光放大器制造技术

一种多波长、多级的光放大器和光放大器串行连接，具有至少两个光谱不同的串联连接的增益介质（ＧＭ），用于放大具有至少两个波长的信号。当在第一波长的信号功率大于在第二波长的信号功率时，在第一波长上的增益小于第二波长上的增益，反之亦然。该光放大器及其串行连接可以在多波长上不用任何外部的电子电路自动地实现功率和增益控制并且自动地补偿损耗斜率。该增益介质可以是均匀展宽的。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光放大器，和具体地涉及多波长光放大器。光放大器(OA)预计在未来的电信系统中将要被广泛地应用。具体地讲，目前已使用了掺铒光纤放大器(EDFA)。这些放大器有可能在复杂的网络中周期性地放大通过长距离经光纤传输的光信号，而不需要再生以补偿由于长距离的传输引起的光信号的损耗。然而，对于周期地放大的传输链路，随着高数据速率和/或长距离传输出现了一些新的特有的问题(例如，色散)。波分复用(WDW)代表了克服这些问题的一种方法。在WDM中，高数据速率是通过若干个光载波进行传输的，每个光载波具有不同的光波长，因此增加了传输的速度和容量。我们假设一个光载波代表一个信道，以便使描述更清楚。代表信号强度的光功率在不同的信道中可以有不同的演变。如果信号被衰减和被重复地再放大，或如果它们在光网络中通过不同的路径传输，则在光放大系统中这些功率的差别可能相当地大。这种功率的差别可以来自以下原因。(1)在不同的信道中增益可能不同。一个进一步的困难在于像EDFA这类均匀展宽的OA的增益变化对不同的波长是不同的。很难或几乎不可能知道OA工作在什么增益水平。尤其是因为该水平可能随着时间而改变。不过，已经论证了与波长无关的增益平坦或增益均等的EDFA，包括那些与工作条件无关的增益平坦或增益均等的EPFA。但是，增益并不是完美地平坦或均等的。在具有许多串接而联在一起级的OA的系统中，即使各个信道之间的小的增益差都是将损害系统，和导致明显的功率差别。(2)各放大器之间的信号衰减(例如损耗)在不同的信道中是不同的，因此导致明显的功率差别。作为放大来说，衰减也会随着时间改变，而这种改变是不可预测的，并随着不同的波长而不同。可以得出结论，在多数工作条件下，增益和衰减在若干波长上同时互相匹配是非常不可能的(相反，对于单一波长的系统只要衰减不超过各个OA的可用增益，在某些波长上这种匹配是自动实现的)。因为，可以想像，随着波长属性不同，由于不同的原因，放大器之间的损耗是变化的这种情况特别是如此。例如这些原因可以是连接的不良、在传输通道中加入功率分路器或其它光元件、设置色散补偿光纤和增加的微弯曲损耗。事实上，由于信号功率损耗取决于波长而导致预测信号功率的不确定性，所以不可能利用类似于EDFA的均匀展宽放大器来保证提供一在放大器间损耗变化的情况下能保持平坦的增益。即使，对于所有信道增益和损耗都总是平衡的，即，增益和损耗(包括负符号)的和对于所有信道都是0分贝，这也不能保证在所有信道上的功率是相等的。各个功率不相等可以是由于下列原因引起的。(1)输入到系统的信号功率在不同波长上可能是不同的。(2)在复杂的网络中利用择径，不同的信号可能通过不同的信道进行传输。除非对每个单独的信号采用某种形式的功率控制，否则当这些信号再一次组成时，它们的功率彼此将是不同的。(3)在光路中可能使用了可调谐的光分路，它可以以一种不预定的方式有选择性地衰减各信道。对于许多应用，如果OA能够使不同信道的功率相等(自动功率均衡)，而不是使增益相等，这将是更好的。至少，功率差应当保持在某个限度范围内。这要求具有对限度范围外的输入功率的信道的增益应当高于具有对限度范围内的功率的各信道的增益。这种作用被称为多信道自动功率控制(MAPC)。如果在一种周期放大的传输系统中获得了MAPC，则该增益能够被偿每个信道的损耗并且使每个信道得到了适当的信道功率。这被称为多信道自动增益控制MAGC。因此，该系统得到了相应的保护以阻止放大器之间损耗的变化，虽然各均衡信号功率很可能变化。众所周知，MAPC可以在非均匀展宽的放大器中实现。但是，商品化的EDFA大多数是在室温下均匀展宽的，因此，在相当好的程度上，某一波长的增益可以唯一的与所有其它波长的增益相关联起来。所以，不能说高功率信道的增益低于低功率信道的增益。即增益取决于各个信道的波长。相反，在非均匀展宽的放大器中，在一个波长上的增益部分地独立于其它各波长的增益。在长距离WDM中，如果在其他波长上的增益不受影响，那么至少在某种程度上在一个波长的功率变大，则导致该波长上的增益减少。这叫做增益压缩或增益饱和。另一方面，如果在另外一个波长上有压缩增益的强信号，在第一波长上可仍然能保持高增益。在EDFA中已经建议了若干用于MAPC和MAGC的方法。1.一种方法是依靠在非常低的温度下冷却增益介质如(EDF)。虽然这种方法被报告说工作的相当好，由冷却带来的设备上的附加的复杂性却是一个相当明显的缺点。2.在另外一种方法中，一种双芯EDFA被用于在空间上分离不同波长通过的路径，作为整体上是有效地不均匀展宽的增益介质，但每个增益介质和每个增益介质上的各个点本身是均匀展宽的。这种方法也存在着某些缺点，例如，已经知道双芯EDFA比单芯的要产生更多的噪声，可能出现一种不希望的极化关系，可观的功率损耗量，以及双芯光纤的制造可能是困难的。3.在另外一种方法中，被复用的各个波长被分路进入波长选择耦合器(WSC)中，并且在不同的EDF中放大。因此不同信道的增益可以被彼此分离了，它相当于一种不均匀的展宽。这种方法的缺点是放大器变得非常复杂，并且泵浦功率没有在一种有效的方式下被利用。为了克服上述的各个问题，本专利技术的各优选实施例的一个目的是在引起大的损耗的系统中，例如用于长距离传输的系统中，提供能够利用不同类型的增益介质实现MAPC/MAGC的一种多波长多级光放大器。本专利技术的另一个目的是提供一串行连接光放大器，在该串行连接光放大器中，用于多波长光信号传输的光放大器以串联方式连接，这样能够使串行连接放大器中的MAPC/MAGC作为一介整体。本专利技术的另外一个目的是提供不同于常规放大的WDM系统的用于在预定波长范围内自动损耗斜率补偿(ALTC)的多波长串行连接光放大器。本专利技术的一个方面，是提供一种光放大器系统，该系统包括多个串联连接的增益介质并被排列以放大具有多个波长的信号，其中所述增益介质至少有一些工作在饱和状态，并且不同的增益介质的光谱特性是不同的，所以它们主要作用于各个不同的波长。因此在对波长均衡分布的信号功率受到扰动的情况下，该放大器的作用能够使信号功率返回到原来所说的均衡分布。如上所述的一种光放大器可包括一个单一的光放大器，其中所述的多个增益介质是串联连接的。如上所述的一种光放大器可包括以串联连接的多个光放大器，每个光放大器具有所述多个增益介质中的至少一个。最好是，所述增益介质中的一个介质包括掺铒光纤。所述增益介质中的一个介质可以包括硅铝酸盐(aluminosilicate)掺铒光纤。该掺铒光纤不需要是绝对纯的硅铝酸盐型，因为在硅铝酸盐光纤中少量的锗可能不会明显地影响光谱。所述增益介质中的一个介质可以包括硅锗酸盐(germanosilicate)掺铒光纤。该掺铒光纤不需要是绝对纯的硅锗酸盐型，因为在硅锗酸盐光纤中少量的铝可能不会明显地影响光谱。所述增益介质中的一个介质可以包括硅磷酸盐(phosphosilicate)或硅铝磷酸盐(alumino-phosphosilicate)掺铒光纤。可选择地，对于所述增益介质之一，在第一波长上的增益幅度大于第二波长上的增益幅度，而在另外一个所述增益介质中是相反的情况。最好是，所述增益介质的第一个和第二个是交替串联连接的。如上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光放大器包括：以串联连接并被安置以放大具有多个波长的信号的多个增益介质，其中至少一些所述增益介质工作在饱和状态，并且不同增益介质在光谱上是不同的，所述这些增益介质主要与不同的波长相互作用，使得在来自各波长之间均匀分布的信号功率受到扰动的情况下，该光放大器系统起到使信号功率朝着所述均匀分布的方向返回的作用。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李勇雨，拉斯JA尼尔森，金性准，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]