带有激励功率反射的低噪音光纤放大器制造技术

本发明专利技术涉及一个有源光纤型的低噪声光导放大器（２），含有激光发射物质（３），并从所连通讯光纤中接收传输波长上光，其中，有源光纤（６）在激励波长上有一光馈入，并有相对于在其内吸收一部分直接输入激励光的长度。在有源光纤（６）的后面，设有选择镜部件（８），它反射在激励波长，并通过传输波长的光；镜子部件（８）由一个适合在两个输出光纤（１１，１２）上分离传输波长和激励波长的光导多路分离器和一设在于载有激励波长的光纤（７）末端至少反射激励波长的镜子（１３）组成。＾＠＾（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于光导纤维远程通讯线路的光导放大器，更特别地涉及一种具有高效率的光前置放大器，即关系到输入激励功率的增益，并且是低噪音值的。在远通讯线路领域，近来已经引入了输入有调制光信号的光导纤维，尤其是由于这样一个事实即光导纤维能够以很低的衰减传输信号到远距离，所以上述光导系统是很方便的。为了进一步增加信号的传输距离，光导放大器已经是众所周知的，它是一段所谓叫“有源”(active)光纤其内馈入了波长低于信号能量波长的光“激励”(pumping)能量，这个激励能量在有源纤维内导致其内存在的掺杂剂跃变(transition)到激光发射状态;具有相对于上述激光发射状态波长的信号的出现导致掺杂剂原子从受激状态到基态的衰减，这关联到与信号相一致的光发射，从而导致放大作用的产生。上述光导放大器能在不依靠电装置的情况下在光纤内完成信号放大，此电装置需要将信号从光转换成电，并且加以放大，然后再转换成光信号，从而引入电装置的所有限制，特别是限定传输频率。对于其操作，光导放大器需要一特殊波长的激励光源，此波长低于所传输信号的波长，该激励光通过一分光色耦合或光导多路转换器而被引进到载有信号的光纤里，并且有源光纤内漫射，其光能在这段光纤长度内有增加的衰减，这主要是由于将能量传给了掺加剂进入激光发射状态。因此决定放大器增益的光激励功率在有源光纤内逐渐降低，因此有源光纤参数的利用在此长度内愈加降低。能够达到一定的放大增益，有源光纤各个部分所需要的最小光功率被定为门限功率，高于它可以发生密度转换，即处在激光发射状态的原子数量比基态的要多，因此，信号光子能够导致从激光发射状态到光发射基态跃变，因而产生了增益。反之，当光功率低于门限功率时，在基态的原子数量是较高的，并且信号光子通过它们自己本身很可能产生向激发状态的跃迁，因此发生信号衰减，而不是有一增益。由于存在着定义为“噪音”的与信号无关的光发射就有从激光状态到基态的自发衰减的可能性，在低增益的场合，即激励功率略微的高于门限功率时，则存在一削弱传输质量的低噪比。事实上，当激励功率值接近于门限功率时，即在降低密度转换的条件下，相对于受激跃逆产生增益的情况，大量原子属于自发衰减，因此导致了信噪比的恶化。基于这种现象，有源光纤被选择的比在其末端可产生门限功率的长度要短。然而，在这种方式中，部分激励功率未被使用，因此限制了放大器效率，此外，由于该功率在放大器后面的传输光纤里扩散，因此导致许多缺点，特别是当所描述的放大器是在传输线路端部的前置放大器，此传输线路被连接接收装置时。因此实现具有降低“噪音值”的光导放大器是必要的。即具有最大输出信噪比和能消除放大器输出的来利用激励功率的光放大器。因此，本专利技术的目的在于提供一光导有源光纤放大器，正象以上所描述的那样，相对于激励功率，具有高效率并能达到有源光纤的最大利用，在其整个长度上基本地保持激励功率恒定，并且同时避免激励光的传播到有源光纤本身以外。因此，本专利技术的一个目的为提供一个适于在光导远程通讯系统内被连接于光导光纤的有源光纤型光导放大器，此放大器包括一段含有激光发射物质的有源光导纤维，并且易于被连接到远程通讯光导纤维上，接收传输波长的光，进一步该放大器从低于传输波长的激励波长光源馈入光能，该激励光能够在有源光纤里被吸收，其特征为有源光纤具有一长度是对应于一部分直接输入激励光的吸收的，在有源光纤的后面设有一选择镜的光而对传输波长的光是透明的。该镜部件具有反射率在有源光纤内，在传输波长上低于-40dB而在激励波长上高于-10dB。根据本专利技术的实施例，镜部件由分立元件组成，这些分立元件包括分色镜和分别适合于把光从有源光纤送到分色镜和把光从分色镜送到远程光导纤维的两个聚集组。或另一方面，镜部件由一个或多个单片光导纤维部件组成。在一个实施例里，镜部件包含一光导多路分离器，此分离器具有一输入光纤维，此输入光纤维被连接到有源光纤端部且适合于接收在一个光导纤维多路传输的传输波长和激励波长，以及两个输出光导纤维，此多路分离器适用于将传输波长分离到一个输出光纤上，将激励波长分离到另一输出光纤维上，载有传输波长的输出光纤在其末端设有一适合于至少反射激励波长的镜子。在本实施例中，镜子是一分色镜，其反射率为在信号波长上低于-20dB;在激励波长上高于-5dB，并且多路分高在传输波长和激励波长之间具有一高于-10dB的绝缘。通过实施例下面我们将更详细的描述本专利技术，并用附图作为参考，其中-附图说明图1表示已知技术的光导放大器的图示;-图2是显示激励功率和对应的放大增益在图1中的放大器的有源光纤长度上变化的图示;-图3表示本专利技术一光导放大器的图示，含有一反射器;-图4是在图3中显示的放大器的一特殊实施例图示;-图5是显示激励功率和相应放大增益在图3中的放大器的有源光纤长度里变化的图示。有源光纤型光导放大器的结构在图1中被图示地表示出来，在此图中，1表示远程通讯光导纤维，传送入s波长的传输信号St;在光纤1的一定长度之后，如上所述信号将会衰减，为了放大之目的，可将此信号送到类型已知的分色耦合器2或多路调制器的输入端，这里与入p波长的激励光Lp合到一起，此激励光由激励激光发射器3产生并通过光纤4送到耦合器2的输入端，这两个波长耦合到分色耦合器2引出相同光纤维5上，因此进入有源光纤6中。在有源光纤6中，在有光激励功率的情况下，产生在入s波长上激励的光发射，因此，放大了被送到那里的传输信号St;然后，传输信号被引入到传输纤维7中，并且朝着可能是一段光缆或终端接收设备的终点传输。在第一种情况里，放大器被示于为线路放大器，而在第二种情况里，部件被称为“前置放大器”，即它是一种适合于在光信号转换到电信号之前，提高达到传输线路末端的光导信号强度的设备。象图2所显示的那样，当光纤1的长度增加时，在有源光纤内的光激励功率部减少，并且，由输入值pi为起点，基本上为线性的发展，这是由于依次被光纤吸收，光纤所含的掺杂剂进入了激光发射状态。在经过有源光纤一段距离Is之后，在里面的激励功率达到饱和功率值Ps，在这个功率值下，在光纤里的能量分布状况是跃迁到光纤有源物质的激光状态不产生传输信号放大，即一增益，而是产生信号衰减，以致损害信号光能自身。依赖有源光纤长度的增益G的定性曲线在图2中显示出来从图中可以看到光纤接近于饱和长度Is时，增益具有很小的增加，直到Gmax，而光纤长度大于Is时，就发生增益降低。因此，对于实际的目的来说，使用小于Is的纤维长度Iu，为了对信号获得一足够的增益Gu，这样就引入了激光发射状态到基态的自发过渡产生的最小噪音。事实上，噪音与出现在上层激光能级的原子密度成正比，并且，当激励功率在光纤中减小时，噪音沿光纤的减小比增益来的慢。象在图2中图所显示的那样，在一有源光纤里，决定单位光纤长度的最大获得增益的最大激励功率Pi仅仅发生在光纤自身的初始区域内，否则，激励功率就会变得显著的低，这导致了起放大作用的有源光纤长度利用的降低。在前置放大器的情况下，即安装在光纤线路端部的放大器紧在一个接收和使光转换或到电信号的转换部件的前面，当前置放大器的噪音低于接收设备的噪音时，就能提高接收响应度。由于放大器噪音是与它的增益成正比的，所以有一个对两个噪音分布是相同的增益值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源光纤型光导放大器，适合被连接到在一光导远程通讯系统中的一光导纤维（１）上，此放大器（２）包括一段含有激光发射物质（３）的有源光导纤维（４），易于被连接到光导远程通讯纤维（１）上并从那里接收光，此外它还有由低于传输波长的激励波长的光源产生馈给，此激励光能够在有源光纤（６）里被吸收，其特征为：有源纤维（６）有对应于吸收部分直接输入激励光源的长度和在有源光纤（６）后面，设有选择镜部件，它在激励波长上反射光且在传输波长上是光可穿透的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉尔吉奥格拉索，阿尔多里格蒂，弗拉维奥方塔纳，
申请(专利权)人：光学技术美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]