一种双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器制造技术

本发明专利技术的一种双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器属于光纤放大器技术领域。结构有信号源(1)、第一光隔离器(2)、第一耦合器(3)、第一波分复用器(4)、第一掺铒光纤(5)、第二波分复用器(6)、第二光隔离器(7)、增益平坦滤波器(8)、第二耦合器(9)、第二掺铒光纤(10)、第三光隔离器(11)、第一分光器(12)和泵浦模块(22)构成的基本放大光路；以及三端口第一环形器(13)、光纤环形镜(14)、三端口第二环形器(15)、光栅(16)、第四光隔离器(17)、光衰减器(18)、光电转换器(19)、PID控制电路(20)和压控电流源(21)。本发明专利技术具有增益平坦、响应速度快、输出功率可控等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤放大器
，特别涉及一种基于光纤环形镜的增益平坦、输出功率可控的单泵浦双极放大的掺铒光纤放大器。
技术介绍
在“互联网+”之风吹遍神州大地的今天，光通信技术大踏步的发展趋势已经成为必然。“宽带中国”、“提速降费”、“一带一路”等政策措施为光通信开辟了广阔的前景。带宽需求和光纤网络之间一直上演着追逐与被追逐的战争，增值业务的迅猛发展和数据流量的激增，意味着对光纤光缆的需求更广泛更复杂，对光通信设备的要求更智能更严格。作为光通信系统中的重要设备，掺铒光纤放大器(EDFA)的发展一直备受瞩目。为了满足日益增长的服务需求，需要利用密集波分复用技术提高网络容量降低运营成本。这对波分复用系统中的重要光学设备EDFA提出更高的要求。市场上常见的EDFA普遍存在增益不平坦及稳定度不高的缺陷。尤其在多个EDFA级联时增益不平坦现象更加明显。当不同波长信道的增益差别超过临界值时就会导致增益小的光信道产生误码，这时光纤放大器的增益谱平坦化技术就显得尤为关键。而当EDFA的输出稳定度过低时会对下一级系统产生不可逆转的影响，不仅会产生误码信号甚至还可能会损坏仪器设备。鉴于以上光纤放大器中存在的问题，有必要研究一种可以提高系统稳定度且增益平坦的光纤放大器以应用于光通信中。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种能够使增益平坦且稳定度更高掺铒光纤放大器，将掺铒光纤、光纤环形镜、光纤环形器和压控电流源、PID算法相结合，得到具有增益平坦、高稳定度、输出功率可控的光纤放大器。本专利技术的技术问题通过以下技术方案解决：一种双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器，结构有信号源1、第一光隔离器2、第一耦合器3、第一波分复用器4、第一掺铒光纤5、第二波分复用器6、第二光隔离器7、增益平坦滤波器8、第二耦合器9、第二掺铒光纤10、第三光隔离器11、第一分光器12和泵浦模块22构成的基本放大光路；其特征在于，结构还有三端口第一环形器13的①端与第一分光器12的99％输出端相连，②端与光纤环形镜14的反射端相连，③端作为本专利技术一种双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器的总输出端，光纤环形镜14的透射端与三端口第二环形器15的①端相连，三端口第二环形器15的②端与光栅16的一端相连，③端与第四光隔离器17的输入端相连，第四光隔离器17的输出端与光衰减器18的输入端相连，光衰减器18的输出端与第一耦合器3的第一输入端相连；光电转换器19的光输入端与第一分光器12的1％输出端相连，电输出端与PID控制电路20的Vpd端相连，压控电流源21的Vout端与PID控制电路20的Vref端相连，PID控制电路20的Vpump端与泵浦模块22的激光器正极连接；本专利技术所述的光纤环形镜14可以用如下结构：保偏光纤F1的一端与2×2分束器的Ⅲ端相连，保偏光纤F1的另一端与三环形偏振控制器PC1的一端相连，三环形偏振控制器PC1的另一端与2×2分束器的Ⅳ端相连，2×2分束器的Ⅰ端作为光纤环形镜14的反射端，Ⅱ端作为光纤环形镜14的透射端，其中Ⅰ端和Ⅱ端为2×2分束器的输入端，Ⅲ端和Ⅳ端为2×2分束器的输出端；所述的保偏光纤F1的型号为NufernPM1550-HP，长度为0.5米，拍长3.9mm；所述的2×2分束器是一个分光比为50:50的3dB耦合器。本专利技术所述的PID控制电路20可以用如下电路结构：电阻R2的一端、电阻R6的一端和电容C3的一端接在一起，并作为PID控制电路20的Vpd端；电阻R3的一端、电阻R7的一端和电阻R12的一端接在一起，并作为PID控制电路20的Vref端；电阻R2的另一端接运放U1A的反相输入端，并与电阻R1的一端相接，电阻R1的另一端接滑动变阻器W1的一端，滑动变阻器W1的滑线端接运放U1A的输出端，并与电阻R4的一端相接，电阻R3的另一端接运放U1A的同相输入端；电阻R6的另一端接滑动变阻器W2的一端，滑动变阻器W2的滑线端接运放U2A的反相输入端，电阻R7的另一端接运放U2A的同相输入端，运放U2A反相端和输出端之间接电容C1，输出端还接电阻R8的一端；电容C3的另一端接运放U2B的反相输入端，电阻R12的另一端接运放U2B的同相输入端，运放U2B的反相输入端接电阻R10的一端和电容C2的一端，电阻R10的另一端接滑动变阻器W3的一端，滑动变阻器W3的滑线端和电容C2的另一端接运放U2B的输出端，还接电阻R9的一端；电阻R4的另一端、电阻R8的另一端和电阻R9的另一端共同接运放U3A的反相输入端，电阻R11的一端接运放U3A的同相输入端，另一端接电阻R13的一端，还接PID控制电路20的Vref端，电阻R13的另一端接地；运放U3A的反相输入端和输出端之间接电阻R5，且输出端作为PID控制电路20的Vpump端。本专利技术所述的压控电流源21可以用如下电路结构：滑动变阻器W4的一端接电源VCC，另一端接地，滑线端接运放U4A的同相输入端，运放U4A的反相输入端和输出端之间接电阻R14，且输出端接电阻R15的一端，电阻R15的另一端接运放U5A的反相输入端，运放U5A的反相输入端和输出端之间接电阻R16，且输出端接电阻R17的一端，电阻R17的另一端接运放U5B的反相输入端，还接电阻R18的一端，电阻R18的另一端作为压控电流源21的Vout端，运放U5B的反相输入端和输出端相接，还和电阻R20的一端相接，电阻R20的另一端接运放U5A的同相输入端，还接电阻R19的一端，电阻R19的另一端接地。本专利技术利用光纤环形镜结合光纤光栅及三端口光纤环形器实现增益平坦和功率的控制，其中基本放大光路和三端口第一环形器13、光纤环形镜14、三端口第二环形器15、光栅16、第四光隔离器17以及光衰减器18共同构成增益平坦反馈环，保证了本专利技术对输入信号光具有平坦的增益；而基本放大光路和光电转换器19、PID控制电路20以及压控电流源21则共同构成功率稳定反馈环，将压控电流源与输出光电信号进行比较利用PID控制电路控制泵浦输出，最终得到具有增益平坦和功率控制功能的高稳定光纤放大器。综上，本专利技术双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器有以下有益效果：1、采用一个泵浦激光器产生泵浦光，进行双级放大，在二次放大之前利用静态增益平坦滤波器将信号光进行初步滤波，可以实现放大器结构具有高增益，低噪声的效果，且一个泵浦源更减小体积节约成本。2、通过控制光纤环形镜中保偏光纤的长度及偏振控制器的状态调节光纤环形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器，结构有信号源(1)、第一光隔离器(2)、第一耦合器(3)、第一波分复用器(4)、第一掺铒光纤(5)、第二波分复用器(6)、第二光隔离器(7)、增益平坦滤波器(8)、第二耦合器(9)、第二掺铒光纤(10)、第三光隔离器(11)、第一分光器(12)和泵浦模块(22)构成的基本放大光路；其特征在于，结构还有三端口第一环形器(13)的①端与第一分光器(12)的99％输出端相连，②端与光纤环形镜(14)的反射端相连，③端双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器的总输出端，光纤环形镜(14)的透射端与三端口第二环形器(15)的①端相连，三端口第二环形器(15)的②端与光栅(16)的一端相连，③端与第四光隔离器(17)的输入端相连，第四光隔离器(17)的输出端与光衰减器(18)的输入端相连，光衰减器(18)的输出端与第一耦合器(3)的第一输入端相连；光电转换器(19)的光输入端与第一分光器(12)的1％输出端相连，电输出端与PID控制电路(20)的Vpd端相连，压控电流源(21)的Vout端与PID控制电路(20)的Vref端相连，PID控制电路(20)的Vpump端与泵浦模块(22)的激光器正极连接。...

【技术特征摘要】
1.一种双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器，结构有信号源(1)、第一光隔离器(2)、第一耦合器(3)、第一波分复用器(4)、第一掺铒光纤(5)、第二波分复用器(6)、第二光隔离器(7)、增益平坦滤波器(8)、第二耦合器(9)、第二掺铒光纤(10)、第三光隔离器(11)、第一分光器(12)和泵浦模块(22)构成的基本放大光路；其特征在于，结构还有三端口第一环形器(13)的①端与第一分光器(12)的99％输出端相连，②端与光纤环形镜(14)的反射端相连，③端双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器的总输出端，光纤环形镜(14)的透射端与三端口第二环形器(15)的①端相连，三端口第二环形器(15)的②端与光栅(16)的一端相连，③端与第四光隔离器(17)的输入端相连，第四光隔离器(17)的输出端与光衰减器(18)的输入端相连，光衰减器(18)的输出端与第一耦合器(3)的第一输入端相连；光电转换器(19)的光输入端与第一分光器(12)的1％输出端相连，电输出端与PID控制电路(20)的Vpd端相连，压控电流源(21)的Vout端与PID控制电路(20)的Vref端相连，PID控制电路(20)的Vpump端与泵浦模块(22)的激光器正极连接。
2.根据权利要求1所述的一种双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器，其特征在于，所述的光纤环形镜(14)的结构为：保偏光纤F1的一端与2×2分束器的Ⅲ端相连，保偏光纤F1的另一端与三环形偏振控制器PC1的一端相连，三环形偏振控制器PC1的另一端与2×2分束器的Ⅳ端相连，2×2分束器的Ⅰ端作为光纤环形镜(14)的反射端，Ⅱ端作为光纤环形镜(14)的透射端，其中Ⅰ端和Ⅱ端为2×2分束器的输入端，Ⅲ端和Ⅳ端为2×2分束器的输出端；所述的保偏光纤F1的型号为NufernPM1550-HP，长度为0.5米，拍长3.9mm；所述的2×2分束器是一个分光比为50:50的3dB耦合器。
3.根据权利要求1所述的一种双环反馈增益平坦掺铒光纤放大器，其特征在于，所述的PID控制电路(20)的结构为：电阻R2的一端、电阻R6的一端和电容C3的一端接在一起，并作为PID控...

【专利技术属性】
技术研发人员：高博，安明，田小建，高福斌，吴戈，汝玉星，单江东，刘大恺，梁雪，马春阳，李尚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22