宽增益带宽C波段光纤放大器制造技术

一种光纤放大器，特别地被配置成在C波段光谱范围的大范围内提供增益(即，优选地在46

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】宽增益带宽C波段光纤放大器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在2018年8月30日提交的美国临时申请号62/725,029的权益，并通过引用将其在此并入。


[0003]本专利技术涉及基于光纤的光放大器，更具体地说，涉及掺铒光纤放大器(EDFA)，其被配置成使用特殊设计的光纤拉曼放大器在C波段光谱范围的大范围内提供增益，以扩展增益带宽并将增益波动减小到可接受的水平。
现有技术
[0004]EDFA由于在高功率转换效率(PCE)、低噪声系数(NF)方面的优越性能而被广泛部署在光纤通信系统中。典型的现有技术C波段EDFA在1528
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1565nm的光波长范围内工作(也被表示为约37nm量级的增益带宽)。下一步，对于诸如电信的应用，将C波段EDFA的增益带宽增加到至少42nm，并且优选地增加到46
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48nm(即，将波长范围扩展到大约1525
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1573nm)是很重要的。在其上可以实现可接受水平的增益的这个附加的10nm左右的带宽允许增加传输系统的容量、降低系统成本、允许使用自适应信号调制格式等。
[0005]虽然可以通过例如改变增益光纤中的掺杂剂浓度来扩展EDFA增益带宽，但结果是在不同的各个波长下提供的增益量的不均匀性(称为“增益波动”)显著增加，可能增加到常规增益平坦滤波器(GFF)不能补偿增益变化的水平。这种扩展增益带宽的方法必然降低功率转换效率(PCE)并增加噪声系数(NF)，这两者都与期望的系统要求相反。
[0006]扩展C波段光放大器的增益带宽的另一种方法是利用传统的离散拉曼放大器(DRA)来代替EDFA。虽然提供了扩展的增益带宽，但是已知DRA具有比EDFA更低的PCE和更高的NF，并且还易受其他技术问题的影响，例如与双瑞利散射相关联的多径干扰(MPI)以及与DRA结构中使用的光纤的相对小的有效面积相关联的非线性影响。分布式拉曼放大器(其利用原位传输光纤代替如在离散拉曼放大器中提供的单独的“增益光纤”)以及基于EDFA与分布式拉曼放大器的组合的各种类型的“混合”光纤放大器已经被发现仍然表现出与安装相关的实际问题。例如，存在与接合和安全问题以及依赖原位传输光纤作为分布式拉曼放大器的放大介质相关的已知问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决了本领域中存在的需求，本专利技术涉及基于光纤的光放大器，并且更具体地，涉及掺铒光纤放大器(EDFA)，该EDFA被特别地配置为使用特别设计的离散拉曼放大器与高反转水平EDFA的组合来在C波段光谱范围的大范围内提供增益，以扩展C波段光放大器的增益带宽，同时将增益波动保持在可接受值以下。
[0008]根据本专利技术的原理，提出了一种基于光纤的宽增益带宽C波段光放大器，其利用(在高反转水平下工作的)EDFA，该EDFA是由具有特定参数的专用(specialized)的离散拉
曼放大器(sDRA)元件实现的，该特定参数被选择以增加C波段的长波长边缘处的增益，同时还减小了由于在相对高的反转水平下工作的EDFA产生的增益波动。本专利技术的sDRA组件例如通过使用相对较短长度的光增益光纤来保持在“小增益”状态(例如，不大于4dB的平均增益)下工作。特别地，已经发现小于大约6km(优选地小于4km，并且更特别地在大约2
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4km的范围内)的长度将增益维持在“小增益”状态内。除了使用小长度的光增益光纤之外或者代替使用小长度的光增益光纤，可以通过控制泵浦功率(即，相对低的功率)和/或光纤本身的拉曼增益系数，将sDRA配置成在“小增益”状态下工作。
[0009]本专利技术的示例性实施例采用基于光纤的C波段光放大器的形式，包括掺铒光纤放大器(EDFA)模块和离散拉曼放大器(DRA)模块。EDFA模块被配置成在高反转水平下工作，并且包括响应来自在足以实现高反转水平的功率水平下工作的第一激光泵浦源的泵浦光的一段掺铒光纤。DRA模块包括一段拉曼光增益光纤，用于接收以C波段范围内的波长传播的一个或多个光信号作为输入，以及用于向光增益光纤部分提供泵浦光的第二激光泵浦源。这一段拉曼光增益光纤被选择为具有将DRA保持在小增益状态(例如，小于7dB)内工作的长度、拉曼增益系数和泵浦功率的组合。EDFA模块和DRA模块的组合在1525
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1573nm的C波段波长范围内提供至少42nm的增益带宽。
[0010]本专利技术的另一个示例性实施例涉及一种放大在1525
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1573nm的C波段范围内的波长处传播的光信号的方法，包括以下步骤：(1)将在C波段范围内工作的多个光输入信号作为输入施加到离散拉曼放大器(DRA)，所述DRA被配置成呈现倾斜的增益轮廓，该倾斜的增益轮廓对于较长波长，增益增加，对于1573nm的长波长边缘，增益不大于6.6dB，并且对于整个C波段波长范围，平均增益不大于4dB；(2)提供来自sDRA的经放大的光输出信号作为小增益状态输出，所述放大遵循所述倾斜的增益轮廓；(3)以及将来自DRA的经放大的光输出信号作为输入施加到在至少0.69的反转水平下工作的掺铒光纤放大器(EDFA)，EDFA和DRA的组合产生至少42nm的增益带宽。
[0011]在以下讨论的过程中并通过参考附图，本专利技术的其它和进一步的实施例和方面将变得明显。
附图说明
[0012]现在参照附图，
[0013]图1示出了根据本专利技术形成的示例性宽增益带宽C波段光放大器；
[0014]图2包含了图1所示放大器中使用的专用离散拉曼放大器的增益作为波长函数的曲线图；
[0015]图3示出了本专利技术的一个可选实施例，其中宽增益带宽C波段光放大器利用高铝比率EDFA和基于正色散增益光纤的离散拉曼放大器；
[0016]图4包含对于专用DRA、高铝比率EDFA以及由专用DRA和高铝比率EDFA的组合形成的示例性专利技术放大器的增益作为波长函数的一组曲线图；
[0017]图5具有在提供增加的带宽所需的条件下工作的EDFA和本专利技术的放大器(包括专用DRA与高铝比率EDFA的组合)的比较增益轮廓曲线图，示出了由本专利技术的放大器配置提供的增益波动的减小和增益带宽的扩展；
[0018]图6示出了根据本专利技术形成的宽增益带宽C波段光放大器的另一个实施例；
[0019]图7包括图6的放大器的两个部件(EDFA和sDRA)的噪声系数(NF)图，以及与它们的组合相关的总NF；以及
[0020]图8示出了根据本专利技术形成的宽增益带宽C波段光放大器的另一个实施例。
具体实施方式
[0021]已知用于放大C波段中的光信号的典型现有技术EDFA仅在1528nm和1565nm之间的有限波段内提供可接受的增益(即，大约37nm的增益带宽)。本专利技术的目的是将这个增益带宽扩展到至少42nm的值，并且优选地在46
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48nm的范围内，提供在1525
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1573nm的波长上的增益。
[0022]如下面将描述的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基于光纤的C波段光放大器，包括：工作在高反转水平下的掺铒光纤放大器EDFA模块，该EDFA模块包括一段掺铒光纤和第一激光泵浦源，该第一激光泵浦源用于提供具有足以实现高反转水平的功率水平的泵浦光，其中在C波段光谱范围内的波长处传播通过EDFA模块的一个或多个光输入信号由于泵浦光的存在而被放大；以及离散拉曼放大器DRA模块，该DRA模块包括一段光增益光纤和第二激光泵浦源，所述一段光增益光纤用于接收在C波段范围内的波长处传播的一个或多个光信号作为输入，第二激光泵浦源用于向所述一段光增益光纤提供泵浦光，所述一段光增益光纤具有被选择为维持在小于7dB的小增益状态下工作的长度，其中，EDFA模块和DRA模块的组合在1525
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1573nm的C波段波长范围内提供至少42nm的增益带宽。2.根据权利要求1所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，所述一段掺铒光纤是铝共掺杂的并具有限定的铝比率。3.根据权利要求2所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，所述一段掺铒光纤具有至少0.440的铝比率。4.根据权利要求3所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，掺铒光纤的铝比率约为0.446。5.根据权利要求1所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，第一激光泵浦源以超过350mW的输出功率工作，使得EDFA模块呈现大于约0.69的铒离子反转水平。6.根据权利要求5所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，第一激光泵浦源以超过450mW的输出功率工作，使得EDFA模块的所述反转水平至少为约0.72。7.根据权利要求1所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，DRA模块的小增益状态被定义为不大于4dB的平均增益。8.根据权利要求1所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，拉曼光增益光纤具有不大于大约6km的长度。9.根据权利要求8所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，拉曼光增益光纤具有在大约2
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4km的范围内的长度。10.根据权利要求1所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，拉曼光增益光纤包括一段正色散光纤，这一段正色散光纤在C波段波长范围内表现出正色散值。11.根据权利要求10所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，拉曼光增益光纤在1550nm处呈现至少10ps/km*nm的正色散。12.根据权利要求1所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，光放大器还包括耦合到EDFA模块的输出处的增益平坦滤波器。13.根据权利要求1所述的基于光纤的C波段光放大器，其中，EDFA模块被配置为同向传播放大器，并且进一步包括设置在EDFA模块的输入处的光波分复用器W...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱本元，
申请(专利权)人：OFS菲特尔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：