组合拉曼泵浦源及拉曼放大器制造技术

本发明专利技术提供一种组合拉曼泵浦源，包括一个或多个1阶拉曼泵浦源，一个或多个2阶拉曼泵浦源……一个或多个N阶拉曼泵浦源，N≥2，以及一个宽带合波器；各拉曼泵浦源的输出端分别连接宽带合波器的各输入端；1阶拉曼泵浦源采用非相干宽带光源，2阶及2阶以上拉曼泵浦源采用相干激光光源；输入信号光频谱位于N阶相干激光光源频谱的N阶拉曼频移处，N≥2,同时，输入信号光频谱位于1阶非相干宽带光源频谱的1阶拉曼频移处。本发明专利技术最少仅采用两个光源就可以实现宽带平坦高增益光谱，降低了成本，且适合应用于多种泵浦方式的拉曼放大器，尤其适合于同向泵浦方式的拉曼放大器。

Combined Raman pumping source and Raman amplifier

The present invention provides a combined Raman pumping source comprising one or more 1 order Raman pump sources and one or more 2 order Raman pump sources...... One or more N order Raman pump source, N = 2, and a broadband combiner; the output of the Raman pump source is respectively connected with the broadband combiner of each input; 1 order Raman pump source by incoherent broadband light source, 2 order and 2 order above Raman pump source by coherent laser light source; N order Raman frequency input signal spectrum in N order coherent laser light source spectral shift, N = 2, at the same time, the input signal spectrum in 1 order 1 order Raman frequency coherence broadband light source spectral shift at. The invention only uses at least two light sources can achieve high gain spectrum flatness, reduce the cost, and is suitable for a variety of Raman amplifier pumped Raman amplifier, especially suitable for the same pump method.

【技术实现步骤摘要】
组合拉曼泵浦源及拉曼放大器
本专利技术涉及一种光传输设备，尤其是一种拉曼泵浦源。
技术介绍
拉曼放大器近年来得到越来越广泛的应用。拉曼放大器是利用受激拉曼散射现象实现的光放大器。一个高功率的泵浦光和一个低功率的信号光被导入到同一传输光纤中，来自高功率的泵浦光的能量被转移到低功率的信号光中，这样就完成了信号光的放大；在典型情况下，高功率泵浦光的波长小于低功率信号光的波长，两者之差被设计成近似等于传输介质的斯托克斯转移；泵浦光和输入信号光可以采用同向传输或反向传输结构进入传输光纤，即分别对应于同向泵浦与反向泵浦的方式。拉曼放大一般采用反向泵浦方式，也就是泵浦光从接收端进入增益光纤，其传输方向与信号光传输方向相反，这种泵浦方式应用比较普遍，因为泵浦光与信号光反向传输，从信号角度看总的放大效果时很多不同时刻的泵浦放大积累的效果，所以能有效平滑相对强度噪声和以泵浦为媒介的信号串扰；另外在放大区信号的功率不是很高，对泵浦的耗尽作用比较小，也能减小上述噪声和干扰的影响。而同向泵浦，泵浦光从发射端与信号光一起进入光纤，由于信号光对泵浦有很强的耗尽作用，所以信号总功率的波动将引起泵浦相对强度噪声的增加，反过来，泵浦的相对强度噪声又会转移到信号光上，形成以泵浦为媒介的信号串扰；文献表明，为了保证Q值损伤不超过0.5dB，对于True-wave光纤，拉曼增益不得超过6dB,而对SMF光纤拉曼增益则不允许大于10dB；目前常采用的泵浦源有复用的半导体激光器组或者光纤激光器两种。半导体激光器属于相干光源，具有波长单色性好（光谱带宽窄），方向性好，相干性好等特点。由于半导体技术的成熟发展，商用半导体激光器最大已经可以达到500mW。拉曼放大器一般采用多个半导体激光器偏振复用的方法构成拉曼泵浦源，消除因泵浦偏振态差异而导致的偏振相关增益。拉曼放大器的增益带宽可以通过选择泵浦源来灵活配置，而且采用多波长泵浦源还能实现宽带平坦增益特性。例如要获得1dB的平坦增益一般需要使用4～6个半导体激光器，如果想获得0.5dB的增益平坦度，一般需要使用8～10个不同波长的半导体激光器组合起来构成组合拉曼泵浦源。这样带来的问题是激光器泵浦源的成本代价太高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种组合拉曼泵浦源，最少仅采用两个光源就可以实现宽带平坦高增益光谱，降低了成本，且适合应用于多种泵浦方式的拉曼放大器，尤其适合于同向泵浦方式的拉曼放大器。本专利技术采用的技术方案是：一种组合拉曼泵浦源，包括一个或多个1阶拉曼泵浦源，一个或多个2阶拉曼泵浦源……一个或多个N阶拉曼泵浦源，N≥2，以及一个宽带合波器；各拉曼泵浦源的输出端分别连接宽带合波器的各输入端；1阶拉曼泵浦源采用非相干宽带光源，2阶及2阶以上拉曼泵浦源采用相干激光光源；输入信号光频谱位于N阶相干激光光源频谱的N阶拉曼频移处，N≥2，同时，输入信号光频谱位于1阶非相干宽带光源频谱的1阶拉曼频移处。进一步地，所述的组合拉曼泵浦源，包括一个1阶拉曼泵浦源，一个或多个2阶拉曼泵浦源，以及一个宽带合波器；各拉曼泵浦源的输出端分别连接宽带合波器的各输入端；1阶拉曼泵浦源采用非相干宽带光源，2阶拉曼泵浦源采用相干激光光源；输入信号光频谱位于2阶相干激光光源频谱的2阶拉曼频移处，同时，输入信号光频谱位于1阶非相干宽带光源频谱的1阶拉曼频移处。更进一步地，相干激光光源的频率高于非相干宽带光源的频率，非相干宽带光源的频率高于信号光的频率；高阶的相干激光光源频率高于低阶的相干激光光源频率。更进一步地，2阶拉曼泵浦源的中心波长位于1320nm～1380nm之间，带宽较窄，其3dB带宽为0.1～5nm之间；1阶拉曼泵浦源的中心波长在1400nm～1500nm之间，带宽较宽，其3dB带宽为10～100nm之间。更优地，1阶拉曼泵浦源的中心波长在1420nm～1500nm之间，3dB带宽为20～50nm。进一步地，如果组合拉曼泵浦源包括采用非相干宽带光源的1阶拉曼泵浦源和采用相干激光光源的2阶拉曼泵浦源，而不存在3阶或以上采用相干激光光源的拉曼泵浦源时，相干激光光源的功率大于非相干宽带光源的功率。进一步地，当N≥3时，高阶的相干激光光源功率大于低阶的相干激光光源功率。进一步地，宽带合波器各输入端允许通过与之对应连接的拉曼泵浦源波长范围的光，而对其它波长范围的光阻碍通过；公共端允许透过与各输入端连接的所有拉曼泵浦源波长范围的光。一种同向拉曼放大器，包括发射端、功率放大器、信号泵浦合波器、所述的组合拉曼泵浦源、传输光纤、前置放大器、接收端；发射端通过光纤连接功率放大器的输入端，功率放大器的输出端通过光纤连接信号泵浦合波器的第一端，所述组合拉曼泵浦源的输出端通过光纤连接信号泵浦合波器的第二端；信号泵浦合波器的公共端通过传输光纤连接前置放大器的输入端，前置放大器的输出端通过光纤连接接收端。一种反向拉曼放大器，包括发射端、功率放大器、传输光纤、信号泵浦合波器、所述的组合拉曼泵浦源、前置放大器、接收端；发射端通过光纤连接功率放大器的输入端，功率放大器的输出端通过传输光纤连接信号泵浦合波器的公共端；信号泵浦合波器的第一端通过光纤连接前置放大器的输入端；所述组合拉曼泵浦源的输出端通过光纤连接信号泵浦合波器的第二端；前置放大器的输出端通过光纤连接接收端。本专利技术的优点在于：（1）运用相干光源和非相干光源结合构成的组合拉曼泵浦源充分利用了相干光源单色性好，相位一致和高功率输出的特点，同时利用了非相干光源宽带宽的特点，只用两个光源就可以实现宽带平坦高增益光谱。（2）克服了传统单一相干光源构成的拉曼泵浦源在光纤中功率密度过高引起的受激布里渊散射,拉曼激射等非线性现象，能够获得更高的拉曼增益；而且结合(1)的优点,可以获得更高更宽的拉曼增益光谱。（3）通过选择相干光源和非相干光源的频率使其构成的级联拉曼频移，使信号在光纤传输中功率更加平稳，噪声指数更低。（4）利用相干光源和非相干光源结合的方式，克服了现有的同向拉曼泵浦传输过程中固有的泵浦-泵浦,泵浦-信号,泵浦-信号-泵浦引起的噪声串扰等问题，使同向拉曼增益达到25dB，接收端光信噪比OSNR提高5dB以上，获得了更好的传输效果；与传统泵浦方式相比，不仅节省了拉曼放大器的成本，同时使系统传输性能得到大幅度提高，传输距离延长30km以上。（5）本专利技术提出了一种优化的泵浦源结构，通过采用数量不多的光源就可以获得较高的平坦增益光谱，节省了成本。（6）本专利技术的组合拉曼泵浦源适合各种泵浦方式的拉曼放大器（包括同向泵浦，反向泵浦，双向泵浦结构，以及遥泵拉曼放大器结构），而且在同向泵浦结构中优势更为明显，能够获得比传统拉曼放大器（只采用相干光源做泵浦源）更好的放大器特性和系统传输特性。（7）本专利技术中的拉曼泵浦源具有易于实现的特点。高阶采用相干光源，低阶采用非相干光源，与市场实际供应情况契合。一般非相干光源功率很难达瓦级以上，而相干光源非常容易实现高功率，而且价格较为便宜。附图说明图1a为传统采用相干光源组合而成的2阶拉曼放大器结构示意图。图1b为传统采用相干光源组合成2阶拉曼放大器的光谱图。图1c为传统的相干光源的2阶拉曼放大器的增益光谱图。图2a为本专利技术的组合拉曼泵浦源的结构示意图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合拉曼泵浦源，其特征在于，包括一个或多个1阶拉曼泵浦源，一个或多个2阶拉曼泵浦源……一个或多个N阶拉曼泵浦源，N≥2，以及一个宽带合波器；各拉曼泵浦源的输出端分别连接宽带合波器的各输入端；1阶拉曼泵浦源采用非相干宽带光源，2阶及2阶以上拉曼泵浦源采用相干激光光源；输入信号光频谱位于N阶相干激光光源频谱的N阶拉曼频移处，N≥2，同时，输入信号光频谱位于1阶非相干宽带光源频谱的1阶拉曼频移处。

【技术特征摘要】
1.一种组合拉曼泵浦源，其特征在于，包括一个或多个1阶拉曼泵浦源，一个或多个2阶拉曼泵浦源……一个或多个N阶拉曼泵浦源，N≥2，以及一个宽带合波器；各拉曼泵浦源的输出端分别连接宽带合波器的各输入端；1阶拉曼泵浦源采用非相干宽带光源，2阶及2阶以上拉曼泵浦源采用相干激光光源；输入信号光频谱位于N阶相干激光光源频谱的N阶拉曼频移处，N≥2，同时，输入信号光频谱位于1阶非相干宽带光源频谱的1阶拉曼频移处。2.如权利要求1所述的组合拉曼泵浦源，其特征在于，包括一个1阶拉曼泵浦源，一个或多个2阶拉曼泵浦源，以及一个宽带合波器；各拉曼泵浦源的输出端分别连接宽带合波器的各输入端；1阶拉曼泵浦源采用非相干宽带光源，2阶拉曼泵浦源采用相干激光光源；输入信号光频谱位于2阶相干激光光源频谱的2阶拉曼频移处，同时，输入信号光频谱位于1阶非相干宽带光源频谱的1阶拉曼频移处。3.如权利要求1或2所述的组合拉曼泵浦源，其特征在于，相干激光光源的频率高于非相干宽带光源的频率，非相干宽带光源的频率高于信号光的频率；高阶的相干激光光源频率高于低阶的相干激光光源频率。4.如权利要求3所述的组合拉曼泵浦源，其特征在于，2阶拉曼泵浦源的中心波长位于1320nm～1380nm之间，带宽较窄，其3dB带宽为0.1～5nm之间；1阶拉曼泵浦源的中心波长在1400nm～1500nm之间，带宽较宽，其3dB带宽为10～100nm之间。5.如权利要求4所述的组合拉曼泵浦源，其特征在于，1阶拉曼泵浦源的中心波长在...

【专利技术属性】
技术研发人员：迟荣华，李现勤，
申请(专利权)人：无锡市德科立光电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32