光放大器制造技术

一种Ｌ波带ＥＤＦＡ可具有三个放大级。在第一级中，高功率９８０ｎｍ激光器用于产生Ｃ波带ＡＳＥ噪声，该噪声用于泵浦第二级的掺铒光纤。第二级光纤设置成插入模块，该插入模块连接在第一级隔离器以及第二和第三级之间的级中损耗之间。通过选择具有一段光纤的插入模块而得到放大器的期望增益，该光纤为给定输入功率设定期望放大器输出功率。（*该技术在2023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，尤其涉及EDFA(掺铒光纤放大器)。特别地，但不排他地，与L波带放大器相关。EDFA在诸如WDM(波分复用)以及DWDM(密集波分复用)的光传输系统中是众所周知的，所述的光传输系统利用该EDFA来补偿在传输长度上出现的光损耗。在放大点之间的光损耗根据跨距或者光纤特性以及其他因素发生改变。其结果是，传输线路上的不同放大器的输入功率并不恒定。作为结果，具有变化的光增益的放大器必须确保恒定的发射功率特性。任何固定增益放大器具有高度相关的增益平坦度，该增益度平坦取决于输入功率。现有的系统被设计成使用单独的一组色散放大器，每个放大器在有限的输入功率范围内工作。这是人们所不希望的，并且价格昂贵，导致出现库存控制的问题，尤其需要制造和存储各种不同的放大器。一种可替换的方案是设计可变增益放大器，该放大器具有可变光衰减器(VOA)，从而可以管理沿放大器长度的所需反转。这种放大器使得在约8-10dB的动态输入功率范围内，不明显地削弱光信号噪声比(OSNR)。然而，它们需要将放大器设计成用于所需的最高增益。这使得价格昂贵。VOA控制复杂，并且与现有昂贵的固定增益放大器相比增加了大约20％的成本。因此，存在的问题是在多个不同放大器需要不同输入功率的情况下提供相对便宜的放大。本专利技术解决了该问题。本专利技术提供一种放大器，其具有插入级，该插入级包括一段掺铒光纤，该掺铒光纤的长度取决于输入信号功率和期望输出信号功率。为了使得插入级可使用，对第一放大级进行仔细地设置，从而在比将要放大的信号的波带短的波带内产生ASE(放大自发发射)噪声。该ASE源代替标准泵浦激光器来用作泵浦插入第二级光纤。更特别的是，提供一种掺铒光纤放大器(EDFA)，其包括第一和第二放大级，第一放大级包括高功率泵浦激光器以及用于在第一波带上产生放大自发发射(ASE)的掺铒光纤，并且第二放大级包括设置成由来自第一放大级的ASE进行泵浦的掺铒光纤，从而在比第一波带长的波长的信号信道内产生增益，其中第二放大级包括一段可去除的掺铒光纤，对该掺铒光纤进行选择从而对于给定输入功率产生所需要的输出功率。本专利技术还提供一种掺铒光纤放大器(EDFA)，包括第一、第二和第三放大级，第一和第三级包括固定增益级，该固定增益级具有泵浦激光器以及一段掺铒光纤，第一级的泵浦激光器为高功率泵浦激光器，用于在比由EDFA放大的信号波带短的波带内产生放大自发发射(ASE)噪声，并且其中第二放大级包括多个插入级的一个，每个插入级包括不同长度的掺铒光纤，在使用中，掺铒光纤由第一放大级产生的ASE噪声进行泵浦，对插入级进行选择从而对于给定的信号输入功率从第三放大级产生预定输出信号功率给第一放大级。在本专利技术的优选实施例中，放大器为L波带放大器，并且由第一放大级产生的ASE噪声为C波带ASE噪声。对于这种L波带放大器，优选的是由第一放大级泵浦激光器实现在第一级掺铒光纤中铒离子的接近全部的反转，从而产生C波带ASE噪声。因此，优选的是第一级泵浦激光器为980nm激光器。激光器的功率可以是几百MW。优选的是EDFA具有第三级，该第三级包括设置在插入第二级和第三级之间的级中损耗。该级可形成插入级的一部分。第三级可为传统的掺铒光纤以及泵浦激光器，例如1480nm泵浦激光器。本专利技术的实施例的优点是可选作插入模块的单个放大器可被用于在传输线路上提供所有的同轴放大器，而不管增益需要的不同。其具有的好处是，制造者仅需要进行单一设计并且保留简单的元件，这将降低成本。插入模块是简单的，其主要包括一段掺铒光纤，并且保留几段不同长度的光纤的插入单元的成本与放大器的整体成本相比要小。由于放大器的第二级不使用泵浦激光器以及相关的控制电路，所以实施本专利技术的放大器的成本在现有技术上显著降低，尤其当泵浦激光器设备为该设备最昂贵的一个部分时。本专利技术中的L波带放大器可比传统L波带放大器便宜大约30％。在本专利技术的一个优选实施例中，在第一级中采用980nm的泵浦激光器，从而产生C波带ASE噪声，其好处是可实现接近全部铒离子的反转，从而得到稳定的低噪声放大器。现在仅通过实施例的方式，参考附图描述本专利技术的实施例，其中附图说明图1是传统的具有多级放大的DWDM光传输线路的示意图；图2是EDFA放大器的示意图；图3是图2的放大器更详细的图；图4是实施本专利技术的EDFA的示意图；以及图5是输出功率相对于图4第一和第二级放大器输出的波长的曲线。参考图1，多个波长信道□1到□n由光多路复用器12在单个光纤10上进行多路复用。所得的多路复用信号在沿着传输线路的多个点上进行放大。在该实施例中，示出了三个放大点14，16和18。在最终放大之后，信号多路复用由多路分离器20分成其组成信道□1到□n。单个信道由发光二极管22转换成光信号。每个放大器为EDFA，每个EDFA所需要的输入功率取决于多个因素，包括放大器输入上的信号衰减。传统的信号损耗约为0.2dB/km。放大级之间的跨距是可变的，取决于网络的物理布局。在图1的实施例中，传统的跨距在具有约25dB的损耗的第一和第二EDFA放大器14、16之间为100km，在具有约10dB的损耗的第二和第三放大器16、18之间为20km。国际电信联盟标准规定在传统WDM系统内的信道间隔为100GHz，这意味着承载40个信道的系统需要4000GHz的带宽。众所周知，1550nm落在C波带内并且对于改变波长位于EDFA的相对平坦的区域中心，同时给出高增益系数。L(长)波带指的是约1570nm和1605nm之间的波长。与C波带相比，这些区域的增益通过减小掺铒光纤的输入泵浦功率而实现。在波带上实现相当平坦的增益曲线，然而，相对增益系数与C波带中实现的增益系数相比更小。所述更小的增益可通过在放大器中使用更长的掺铒光纤以及更高的掺杂浓度来进行补偿。在放大器的设计中，由每个跨度之间的损耗确定放大器的输入功率。设计者关注的是下一个放大级上的信号损耗。在传统的放大器系统设计中，向每个跨度发出恒定的输出功率。当设计该系统时，因为多个原因而引入较大的余量，例如为了弥补光纤老化时出现的增益损耗，还有为了弥补在光纤接合时(例如，在偶尔的分离之后)出现的显著损耗变化。对于余量的要求取决于对信道间串扰和其他非线性影响的控制需要。这些影响随着信号发射功率而增加。随着DWDM系统的进化，信道间隔从100GHz变成50GHz甚至于到25GHz。因此希望的是使用最小的必要功率，同时确保每个放大级有相同的输出功率。其结果是，需要放大器在宽范围的增益上工作。理想地，根据前一部分的损耗来调节每个放大器的增益。已经实现了采用几种不同的同轴放大器作为跨度损耗的范围，其可改变大约20dB，20dB太大以至于不能通过改变单个放大器的增益来进行处理。通常是指定多个不同的放大器，每个处理一部分输入功率。根据跨度损耗选择恰当的放大器，然而制造者不得不存有大量不同的放大器。本专利技术基于使用C波带来泵浦L波带。其不局限于C和L波带，而是广泛地使用更短波长发射来泵浦更长的波长。例如L波带可用于泵浦XL波带。使用C波带泵浦L波带的理论已经公知，并且已经由M.Karasek在IEEEPhotonics Technology Letters Vol II No.9第1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺铒光纤放大器（ＥＤＦＡ），包括第一和第二放大级，第一放大级包括高功率泵浦激光器以及掺铒光纤，用于在第一波带上产生放大自发发射（ＡＳＥ），并且第二放大级包括设置成由来自第一放大级的ＡＳＥ进行泵浦的掺铒光纤，从而在比第一波带更长的波带的信号信道中产生增益，其中第二放大级包括可去除的一段掺铒光纤，可对该掺铒光纤进行选择从而对于给定输入功率产生需要的输出功率。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SI佩格，
申请(专利权)人：爱立信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]