專利名稱：用雙向分劃和激發泵激功率放大傳輸光的摻鉺光纖放大器的制作方法
技術領域：
本發明涉及光通信，更具體地說，涉及一種光學部分的結構不同、用激發光源放大輸入的光信號的摻鉺光纖放大器(EDFA)。
一般說來，電信號在發射級轉換成光信號并經光纖(即傳輸媒質)發送到目的地時，EDFA放大器將削弱了的光信號在預定的距離內加以放大，以便使其作為穩定的信號傳輸出去。EDFA裝在發信/收信級，其作用是進行功率放大和前置放大。參看圖1，圖中示出了一般的單泵激放大器，輸入端的接插件將外部插入的光纖連接到EDFA的內部光纖。分接頭2用以按預定的比例分離經輸入端接插件所連接的光纖輸入的光信號，將輸入的光信號分路，再將分路的信號輸入到光電二極管12和光隔離器4。這里，光電二極管監控著輸入的光信號的大小。光隔離器4有一個輸入端和一個輸出端，因而可以將光信號在預定波長內從輸入端傳送到輸出端，并阻止光信號從輸出端返回到輸入端。這樣做，光隔離器4就阻止了從后面摻鉺光纖(EDF)16產生的經放大的自發發射(ASE)，從而避免輸入的光信號失真。光隔離器4輸出的光信號輸入波長劃分多路復用器(WDM)6中。MDM6經兩個不同的輸入端口接收兩個不同波長的光信號，經光纖的一端將兩信號輸出。這里，輸入的光信號的波長為1,550納米，激發光源的的波長為890或1,480納米。通過WDM6的輸出端，980納米波長的激發光源和1,550納米輸入的光信號饋到EDF16。EDF16是光纖加入了稀土金屬鉺(原子序數68)制成的，其在例如800,980和1,480納米比波長下的吸收率高。EDF16放大輸入的頻譜在預定波長(1,550納米)下以大約30納米的帶寬發散的光信號。EDF16的輸出端接光隔離器8，光隔離器8又與分接頭10連接。分接頭10借助于輸出端接插件與輸出級連接起來。這里，光隔離器8阻止從分接頭或輸出端接插件接頭反射回來的光信號。分接頭10接收光隔離器8輸出的光信號并將其分離成兩個光信號，一個光信號輸出給經輸出端接插件連接的光纖，另一個光信號供監控輸出的光信號。起監腔作用的光信號由光電二極管14監控。泵激放大器是單式的時，采用兩種方法，兩種方法都采用正向泵激結構和反向泵激結構，前者用以由EDF16前級的WDM6提供激發波長的光源，后者用以在EDF16后級的WDM6提供激發長的光源。這里，EDFA的正向泵激結構采用高增益低噪聲的980納米泵激光，通常供通信裝置中收信級跟前的前置放大器用。反向泵激結構大部分供通信裝置中發信級跟前的功率放大器用，因為這個功率放大器用發射強度比正向ASE較大的反向ASE放大大信號，以增加飽和輸出。為提高輸出功率值和增益值，兩種單泵激結構混合使用，如圖2的雙泵激結構所示。然而，用以提高泵激功率的雙泵激放大器需要兩個價昂的泵激激光二極管，提高了EDFA的總成本。兩個泵激激光二極管同時使用時，其使用壽命比交替使用時短。此外，兩泵激激光二極管通過一般的EDFA用在高速傳輸網時，所傳輸的光信號的增益因色散損耗而減小。
因此，本發明的目的是提供一種即使在雙泵激放大器結構中采用單泵激激光二極管也能將輸入的光信號放大成高輸出的光信號的EDFA。
本發明的另一個目的是提供一種通過增設色散補償光纖以補償增益因色散損耗引起的下降(這在高速傳輸網中是個麻煩事)的EDFA。
為達到本發明的上述目的，本發明提供了這樣一種摻鉺光纖放大器，放大器的兩個泵激源輸出泵激功率從而在兩方向激發光信號以適應其交替或同時使用情況，所述放大器包括一個摻鉺光纖，用以接收從泵激源輸入的激發光信號和放大從輸入級輸入的傳輸光信號；一個正向波長劃分多路復用器，位于摻鉺光纖前級，供接收輸入的傳輸光信號和從輸入端的泵激源輸入的激發光信號，并將兩信號正向輸入給摻鉺光纖；一個反向波長劃分多路復用器，位于摻鉺光纖的后級，用以將泵激源輸入的激發光信號反向輸入到摻鉺光纖，多路復用器也接收摻鉺光纖放大的傳輸光信號并將其輸出給輸出級；和一個光耦合器，用以分離泵激源輸入的激發光信號并將其輸出給正向或反向波長劃分多路復用器。
圖1是一般單泵激放大器的方框圖；圖2是一般雙泵激放大器的方框圖；圖3是本發明EDFA一個實施例的方框圖。
圖4是本發明具色散損耗補償光纖的EDFA的方框圖；下面參看
本發明的一些最佳實施例。在本發明的說明中，那些可能會使本發明的精神實質模糊的一些周知功能或結構將不予說明。
參看圖3。輸入端接插件將外面插入的光纖與EDFA的內部光纖連接起來。分接頭44用以按預定的比例分離經輸入端接插件連接的光纖輸入的光信號，將傳輸的光信號分路，再將其饋到第一光電二極管56和第一光隔離器46上。這里，第一光電二極管56監控輸入的光信號的大小，第一光隔離器46有一個輸入端和一個輸出端，因而可以阻止后EDF62產生的經放大的自發發射(ASE)反向回流，且可以避免輸入的光信號失真。通過第一光隔離器46的傳輸光信號輸入放大器64中放大。放大器64包括第一WDM48、第二WDM50、兩個泵激激光二極管60和61、光耦合器58和EDF63。第一WDM48接收第一隔器46輸入的傳輸光信號和經光耦合器58分離的激發光信號并將它們經EDF62的一端正向輸出。第二WDM50接收從光耦合器58分離出來的激發光源，經EDF62的端部反向輸出，并輸出從EDF最后放大的傳輸光信號。EDF62位于第一和第二WDM之間，接收經兩個多路復用器雙向泵激的激發光信號，放大傳輸的光信號，并將其輸出給第二WDM。這里，輸入的傳輸光信號的波長為1,550納米，激發光源的波長為980或1480納米。光耦合器58按50∶50或40∶60、30∶70的比例將泵激激光二極管6泵激來的光源分配給第一和第二WDM。EDF62的輸出端接光隔離器52，光隔離器52又接分接頭54。分接頭54通過輸出端接插件與輸出纖連接。這里，光隔離器52阻止從分接頭或輸出端接插件的接頭反射回來的光信號。分接頭54接收光隔離器52輸出的光信號，將其分離成兩個光信號，一個光信號輸出給經輸出端接插件連接的光纖，另一個光信號供監控輸出的光信號，起監控作用的光信號由光電二極管62監控。
按照上述結構EDFA的工作過程，經輸入端接插件輸入的1,550納米傳輸光信號經分接頭44輸入光隔離器46中，這里，經分接頭44分離的傳輸光信號，其強度由光電二極管56檢測。傳輸的光信號通過光隔離器46后作為第一WDM48的一個輸入被輸入WDM48中。由兩個泵激激光二極管60和61交替泵激的1,480或980納米光信號的強度按預定的比例分配，作為第一WDM48的另一個輸入饋給WDM48。經第一WDM48的兩輸入端輸入的傳輸光信號和激發信號正向輸入后EDF62中并第一次加以放大。傳輸光信號第二次放大是由經EDF后面連接的第一WDM50輸入的激發光源進行的，且經第二WDM50輸出給后光隔離器52。這里，輸入第二EDM50的激發光信號是從光耦合器58按預定比例分配的信號。因此，輸入后光隔離器的傳輸光信號最后經輸出端接插仲輸出。接后分接頭54的光電二極管62檢測經放大的傳輸光信號的強度。
圖4示出了本發明的另一個實施例-帶色散補償光纖(DEF)的EDFA。經輸入端接插件輸入的1,550納米傳輸光信號經分接頭66輸入光隔離器68。這里，經分接頭66分離的傳輸光信號的強度由光電二極管94檢測。通過光隔離器68的傳輸光信號輸入EDF88中。這里，傳輸光信號由經EDF后面連接的第一WDM70輸入的激發電源第一次反向放大，然后經第一WDM70輸出給色散補償光纖(EDF)92。輸入第一WDM70的激發光信號是從光耦合器80按預定比例分配的信號。輸入DCF92的傳輸光信號，其色散損耗經過補償之后作為第二WDM72的一個輸入被輸入第二WDM72中，且由光耦合器80按預定比例分配之后作為第二WDM72的另一個輸入被輸入第二WDM72中。經第二WDM72的兩個輸入端輸入的傳輸光信號和激發光信號正向輸入給后EDF90，從而第二次得到放大然后輸出。經放大和輸出的傳輸光信號輸入后光隔離器76中，最后經輸出端接插件輸出。這里，接后分接頭78的光電二極管86監控著經放大和輸出的傳輸光信號。
綜上所述，本發明提供EDFA，其結構使其即使在雙泵激放大器中采用單泵激激光二極管也可以將發光信號放大成高輸出信號，提高輸出功率且可以設計出性能合乎用戶要求的放大器。此外，再加上色散補償光纖，因而補償了增益因色散損耗引起的下降，這是在高速傳輸網中應解決的問題。
因此，應該理解的是，本發明并不限于這里作為最佳實施例公開的個另實施例，更確切地說，本發明不局限于本說明書中所述的特殊實施例，但所附權利要求書中所述的例外。
權利要求
1.一種摻鉺光纖放大器，具有兩個輸出泵激功率的泵激源，從而可以按其交替或同時使用的情況雙向激發光信號，所述放大器的特征在于，它包括一個摻鉺光纖，用以接收泵激源輸入的激發光信號并放大輸入級輸入的傳輸光信號；一個正向波長劃分多路復用器，位于摻鉺光纖的前級，用以接收輸入的傳輸光信號和泵激源在兩輸入端輸入的激發光信號，并將兩信號正向輸入給摻鉺光纖；一個反向波長劃分多路復用器，位于摻鉺光纖的后級，用以將泵激源輸入來的激發光信號輸入給摻鉺光纖，接收摻鉺光纖放大過的傳輸光信號，并將其輸出給輸出級；和一個光耦合器，用以分離泵激源輸入來的激勵光信號，并將其輸入到正向或反向波長劃分多路復用器中。
2.如權利要求1所述的放大器，其特征在于，它還包括一個光隔離器，裝在正向波長劃分多路復用器的前級和反向波長劃分多路復用器的后級，供阻止傳播中的光回流；一個分接頭，位于正向光隔離器的前級和反向光隔離器的后級，用以按預定的比例分離傳輸的光信號，以檢測輸入的傳輸光信號的大小；和一個光電二極管，供接收從兩分接頭分離出來的監控光信號和檢測輸入的傳輸光信號的大小。
3.一種摻鉺光纖放大器，其兩個泵激源輸出泵激功率從而在兩個方向激發光信號以達到交替或同時使用的目的，其特征在于，它包括第一摻鉺光纖，用以接收泵激源輸入來的激勵光信號和反向放大從輸入級輸入的傳輸光信號；一個反向波長劃分多路復用器，位于摻鉺光纖的后級，用以將泵激源輸入來的激發光信號反向輸入給摻鉺光纖，并接收摻鉺光纖經放大的傳輸光信號，再將其輸出給下一級；一個色散補償光纖，位于反向波長劃分多路復用器后面，用以補償因傳輸光信號的色散特性引起的損耗；一個正向波長劃分多路復用器，位于色散補償光纖后級，用以接收輸入的傳輸光信號和泵激源在兩個輸入端輸入的激發信號，并將兩信號正向輸入第二摻鉺光纖中；和第二摻鉺光纖，位于正向波長劃分多路復用器后面，用以將傳輸的光信號連同輸入的激發光信號正向放大。
4.如權利要求3所述的放大器，其特征在于，它還包括一個光耦合器，裝在正向波長劃分多路復用器的前級和反向波長劃分多路復用器的后級，以便阻止傳播中的光回流；一個分接頭，位于正向光隔離器的前級和反向光隔離器的后級，用以按預定的比例分離傳輸的光信號，以便檢測輸入的傳輸光信號的大小；和一個光電二極管，用以接收兩分接頭分離出來的監控光信號和檢測輸入的傳輸光信號的大小。
全文摘要
一種摻鉺光纖放大器,包括:一個摻鉺光纖,供接收泵激源輸入來的激發光信號并放大傳輸光信號;一個正向波長劃分多路復用器,位于摻鉺光纖的前級,用以接收輸入的傳輸光信號和激發光信號,并將兩信號正向輸入摻鉺光纖中;一個反向波長劃分多路復用器,位于摻鉺光纖的后級,用以將泵激源輸入來的激發光信號反向輸入給摻鉺光纖,接收摻鉺光纖經放大的傳輸信號,并將其輸給輸出級;和一光耦合器,用以分離輸入的激發光信號并將其輸給波長劃分多路復用器。
文檔編號H04B10/13GK1175104SQ97115418
公開日1998年3月4日 申請日期1997年7月15日 優先權日1996年7月15日
發明者洪美英 申請人:三星電子株式會社