一种模式均衡的多模掺铒光纤放大器模块制造技术

本发明专利技术提出一种模式均衡的多模掺铒光纤放大器模块，包括：光复用隔离器、泵浦光源、环芯掺铒光纤、波分复用器；光复用隔离器是由泵浦纤和自制的海缆光纤集成的器件，通过中间的法拉第晶体实现隔离，内嵌的二向色镜实现信号光和泵浦光的复用，光复用隔离器件的输入端通过泵浦纤接收泵浦光，信号纤接收海底光缆中传输的信号光，通过输出端的信号纤与环芯掺铒光纤相熔接对其进行纤芯泵浦；波分复用器的输出端与环芯模掺铒光纤相熔接，对环芯掺铒光纤进行包层泵浦，实现不同模式增益差的控制。本发明专利技术的掺铒光纤放大器模块集成度高、结构简单、调试容易，且与光纤传输链路完全兼容的优势，适用于海底通信传输中的中继放大。适用于海底通信传输中的中继放大。适用于海底通信传输中的中继放大。

【技术实现步骤摘要】
一种模式均衡的多模掺铒光纤放大器模块


[0001]本专利技术涉及光学器件
，具体而言，涉及一种模式均衡的多模掺铒光纤放大器模块。

技术介绍

[0002]随着互联网技术的发展，高清电视、移动多媒体等新型业务不断涌现，信息传输带宽需求以指数型不断增长，传统的单模光纤由于非线性香农极限的限制，传输容量达到100
‑
Tbit/s已是极限，因此我们需要研究新的技术来进一步提升光网络的传输容量。在过去的几十年里，海底网络已经与陆地上的海底网络一起进化了起来。尽管这两种网络类别之间有相似之处(例如，需要覆盖超长途距离和传输大量数据)，但也有一些重要的差异决定了它们不同的进化路径。空间分路多路复用(SDM)有望成为解决未来容量需求和克服这两个网络问题的最终解决方案。
[0003]模分复用技术是利用光纤中各模式间的正交性将每个模式作为独立的信道加载信号，在模式复用系统中，模式作为一种新的维度资源被引入，有助于大幅提升光网络的通信容量目前，模分复用光纤的传输损耗已经降低到0.2dB/km，但是当传输距离达到几百或上千公里的时候，信号功率由于衰减无法继续向前传输。因此，为了使加载信息的光信号传得更远，必须在光信号传输过程中使用放大器。信号放大是电信网络中最重要的关键参数之一。
[0004]在海底网络中，发电站和电力数量是有限的。距离在数千公里左右，因此放大在信号传输中起着最重要的作用。离在数千公里左右，因此放大在信号传输中起着最重要的作用。有很多进展在潜艇放大器的进化从第一代(TAT
‑r/>1电中继器只使用电气部件)，通过第五代32FP兆级光放大器(中继器)，几乎准备释放服务,目前，对于海底作业，有两种主要类型的潜艇放大器。第一种类型被命名为远程光泵放大器(ROPA)。ROPA能够有效地放大光信号，增加传输距离和电缆系统容量，并补偿光信号。这种类型的放大器可以支持不同波段(c波段等)的信号放大。最多有32对光纤，这是商业系统到目前为止的限制。最后，它具有抗压、防腐、高强度的外壳，并能够支持大深度水下的作业。
[0005]EDFA包含一些光学模块，用于传送信号光与泵浦光，并且隔离反向信号光。然而，EDFA仍受限于昂贵且复杂的光学模块，以及用于将多个光学模块结合在一起的复杂的光纤熔接工艺。因此，存在对于具有简化结构与小尺寸光学模块的EDFA的需求。EDFA模块具有集成化高，体积小，便于维修等特点，便于其集成在海缆中，应用于海底网络进行信号放大。
[0006]而在电信网络中另外一个最重要的关键参数之一，就是EDFA中的模式增益均衡。因为差分模式增益(DMG)会导致系统中断。众所周知，DMG强烈依赖于信号模式强度、泵浦模式强度和稀土掺杂剂分布分布之间的重叠，因此，可以通过在纤芯泵浦中对泵浦模式设置或掺铒分布。然而，在这种情况下，随着多路复用空间模式的增加，泵浦模式设置和掺铒分布变得异常复杂。
[0007]另一种实现模式增益均衡的方法是使用包层泵浦配置，在这种情况下，核心中的
泵浦强度几乎是均匀的，DMG仅由信号模式强度和掺铒分布的重叠决定。对于纤芯掺铒的阶跃折射率双包层光纤，只有纤芯内的部分光信号模电场可以与铒离子相互作用并被放大，低阶模式在纤芯中的强度分布部分大于高阶模式。而采用合适掺铒分布可以在包层泵浦作用下实现高阶模式的增益大于低阶模式的增益，在纤芯泵浦的作用下实现低阶模式的增益大于高阶模式的增益，从而实现低的差分模式增益。

技术实现思路

[0008]为了解决上述问题，本专利技术的目的提出了一种模式均衡的多模掺铒光纤放大器模块，所述环芯掺铒光纤放大器模块结构体积小，结构简单、调试容易，且与光纤传输链路完全兼容的优势，降低了制造工艺的难度，同时实现可以在包层泵浦和纤芯泵浦的同时作用下，调控包层泵浦和纤芯泵浦的功率比从而实现低的差分模式增益，适用于海底通信传输中的中继放大。
[0009]为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种模式均衡的多模掺铒光纤放大器模块，包括：光复用隔离器、泵浦光源、环芯掺铒光纤、波分复用器；
[0010]所述光复用隔离器用于隔离反向信号和将泵浦光耦合输出，所述光复用隔离器是由泵浦纤和自制的海缆光纤集成的器件，通过中间的法拉第晶体实现隔离，内嵌的二向色镜实现信号光和泵浦光的复用，所述光复用隔离器件的输入端通过泵浦纤接收泵浦光，信号纤接收海底光缆中传输的信号光，通过输出端的信号纤与环芯掺铒光纤相熔接对其进行纤芯泵浦；
[0011]所述泵浦光源用于输出泵浦光；
[0012]所述环芯掺铒光纤用于信号放大；
[0013]所述波分复用器的输出端与环芯模掺铒光纤相熔接，用于泵浦光侧边耦合进掺铒光纤的包层，对环芯掺铒光纤进行包层泵浦，实现不同模式增益差的控制。
[0014]优选地，所述环芯掺铒光纤的纤芯由内到外包括第一层、第二层、第三层、第四层以及第五层，其中，第一层为圆形，第二层为第一环形，第三层为第二环形，第四层为第三环形，第五层为第四环形，第二层的折射率大于第一层的折射率且大于第三层的折射率，第一层的折射率大于第三层，第四层的折射率最小，第五层的折射率与第三层相等，掺铒分布为二层掺铒，第二层的铒离子掺杂浓度小于第一层的铒离子掺杂浓度。
[0015]优选地，所述环芯掺铒光纤采用环芯结构以及环形掺杂，其掺铒分布在包层泵浦作用下实现高阶模式的增益大于低阶模式的增益，在纤芯泵浦的作用下实现低阶模式的增益大于高阶模式的增益，从而实现低的差分模式增益。
[0016]优选地，所述环芯掺铒光纤的折射率结构与海缆光纤的折射率结构相同。
[0017]优选地，所述光复用隔离器利用内嵌二向色镜将信号光和泵浦光进行耦合输出，同时加入隔离晶体后，阻止信号反向耦合。
[0018]优选地，所述波分复用器与上述光复用隔离器结合实现对高阶信号与低阶信号增益控制的效果，实现低模间增益差的控制。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：所述环芯掺铒光纤放大器模块结构体积小，结构简单、调试容易，且与光纤传输链路完全兼容的优势，其次，该结构采用的光复用隔离器支持信号光和泵浦光合路，进行纤芯泵浦，而波分复用器通过侧泵的方式进行包层泵
浦，由于环芯掺铒光纤采用环形掺杂分布，可进一步降低制造工艺的难度，同时实现可以在包层泵浦和纤芯泵浦的同时作用下，调控包层泵浦和纤芯泵浦的功率比从而实现低的差分模式增益，适用于海底通信传输中的中继放大。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术中一种用于海底传输的环芯掺铒光纤放大器模块结构示意图；
[0022]图2为本专利技术中光复用隔离器结构示意图；
[0023]图3为本专利技术中通信系统结构示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模式均衡的多模掺铒光纤放大器模块，其特征在于，包括：光复用隔离器、泵浦光源、环芯掺铒光纤、波分复用器；所述光复用隔离器用于隔离反向信号和将泵浦光耦合输出，所述光复用隔离器是由泵浦纤和自制的海缆光纤集成的器件，通过中间的法拉第晶体实现隔离，内嵌的二向色镜实现信号光和泵浦光的复用，所述光复用隔离器件的输入端通过泵浦纤接收泵浦光，信号纤接收海底光缆中传输的信号光，通过输出端的信号纤与环芯掺铒光纤相熔接对其进行纤芯泵浦；所述泵浦光源用于输出泵浦光；所述环芯掺铒光纤用于信号放大；所述波分复用器的输出端与环芯模掺铒光纤相熔接，用于泵浦光侧边耦合进掺铒光纤的包层，对环芯掺铒光纤进行包层泵浦，实现不同模式增益差的控制。2.根据权利要求1所述的环芯掺铒光纤放大器模块，其特征在于，所述环芯掺铒光纤的纤芯由内到外包括第一层、第二层、第三层、第四层以及第五层，其中，第一层为圆形，第二层为第一环形，第三层为第二环形，第四层为第三环形，第五层为第四环形，第二层的折射率大于第一层...

【专利技术属性】
技术研发人员：高社成，张洁，温添金，张斌，刘伟平，李朝晖，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：