減器V0A3，直接衰減模塊輸出功率，依此類推，第N耦合器An進入第N放大器支路EDFAn進行泵浦，其放大器的放大光纖后設有一平坦濾波器Fn，其支路的輸出端設有第η可調衰減器VOAn，直接衰減模塊輸出功率，其中，所述第一可調衰減器V0A1、第二可調衰減器V0A2、第三衰減器V0A3到第η可調衰減器VOAn可以集成為一個可調衰減器陣列。
[0029]其中，所述平坦濾波器和現(xiàn)在的隔離器可集成為一個器件，更加實現(xiàn)小型化趨勢。
[0030]本實施例的工作原理為:總泵浦42借由分束器41分成N路的分泵浦源即LD1、LD2、LD3...LDn，分泵浦源LDl和波長λ 1...λ η的信號光經由第一耦合器Al耦合進入第一放大器EDFAl支路經過放大后輸出，經由第一平坦濾波器F1，后較平坦的放大后的信號光通過第一可調衰減器VOAl調節(jié)輸出；分泵浦源LD2和波長λ 1...λ η的信號光經由第二耦合器Α2耦合進入第二放大器EDFA2支路經過放大后輸出，經由第二平坦濾波器F2，后較平坦的放大后的信號光通過第二可調衰減器V0A2調節(jié)輸出；分泵浦源LD3和波長λ 1...λ η的信號光經由第三稱合器A3稱合進入第三放大器EDFA3支路經過放大后輸出，經由第三平坦濾波器F3，后后較平坦的放大后的信號光通過第三可調衰減器V0A3調節(jié)輸出；分泵浦源LDn和波長λ 1...λ η的信號光經由第η耦合器An耦合進入第η放大器EDFAn支路經過放大后輸出，經由第η平坦濾波器Fn，后較平坦的放大后的信號光通過第η可調衰減器VOAn調節(jié)輸出。這樣，在每路泵浦輸入端加入可調衰減器VOA調節(jié)輸入放大器的光功率，其優(yōu)點在于:每路泵浦的輸入端可以由可調衰減器VOA進行直接控制，可以實現(xiàn)放大器輸出/增益可變，理論上可調衰減器VOA的響應速度越快，對瞬態(tài)響應的抑制越好；同時，平坦濾波器可以改善輸出光的平坦度。
[0031]圖3是表示本發(fā)明優(yōu)選實施方式的光纖放大器用光纖橫截面圖。
[0032]如圖3所示，本發(fā)明的光纖放大器用光纖I具有通過進行規(guī)定的激勵而發(fā)光的發(fā)光功能，并通過使該發(fā)出的光進行反射激勵而成為激光振蕩介質。[0033]該光纖放大器用光纖I具備添加了稀土族元素的稀土族添加芯2、形成在該稀土族添加芯2周圍的包層3、和在該包層3內以包圍稀土族添加芯2的方式形成的多個通孔4。
[0034]在所述多個通孔4中填充有導熱性能良好的、具有特定介電常數(shù)為1.6-2.8的液體材料，優(yōu)選采用水、甘油等常規(guī)的液體材料，由于在通孔中填充了上述導熱性能良好的液體材料，因此，相比于填充材料為空氣的情況，芯部2產生的熱量能夠相對較好的向外擴散，提高了光子晶體光纖的散熱性能，從而提高了光子晶體光纖的光損傷閾值。另外通過改變所述填充材料可以改變光子晶體的光學禁帶寬度，從而實現(xiàn)對激光器的調諧。
[0035]在稀土族添加芯2中(在圖3中的掛暗網的部分表示的中心部分)微量地添加(摻雜)了 Yb、Er、Er/Yb、Tm、Nd等稀土族元素。在本實施方式中，激勵光Le的波長為Ae(915nm或975-980nm)，為了出射波長λ (1030-1 IOOnm)的激光L，作為稀土族元素使用了 Yb。Yb是適合波長λ e的激勵光L的吸收和波長λ光的放大(受激發(fā)射)的稀土族元素。
[0036]包層3由純石英構成。各通孔4沿光纖的長度方向貫通地形成，在稀土族添加芯2的周圍排列成蜂窩狀，從而在包層3內形成光學晶體結構。
[0037]因此，光纖放大器用光纖I是一種PCF。形成了通孔4的部分的包層3成為激勵波導。若將各通孔4的外經(通孔直徑)設為d、將通孔間距離設為Λ則作為PCF的光纖放大器用光纖I的結構參數(shù)和特性由d/Λ決定。
[0038]進而，在光纖放大器用光纖I中，在稀土族添加芯2附近的包層3(在圖3中用掛明網的部分X表示)中添加折射率增加劑，使稀土族添加芯2附近的包層3的折射率接近稀土族添加芯2的折射率。在本實施方式中，折射率增加劑使用Cl、使稀土族添加芯2和與其相鄰的通孔4 (圖3中為6個通孔4)附近的包層3的折射率之差幾乎等于零(稀土族添加芯2附近的包層3的折射率與稀土族添加芯2的折射率一致)。
[0039]下面詳細說明光纖放大器用光纖I的一例。
[0040]I)寬頻帶單模條件結構設計
[0041]首先，為了使光纖放大器用光纖I在寬頻帶中動作，設定通孔4的外經d與相鄰通孔4的中心間距離(通孔間距離)Λ之比d/Λ。
[0042]若設在光纖放大器用光纖I中傳輸?shù)募す庹袷幑釲的波長為λ、設稀土族添加芯2的折射率為nc、設成為稀土族添加芯2的附近的Cl添加包層3的折射率為ncl，則標準頻率Veff由式(I)表示。
[0043]式IVeff (λ)=2πΛ/λ V nc2 ( λ ) -ncl2 ( λ ) (I)
[0044]根據式(I)可知，Veff < π時，光纖放大器用光纖I在光纖全長上進行單模動作。
[0045]附圖4示出了本發(fā)明所使用的光子晶體光纖束，其中可以看出，在該光子晶體光纖束中具有四根光子晶體光纖，它們分別位于左上角，右上角，左下角和右下角。并且在每根光子晶體光纖的二維光子晶體的周期結構中心均存在一個缺陷位，并且在每根光子晶體光纖中摻雜有與光子晶體光纖所能傳導的光波長相對應的增益物質。
[0046]使用上述的結構的光子晶體光纖作為可調諧光纖放大器的增益光纖之后，就可以實現(xiàn)四個不同波長的可調諧輸出，其中調諧的手段可以是利特羅光柵，所采用的調諧手段均是現(xiàn)有技術已知的，在此不需要進行詳細描述。上述的四個波長分別是由四個角位置上的二維光子晶體結構和其中摻雜的增益物質所決定的，由于每個波長均是由每個周期結構的光子晶體光纖所限定的，所以當調諧到該波長輸出的時候，其會具有對于外界環(huán)境并不敏感的穩(wěn)定的輸出。
[0047]應該可以理解，二維光子晶體結構的數(shù)量并不局限于四種，需要幾種波長輸出就可以設置幾種結構，例如兩種，三種，五種均是可以的。也即在光纖束中可包括兩根，三根或五根具有不同摻雜和不同周期結構的光子晶體光纖。并且，幾種二維光子晶體結構的位置分布可隨意設置，只要能夠保證正常工作即可。
【權利要求】
1.一種陣列式光信號放大器，包括:一泵浦源，一光分束器，所述光分束器就將所述泵浦源發(fā)射的光分束為η束，以作為η路光摻鉺光纖放大器支路的泵浦光,在每路摻鉺光纖放大器上設置一個可調光衰減器，調節(jié)光功率，所述摻鉺光纖放大器采用光子晶體光纖，所述光子晶體光纖包括:添加了稀土族元素的稀土族添加芯、形成在上述稀土族添加芯周圍的包層，和形成在該包層內的多個通孔，從上述包層的端部入射激勵光，激勵稀土族元素以輸出大功率的激光振蕩光，在所述多個通孔中填充有介電常數(shù)為1.6-2.8的液體材料。
2.如權利要求1所述的光信號放大器，其實質上為光纖放大器。
3.如權利要求1所述的光信號放大器，所述η取值為15-30。
4.如權利要求1所述的光信號放大器，在光放大器的輸出端設置有濾波器，用于使得輸出光信號平坦化。
【文檔編號】H04B10/29GK103812567SQ201210454103
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權日:2012年11月13日
【發(fā)明者】耿振民 申請人:無錫華御信息技術有限公司