高阶无核拉曼泵浦制造技术

将光纤光学地耦合到光学复用器。第一波长选择反射器和第二波长选择反射器形成在所述光纤上。第一波长选择反射器被配置为反射第一波长的辐射，并且第二波长选择反射器被配置为反射第二波长的辐射，其中第二波长比第一波长更长。在用作分布式瑞利反射镜的传输光纤以及第一波长选择反射器和第二波长选择反射器之间形成谐振激光腔。所述第一波长选择反射器和第二波长选择反射器以及所述光纤被配置为使得传输光纤中的拉曼散射和增益将泵浦波长小于第一波长的泵浦辐射转换成第一波长的辐射，并且还将第一波长的辐射转换为第二波长的辐射。

High order seedless Raman pump

Optical fiber is coupled to an optical multiplexer. The first wavelength selection reflector and the second wavelength selection reflector are formed on the optical fiber. The first wavelength selective reflector is configured to reflect the radiation of the first wavelength, and the second wavelength selective reflector is configured to reflect the second wavelength radiation, where the second wavelength is longer than the first wavelength. A resonant laser cavity is formed between a transmission fiber used as a distributed Rayleigh reflector and a first wavelength selection reflector and a second wavelength selection reflector. The first wavelength selective reflector and second reflector and the wavelength selective optical fiber is configured such that the transmission in the optical fiber Raman scattering and gain the pump wavelength is less than the first wavelength of the pump radiation into the radiation of the first wavelength, and will be the first wavelength radiation for second wavelength.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高阶无核拉曼泵浦相关申请的交叉引用本申请要求于2015年3月31日提交的美国临时专利申请号62/141,155的权益，其全部内容通过引用整体并入本文。
本公开的方面涉及光纤拉曼放大器和包括这种放大器的光纤通信系统，更具体地，涉及对光通信系统的传输光纤进行泵浦。
技术介绍
在拉曼放大器中，信号通过基于受激拉曼散射(SRS)的拉曼放大来增强。当较高频率ωp的入射泵浦光子释放其能量以产生较低频率ωs的能量减小的另一光子(信号)时(非弹性散射)，这种类型的散射发生在非线性介质中；其余能量ωp-ωs以分子振动的形式被介质吸收(光学光子)。拉曼放大效应可以通过光纤内的信号与泵浦激光之间的非线性相互作用来实现。在光通信中使用拉曼放大以提供全波段波长覆盖和在线内分布式(in-linedistributed)信号放大。具体地，光传输光纤可以用作用于拉曼放大的非线性介质。用正确频率的辐射对传输光纤进行泵浦产生对在传输光纤中行进的光信号的放大。泵浦光可以耦合到传输光纤中，并且沿着与信号相同的方向(同向泵浦)、相反的方向(反向泵浦)或两个方向行进。由于减少了从泵浦到信号的噪声传递，反向泵浦更为普遍。拉曼放大的主要优点是其能够在传输光纤内提供分布式放大，从而增加放大器与再生位置之间的跨度(span)长度。拉曼放大器的放大带宽由所使用的泵浦波长限定，因此相较于依赖于掺杂剂和器件设计来限定放大“窗口”的其他放大器类型，拉曼放大器可以在更宽且不同的区域上提供放大。拉曼放大器有一些基本优点。首先，拉曼增益存在于每个光纤中，这样从终端提供了一种经济有效的升级方式。其次，所述增益是非共振的，这意味着增益可用于范围大约为0.3到2μm的光纤的整个透明区域上。拉曼放大器的第三个优点在于可以通过调节泵浦波长来调整增益谱。例如，可以使用多个泵浦线路来增加光学带宽，并且泵的分配确定了增益平坦度。拉曼放大的另一个优点在于它是带宽>5THz的相对宽带的放大器，并且增益在较宽波长范围内相当平坦。针对特定波长频带内的信号在传输光纤中产生拉曼增益要求：在从信号波长向下偏移与该光纤的特征拉曼位移相对应的量的波长下，以相对较高的功率级别(数百毫瓦)对光纤进行泵浦。对于典型的二氧化硅纤维，拉曼增益谱包括以约440cm-1的偏移为中心的相对较宽的波段。因此，为了针对C波段(1530至1565nm)内的信号提供增益，例如需要1455nm区域的泵浦能量。在典型的现有分布式拉曼放大实施例中，大功率激光源(例如，中心波长为约1455nm的拉曼光纤激光器)或波长在1455nm区域内的复用激光二极管组的输出是从接收端或中继端发射的，以对光纤进行泵浦并为输入的C波段信号提供增益。为了扩展大容量WDM系统的放大带宽，通过使用多个拉曼激光器(每个具有预定功率和波长)或通过多路复用特定波长和功率的附加激光二极管来扩展所发射的泵浦光谱。在拉曼激光器中，基本光放大机制是受激拉曼散射。相比之下，大多数“常规”激光器依赖于受激电子跃迁来对光进行放大。拉曼激光器是光泵浦的。然而，这种泵浦不像常规激光器那样产生粒子数反转。相反，泵浦光子被吸收并通过受激拉曼散射“立即”重新发射作为低频激光光子(“斯托克斯”光子)。两个光子能量之间的差是固定的，并且对应于增益介质的振动频率。这使得原理上可以通过适当地选择泵浦-激射波长，来产生任意激光输出波长。这与传统激光器不同，在传统激光器中可能的激光输出波长由增益材料的发射谱线来决定。在基于光纤的拉曼激光器中，可以在相对较大的距离上保持对泵浦光的紧密空间限制。这将阈值泵功率大幅降低到实际水平，此外可以实现连续波运行。对于光通信应用，希望设计一种拉曼激光器，其将最高可能的发射功率射入传输光纤以激发最高可实现的增益。在传输光纤中实现的较高拉曼增益支持在终端之间达到更长跨度，并改善接收机处的光学信噪比(OSNR)。这种改进与现有的FEC和数字信号处理一起使鲁棒性及现代高比特率数字光学系统覆盖的距离得到最大化。在本上下文中呈现本专利技术的实施例。附图说明图1是用于实现高阶拉曼泵浦的常规系统的示意图。图2是用于实现高阶拉曼泵浦的常规系统的示意图。图3是根据本公开的方面的用于实现高阶拉曼泵浦的系统的示意图。具体实施方式虽然为了说明的目的，以下详细描述包含许多具体细节，但是本领域普通技术人员将理解，对以下细节的许多变化和改变在本专利技术的范围内。因此，下面描述的本专利技术的示例性实施例在不损失所要求保护的专利技术的一般性并且没有对其进行限制的情况下被阐述。术语表如本文所用，以下术语具有以下含义：腔体或光学谐振腔是指由光可以沿其往复或循环的两个或更多个反射面限定的光路。与光路相交的对象被称为在腔内。连续波(CW)激光器是指连续地发射辐射而不是如在脉冲型激光器中那样用短突发发射辐射的激光器。二极管激光器是指被设计为使用受激发射(stimulatedemission)来生成相干光输出的发光二极管。二极管激光器也被称为激光二极管或半导体激光器。二极管泵浦激光器是指具有被二极管激光器泵浦的增益介质的激光器。分布布拉格反射器是指由具有变化的折射率的多层交替材料形成的结构，或者通过介质波导的某些特性(诸如高度)的周期性变化从而导致波导中的有效折射率的周期性变化形成的结构。每个层边界引起光波的部分反射。对于波长接近所述层的光学厚度四倍的波，大部分反射有益地干涉，且所述层用作高质量的反射器。光纤布拉格光栅是指通过在光纤纤芯折射率中产生的周期性变化而在小段光纤中构造的一种分布式布拉格反射器。周期性折射率变化产生反射特定波长的光并透射所有其他波长的光的特定波长介质镜。增益是指通过放大器从一点向另一点发送的信号的强度、功率或脉冲能量的增加。术语“不饱和增益”是指通过放大器的小信号的增加，其不会显著改变放大器中的反转能级。如本文所使用的，增益和不饱和增益将可互换使用。增益介质是指如以下针对激光器描述的能够产生光学增益的材料。红外辐射是指由约700纳米(nm)和约1毫米(mm)之间的真空波长表征的电磁辐射。激光器是通过辐射的受激发射实现的光放大的简称。激光器是包含可激射材料或增益介质的腔。这是任何材料-晶体、玻璃、液体、半导体、染料或气体，其原子能够在例如通过其他光或电学放电泵浦时发光。由于存在通过光子而激励光发射，这使得发射的光子与激励的光子具有大约相同的相位和方向。光(在本文中称为受激辐射)在腔内振荡，其中一部分从腔射出以形成输出光束。光：如本文所用，术语“光”一般是指从红外线到紫外线的频率范围内的电磁辐射，大致对应于从约100纳米(10-7米)到约-10微米(10-5米)的真空波长的范围。非线性效应是指线性叠加原理不再适用的一类光学现象(例如，光输入功率的两倍不会简单地导致光输出功率的两倍)。这些效应通常只能用高强度、几乎单色的定向光束(诸如，由激光器产生的光)来观看。高次谐波生成(例如，二次、三次和四次谐波生成)、光学参量振荡、和频生成、差频生成、光学参量放大和受激拉曼效应是非线性效应的示例。非线性材料指的是具有对于会引起非线性效应的光学辐射具有非零非线性介电响应的材料。非线性材料的示例包括如下晶体：铌酸锂(LiNbO3)、三硼酸锂(LBO)、硼酸钡-硼酸盐(BBO)、硼酸铯(CLBO)、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：光学复用器；以及光纤，光学地耦合到所述光学复用器，其中在所述光纤上形成第一波长选择反射器和第二波长选择反射器，其中所述第一波长选择反射器被配置为反射第一波长的辐射，并且所述第二波长选择反射器被配置为反射比第一波长长的第二波长的辐射，其中选择第一波长和第二波长，使得传输光纤中的拉曼散射和增益将小于第一波长的主泵浦波长的主泵浦辐射转换成第一波长的辐射，并且还将第一波长的辐射转换成第二波长的辐射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 US 62/141,155;2016.03.25 US 15/080,9141.一种系统，包括：光学复用器；以及光纤，光学地耦合到所述光学复用器，其中在所述光纤上形成第一波长选择反射器和第二波长选择反射器，其中所述第一波长选择反射器被配置为反射第一波长的辐射，并且所述第二波长选择反射器被配置为反射比第一波长长的第二波长的辐射，其中选择第一波长和第二波长，使得传输光纤中的拉曼散射和增益将小于第一波长的主泵浦波长的主泵浦辐射转换成第一波长的辐射，并且还将第一波长的辐射转换成第二波长的辐射。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一波长选择反射器是在所述光纤上形成的光纤布拉格光栅。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二波长选择反射器是在所述光纤上形成的光纤布拉格光栅。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一波长选择反射器和第二波长选择反射器是在所述光纤上形成的光纤布拉格光栅。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述光学复用器被配置为在第二端口处接收来自所述光纤的第一波长和第二波长的辐射，并将所述第一波长和第二波长的辐射传输至第三端口，并且经由第一端口接收所述泵浦辐射并将所述泵浦辐射传输至第三端口。6.根据权利要求5所述的系统，还包括：第二光学复用器，经由所述第三端口光学地耦合到所述光学复用器，其中所述光学复用器是第一复用器。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第二光学复用器被配置为在第一端口处接收所述第一波长和第二波长的辐射，并且经由第二端口将所述第一波长和第二波长的辐射传输给所述传输光纤。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第二光学复用器被配置为在所述第二端口处接收所述主泵浦辐射以及所述第一波长和...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂亚诺·莫尔纳塔，亚里山德罗·费斯塔，
申请(专利权)人：IPG光子公司，
类型：发明
国别省市：美国,US