光纤放大器制造技术

具有高转换率的光纤放大器，可利用由激光二极管所发射的波长带宽上的泵浦光，该光纤放大器是由至少在其芯体内包含有铥的供光信号进入的放大光纤和泵浦光输入单元构成，该泵浦光输入单元用于将至少一个波长在１３２０－１５２０ｎｍ范围内，最好在１３２０－１４８０ｎｍ范围内的泵浦光输入到放大光纤放大器内。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有放大带宽在1489-1520nm之间的宽带光纤放大器，1489-1520nm的带宽是光纤的低损耗区。
技术介绍
随同互联网等的传播，传输能力在迅速的增加，以致在WDM(波分多路复用)系统中通过利用通信系统作为大容量的光通信系统变得很流行。在WDM系统中，必须使用EDFA(掺杂铥的光纤放大器)作为转发器，并且存在放大带宽在1.53-1.60μm的具有EDFA的WDM系统。然而，为了实现大容量的通信设备，必须扩大光纤放大器的放大带宽，并且很需要开发能够覆盖硅质光纤的低损耗区(1.45-1.65μm)的光纤放大器。为此目的，采用S-带宽(1480-1520nm)的光纤放大器已经开发出来，在该带宽中硅质光纤具有与已可利用的C-带宽(1530-1560nm)相等的低损耗和低波散。目前在S-带宽中有三种类型的这样的光纤放大器。第一种是利用了感应拉曼散射的拉曼光纤放大器，该感应拉曼散射在硅质光纤处于强烈的泵浦光入射的状态下，光信号进入到硅质光纤时发生(例如，参见J.Kanl，et al.，Electronics Letters，第34卷，第18期，第1745-1747页，1998年9月)。第二种是双重激励波长TDFA(掺杂铥的光纤放大器)，在该放大器中布局反转是低的并且通过在放大带宽在S+-带宽(1450-1480nm)的具有1000nm频带的未转换激励带宽的TDFA内增加高效率波长从基态能级激励到放大的终态能级而使放大带宽被转换到长波长侧(例如，参见T.Kasamatsu，et al.，Optical Amplifiers and their Applications’99，Optical Society of America Trends in Optics and Photonicsseries，第30卷，第46-50页，1999年6月)。图1A给出了Tm的能级图和双重激励波长TDFA的放大状态。作为S-带宽的放大，受激发射从3H4到3F4。在双重波长激励的情况下，光信号通过1560nm的泵浦光从基态能级3H6激励到放大的终态能级3F4，并且光信号接着通过1000nm的泵浦光从放大的终态能级3F4激励到放大的起动能级3F2。通过控制两个波长上的泵浦光的能量，以便控制每一个能级上的Tm离子的数目，形成低的布局反转状态，并且在S+-带宽上的TDFA的放大带宽被转换到S-带宽。此外，如图1B所示，当从放大的终态能级3F4激励到放大的起动能级3F2的波长从1000nm变为1400nm时，此处具有较高的激励效率，可实现高效的S-带宽光纤放大器。(例如，参见T.KaSAMATSU，etal.，Electronics Letters，第36卷，第19期，第1607-1609页，2000年9月)。第三个是具有高浓度Tm3+的TDFA，在该TDFA中通过在激励状态所产生的Tm3+中的交叉弛豫而形成低的布局反转，并且在1000nm带宽上未转换激励TDFA内，通过给光纤芯体内加入Tm而使放大带宽被转换到长波长范围的S-带宽，其中Tm是掺入的离子，光纤芯体是高浓度的放大介质(例如，参见S.Aozasa，et al.Electronics Letters，第36卷，第5期，第418-419页，2000年3月)。图2给出了Tm的能级图和有高浓度Tm3+的TDFA的放大状态。光信号先通过1000nm泵浦光从基态能级3H6激励到放大的终态能级3F4，并接着进一步通过同样波长的泵浦光从放大的终态能级3F4激励到放大的起动能级3F2。现在，在低浓度Tm3+的TDFA内，因为相对于泵浦光在从放大的终态能级3F4激励到放大的起动能级3F2时的Tm3+的吸收高于相对于泵浦光在从基态能级3H6激励到放大的终态能级3F4时Tm3+的吸收，所以形成了高布局反转。这样的低浓度Tm3+的TDFA具有上述S+-带宽上的大部分放大带宽，其结果是具有高布局反转的状态，并且尽管它偏离了增益光谱的峰值波长，在S-带宽上仍可实现放大操作，。这种低浓度Tm3+的TDFA的S-带宽上的放大效率小于或者相等高浓度Tm3+的TDFA的放大效率。相反，在高浓度Tm3+的TDFA中，发生了Tm3+中的干涉，如图2所示，以致于激励到放大的起始能级3F2的Tm3+由于引起能量传送到临近的基态能级3H6上的Tm3+中而弛豫到放大的终态能级3F4，同时接收到能量的Tm3+激励到放大的终态能级3F4。其结果是，激励到放大的终态能级3F4的Tm3+的数目增加了，以致形成了低布局反转并且发生了增益转移。然而，在上述的高浓度Tm3+TDFA中，用于发射1000nm波长的用作泵浦光的激光二极管(LD)还没有开发出来，以致事实上很难实现，因为很难实现低成本和紧凑的尺寸，并且转换效率也不十分的高(大约为5％)。同时，在低TDFA的情况下，用于发射1000nm波长的用作泵浦光的激光二极管(LD)也没有开发出来，以致事实上很难实现，因为很难实现低成本和压缩的尺寸，并且S一带宽中的转换效率小于或者与高浓度Tm3+的TDFA的转换效率相等。
技术实现思路
因此本专利技术的一个目的就是提出了一种具有高转换率的光纤放大器，该光纤放大器可利用在由激光二极管所发射的波长带宽上的泵浦光。根据本专利技术的一个方面提出了一个光纤放大器，包括至少在芯体内包含有铥的放大光纤，光信号进入到该放大光纤内；以及一个泵浦光输入单元，用于将至少一个波长在1320-1520nm范围内的泵浦光输入到放大光纤放大器内。根据本专利技术的另一个方面提出了一个光纤放大器，包括多个放大光纤，每一个放大光纤至少在其芯体内包含有铥，光信号输入到该放大光纤，多个放大光纤串行或者并行连接；以及多个泵浦光输入单元，每一个用于将至少一个波长在1320-1520nm范围内的泵浦光输入到放大光纤中一个相应的放大光纤内。从结合附图的下述描述中可很清楚的看到本专利技术其他的特征和优点。附图说明图1A和图1B是用于说明传统的双重激励波长TDFA(掺杂铥的光纤放大器)的工作原理的能级图； 图2是用于说明传统的高浓度Tm3+的TDFA的工作原理的能级图；图3A，3B以及3C分别给出了根据本专利技术第一实施例的光纤放大器的正向激励型，反向激励型，以及双向激励型的结构示意图；图4给出了利用第一实施例的示例性光纤放大器和传统的光纤放大器所获得的转换效率的数据表；图5给出了泵浦光的波长与第一实施例的光纤放大器的转换效率之间的特性曲线；图6A，6B，以及6C分别给出了根据本专利技术第二实施例的光纤放大器的正向激励型，反向激励型，以及双向激励型的结构示意图；图7给出了用在第二实施例的光纤放大器中的铥的吸收光谱的曲线图；图8给出了利用第一实施例的示例性光纤放大器和第二实施例的示例性光纤放大器所获得的转换效率的数据表；图9A，9B，以及9C分别给出了根据本专利技术第三实施例的光纤放大器的正向激励型，反向激励型，以及双向激励型的结构示意图；图10给出了在如图3C和9C所示的光纤放大器使用了包含有2000ppmwt的铥的放大光纤的情况下的增益光谱曲线图；图11给出了在如图3C和9C所示的光纤放大器使用了包含有6000ppmwt的铥的放大光纤的情况下的增益光谱曲线图；图12给出了放大光纤的长度与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤放大器，包括： 一放大光纤，在其芯体内至少包含有铥，光信号进入到放大光纤内；以及 一泵浦光输入单元，其中，将至少一个波长在１３２０－１５２０ｎｍ范围内的泵浦光输入到放大光纤放大器内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：青笹真一，增田浩次，阪本匡，清水诚，西田好毅，
申请(专利权)人：日本电信电话株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]