專利名稱：增益平整光纖放大器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及一種光通信系統(tǒng)，更特別地，本發(fā)明涉及一種設置在光通信系統(tǒng)中的光傳輸塊和光接收塊之間的光纖放大器。
包含在光纖中的稀土元素是Er(鉺)、Pr(鐠)或Yb(鐿)其中之一，和通過使用受激發(fā)射過程獲得使用稀土元素摻雜的光纖的光放大。特別地，通過泵浦激光提供的泵浦光，泵浦在稀土元素摻雜的光纖中包含的離子稀土元素并且通過抽運離子的受激發(fā)射過程放大入射到稀土元素摻雜的光纖中的光信號。目前，被廣泛地用于光通信系統(tǒng)中的方法之一的WDM(波分復用)傳輸系統(tǒng)，使用1550nm波長帶(大約為1530到1550nm)作為信號波段。在這種類型的傳輸中，摻鉺光纖放大器最好是用于放大1550nm波段的光信號。
最近的WDM(波分復用)技術的發(fā)展如今以使由多個波長組成的光信號可以通過單一的傳輸線進行傳輸。對于長距離的傳輸，在光傳輸線上安裝更多的光纖放大器，以降低衰減效果。然而，摻鉺光纖放大器的放大程度因光信號的不同波長而不同。如果不同的光信號放大程度取決于光信號，則盡管輸入信號電平相同，輸出的信號電平也可能不同。這意味著在一些情況中，接收端不能從每個信道探測信號。此外，當使用多個光纖放大器時，到達接收方的光信號的輸出信號電平偏差變得更嚴重。為了解決這一問題，光纖放大器設置有增益平整裝置。


圖1是根據有關技術一個實施例的增益光纖放大器100的配置圖。如圖所示，在先技術中的光纖放大器包括第一和第二放大塊110和120，和置于第一和第二放大塊110和120之間的增益平整裝置130。
第一放大塊110放大傳輸中的輸入光信號，且該放大塊110包括第一泵浦光源111；將來自第一泵浦光源111的輸出的泵浦光與輸入光信號組合的第一WSC(波長選擇耦合器)113；由通過第一WSC113輸入的泵浦光泵浦的、以放大光信號并輸出放大信號的第一EDF(摻鉺光纖)115。對于泵浦光源來說，使用了輸出具有波長范圍為980nm到1480nm的泵浦光的激光二極管。
增益平整裝置130具有兩個串聯的增益平整濾波器131和133，用于平整從第一放大塊110輸出的光信號的增益。通常使用的增益平整濾波器131和133是光纖柵極濾波器或電介質濾波器。然而，使用電介質濾波器是更好的，因為光纖柵極濾波器在溫度或濕度的任何改變中，會表現出性能的不一致性。
通常，根據典型光纖放大器的波長，光信號的放大偏差大約為5到6dB。為了解決這一放大偏差問題，將具有每波長5到6dB的插入損失寬度的增益濾波器插入到放大輸出端。然而，由于這種均衡是通過降低放大的光信號的強度獲得的，所以這種方法降低了光纖放大器的放大效率。因此，為了提高光纖放大器的放大效率，使用兩個光纖放大器，和將具有每波長的插入損失寬度大于7dB的增益濾波器插入到這兩個放大器中。由于有限的敷層技術，很難生產出一種具有每波長的損失寬度大于7dB的介質濾波器。作為選擇，串聯兩個增益平整濾波器131和133，如圖1所示，以增加總的損失寬度，從而確保每波長光信號的增益均衡率。
第二放大塊120放大通過增益平整裝置130傳輸的光信號，并輸出放大的信號。這里，第二放大器120可以包括一個單獨的泵浦光源，以產生象第一放大塊110的泵浦光。如圖1所示，通過第二波長選擇耦合器121，將從第一放大塊110輸出的放大信號與剩余的泵浦光分離，獲得用于第二放大塊120的泵浦光并循環(huán)該泵浦光。這些通過第二波長選擇耦合器121分離的剩余泵浦光和從增益平整裝置130輸出的光信號通過第三波長選擇耦合器123結合在一起，然后輸入到第二摻鉺光纖125。第二摻鉺光纖125放大由泵浦光泵浦、并通過第三波長選擇耦合器123輸入的輸入光信號，并最后向光傳輸線輸出放大的信號。
同時，第一、第二和第三光隔離器101、103和105分別安裝在第一放大塊110的輸入端，第一放大塊110和增益平整裝置130之間，和第二放大塊120的輸出端，以阻止在光信號行進方向的相反方向上傳輸的光信號或ASE(放大的自發(fā)發(fā)射)。更特別地，在第二放大塊120中產生、并行進到第一放大塊110中的ASE可以使在第一放大塊110中放大的光信號失真。此外，在第一放大塊110中產生的ASE向著與光信號傳輸方向相反的方向行進時，可以使光傳輸線上的任意一個光信號失真。因此，必須使用從第一到第三光隔離器101、103和105，以防止增益平整光纖放大器100的光信號的失真。所以，為了保證一定的平整率，在先技術中的光纖放大器使用了兩個電介質濾波器作為增益平整濾波器，結果是增加了光元件的數量，同時也增加了制造和生產成本。
根據本發(fā)明的一個方面，提供一種增益平整光纖放大器，包括安裝有循環(huán)器的增益平整裝置，用于通過第一端口接收光信號，信號由預定的放大器進行放大以及放大的光信號輸出到第二端口，并用于改變從第二端口輸出的光信號的方向，并將光信號輸出到第三端口；反射器，用于反射從循環(huán)器的第二端口輸出的光信號和改變信號的方向到循環(huán)器；在循環(huán)器和反射器之間的增益平整濾波器，用于平整從循環(huán)器的第二端口輸出的光信號和改變方向到循環(huán)器的光信號的增益；和用于放大循環(huán)器的第三端口輸出的光信號的放大塊。
本發(fā)明的另一方面提供了一種增益平整光纖放大器，包括安裝有循環(huán)器的增益平整裝置，用于接收通過第一端口的光信號，由預定的放大器對信號進行放大以及放大的光信號輸出到第二端口，并接收從第二端口輸出的、相反方向的光信號，并將光信號輸出到第三端口；反射器，用于反射從循環(huán)器第二端口輸出的光信號和改變信號的方向到循環(huán)器；在循環(huán)器和反射器之間的增益平整濾波器，用于平整從循環(huán)器的第二端口輸出的光信號和改變方向到循環(huán)器的光信號的增益；和在循環(huán)器和增益平整濾波器之間、用于放大光信號的放大塊。
圖1是描述根據在先技術的一個實施例的增益平整光纖放大器的圖；圖2是描述根據本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例的增益平整光纖放大器的圖；圖3是描述根據本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例的增益平整光纖放大器的圖；圖4是描述根據本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例的增益平整光纖放大器的圖。
圖2示出根據本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的增益平整光纖放大器200的圖。如圖中所示，增益平整光纖放大器200包括第一和第二放大塊210和220，設置在第一和第二放大塊210和220之間的增益平整裝置230。
第一放大塊210包括用于產生泵浦光的第一泵浦光源211；用于耦合傳輸中的光信號和泵浦光的第一波長選擇耦合器213；第一摻鉺光纖215，用于放大通過第一波長選擇耦合器213由泵浦光泵浦之后輸入的光信號，并輸出放大的光信號。通過第一摻鉺光纖215輸出的放大的光信號輸入到增益平整裝置230。這里，第一光頻隔離器201安裝在第一放大塊210的輸入端，以阻止來自第一放大塊210的任何反向流的ASE。
增益平整裝置230包括用于通過第一端口接收光信號的循環(huán)器23 1，其中由第一放大塊210放大的信號輸出到第二端口。循環(huán)器231接收通過第二端口輸出的增益平整光信號，并將這些光信號輸出到第三端口。裝置230還包括反射器235，用于反射通過循環(huán)器231的第二端口輸出的光信號，并用于改變這些信號的方向到循環(huán)器231；和設置在循環(huán)器231和反射器235之間的增益平整濾波器233，用于平整從循環(huán)器231的第二端口輸出的光信號和改變方向并返回到循環(huán)器231的光信號的增益。因此，最初輸入到循環(huán)器231的光信號通過第二端口輸出，然后通過增益平整濾波器233進行增益平整。此后，光信號由反射器235反射，且通過增益平整濾波器233再次返回到循環(huán)器231。這樣，通過僅使用一個增益平整濾波器，光信號被增益平整了兩次。注意循環(huán)器231也用做光隔離器，以阻止從第二放大塊220到第一放大塊210的反向流ASE。
第二放大塊220包括用于產生泵浦光的第二泵浦光源221；第二波長選擇耦合器223，用于耦合從增益平整裝置230輸出的平整的光信號和由第二泵浦光源221產生的泵浦光；和第二摻鉺光纖225，用于放大由泵浦光泵浦之后通過第二波長選擇耦合器223的光信號，并將放大的光信號輸出。注意，第二光隔離器203安裝在從第二放大塊220輸出的光信號的輸出端一邊，由此防止從第二放大塊220輸出的光信號以相反的方向反射回第二放大塊220中。對于第二放大塊220的泵浦光源來說，泵浦光可以與第一放大塊210輸出的光信號和通過分離波長選擇耦合器(未示出)的泵浦光分離開，然后輸入到第二波長選擇耦合器223。因此，由于反射器235在相反的方向反射光信號，增益平整光纖放大器200使得光信號通過增益平整濾波器233兩次。
圖3示出根據本發(fā)明第二實施例的增益平整光纖放大器300的圖。如圖所示，增益平整光纖放大器300包括增益平整裝置310和放大塊320。
增益平整裝置310包括循環(huán)器311，用于接收通過第一端口傳輸的光信號，并輸出該信號到第二端口，并發(fā)送通過第二端口輸出到第三端口的放大的、增益平整的光信號；反射器315，用于反射通過循環(huán)器311的第二端口輸出的光信號并改變反射的信號方向到循環(huán)器311中；和設置在循環(huán)器311和反射器315之間的增益平整濾波器313，用于平整從循環(huán)器311第二端口輸出的光信號的增益和將這些信號的方向改變回到循環(huán)器311。增益平整光纖放大器300的放大塊320設置在循環(huán)器311和增益平整濾波器313之間。這樣，通過循環(huán)器311第一個端口輸入的光信號通過第二個端口輸出，并由放大塊320放大，然后，輸入到增益平整濾波器313，以進行平整。此后，平整的信號由反射器315反射，并通過行進到增益平整濾波器313和放大塊320進行增益平整和放大。注意，信號是反射回循環(huán)器311的，并通過循環(huán)器311的第三端口在輸出端輸出。循環(huán)器311用做光隔離器，用來阻止從放大塊320到第一端口一邊的光傳輸線的反向流ASE，和從循環(huán)器311第三端口一邊上的光傳輸線到放大塊320的反向流ASE。
放大塊320包括用于產生泵浦光的泵浦光源321；波長選擇耦合器323，用于耦合通過循環(huán)器311第二端口輸出的光信號和由泵浦光源321產生的泵浦光；和摻鉺光纖325，用于放大在被泵浦光泵浦之后、通過波長選擇耦合器323輸入的光信號。在通過增益平整濾波器313時，平整由摻鉺光纖325放大的光信號，然后由反射器315反射。通過增益平整濾波器313和放大塊320的信號被分別增益平整和放大，隨后，這些信號的方向改變回循環(huán)器311。因此，發(fā)明的增益平整光纖放大器300通過使用反射器315使信號通過放大塊320和增益平整濾波器313兩次。
圖4示出根據本發(fā)明第三優(yōu)選實施例的增益平整光纖放大器。如圖所示，增益平整光纖放大器400包括第一放大塊410、增益平整裝置420和第二放大塊430。
第一放大塊410包括用于產生泵浦光的第一泵浦光源411，第一波長選擇耦合器413，用于耦合輸入的光信號和由第一泵浦光源411產生的泵浦光；和第一摻鉺光纖415，用于放大在被泵浦光泵浦之后、通過第一波長選擇耦合器413輸入的光信號。由第一摻鉺光纖415輸出的光信號輸入到增益平整裝置420。注意第一光隔離器401安裝在第一放大塊410的輸入端，以阻止來自第一放大塊410的任何反向流ASE。
增益平整裝置420包括循環(huán)器421，用于通過第一端口接收由第一放大塊410放大的光信號，并輸出該信號到第二端口，并接收從第二端口輸出的增益平整的光信號，并將它們輸出到第三端口；反射器425，用于將通過循環(huán)器421的第二端口輸出的光信號反射回循環(huán)器421；設置在循環(huán)器421和反射器425之間的增益平整濾波器423，用于平整從循環(huán)器421第二端口輸出的光信號和方向改變回循環(huán)器421的光信號的增益；和設置在循環(huán)器421和增益平整濾波器423之間的用于放大光信號的第二放大塊430。通過循環(huán)器421第一個端口輸入的光信號通過第二個端口輸出，并由第二放大塊430放大，然后，在信號輸入到增益平整濾波器423，以被平整之后，這些信號由反射器425反射，并發(fā)送回增益平整濾波器423和第二放大塊430，以用于另一個平整和放大處理。這些平整和放大的信號最終回送給循環(huán)器421，并通過循環(huán)器421的第三端口輸出。循環(huán)器421用做光隔離器，阻止通過第一端口從第二放大塊430到第一放大塊410的反向流ASE，和阻止從第三端口的光傳輸線上到第二放大塊430的反向流動的光信號或ASE。
第二放大塊430包括用于提供泵浦光的第三波長選擇耦合器433和第二摻鉺光纖435。雖然，具有類似第一放大塊410的配置的第二放大塊430可以具有用于泵浦第二摻鉺光纖435的獨立的泵浦光源。在由第一放大塊410執(zhí)行過放大處理之后，通過使用第二波長選擇耦合器431，由分離在第一放大塊410的輸出端的剩余的泵浦光獲得用于第二放大塊430的泵浦光。然后，分離的光輸入到第三波長選擇耦合器433。第二摻鉺光纖435由通過第三波長選擇耦合器433輸入的泵浦光泵浦，及放大的光信號輸入到增益平整濾波器423中。此外，第二放大塊430放大通過增益平整濾波器423已經由反射器425在相反方向反射的光信號，并將它們的方向改變回到循環(huán)器421。
這種結構的增益平整光纖放大器400使得一個放大塊430和一個增益平整濾波器423用做兩個放大塊和兩個增益平整濾波器成為可能，因為通過循環(huán)器421的第二端口輸出的光信號由反射器425反射，由此可以使這些信號在操作過程中通過第二放大塊430和增益平整濾波器423兩次。
總之，根據本發(fā)明的增益平整光纖放大器具有設置在光循環(huán)器和反射器之間的增益平整濾波器，通過反射器，一個電介質濾波器足以用做增益平整濾波器，這與使用兩個電介質濾波器作為增益平整濾波器的常規(guī)光纖放大器相比較，可以提高放大器的可靠性和增益平整率。此外，當放大塊附加地安裝在光循環(huán)器和反射器之間時，即在光循環(huán)器和反射器之間的一個增益平整濾波器和一個放大塊---它的效率提高了一倍，就像安裝了兩個增益平整濾波器和放大塊。因此，由于本發(fā)明的增益平整光纖放大器提高了放大器的可靠性，所以本發(fā)明具有經濟意義的益處。
雖然參考一些優(yōu)選實施例，示出并描述了本發(fā)明，但是本領域的普通技術人員應該明白本發(fā)明會有形式和細節(jié)上的各種更改，而不會偏離本發(fā)明所附的權利要求的精神和范圍。
權利要求
1.一種增益平整光纖放大器，包括用于放大輸入光信號的第一放大塊；耦合的增益平整塊，以從第一放大塊中接收輸出信號；所述增益平整塊包括具有第一端口、第二端口和第三端口的循環(huán)器，用于通過第一端口接收光信號，通過第二端口輸出放大的輸入光信號，和改變行進的光信號的方向使之以相反方向到第三端口；用于將從第二端口輸出的光信號反射回循環(huán)器的反射器；和設置在循環(huán)器和反射器之間的增益平整濾波器，用于平整從循環(huán)器的第二端口輸出的光信號和以相反方向行進的光信號的增益；和第二放大塊，用于放大從循環(huán)器第三端口輸出的光信號。
2.如權利要求1所述的光纖放大器，其特征在于第一放大塊還包括第一泵浦光源，用于將第一泵浦光源的輸出與輸入的光信號組合的第一波長耦合器，和用于放大組合的輸出的第一摻鉺光纖。
3.如權利要求2所述的光纖放大器，其特征在于第一泵浦光源包括輸出具有波長范圍為980nm到1480nm的泵浦光的激光二極管。
4.如權利要求1所述的光纖放大器，其特征在于第二放大塊還包括第二泵浦光源，用于將第二泵浦光源的輸出與輸入光信號組合的第二波長耦合器，和用于放大組合的輸出的第二摻鉺光纖。
5.如權利要求4所述的光放大器，其特征在于第二泵浦光源包括輸出具有波長范圍為980nm到1480nm的泵浦光的激光二極管。
6.一種增益平整光纖放大器，包括用于接收放大的光信號的增益平整塊；所述增益平整塊包括具有第一端口、第二端口和第三端口的循環(huán)器，用于通過第一端口接收光信號，通過第二端口輸出放大的輸入光信號，和改變行進的光信號的方向使之以相反方向到第三端口；用于將從第二端口輸出的光信號反射回循環(huán)器的反射器；和設置在循環(huán)器和反射器之間的增益平整濾波器，用于平整從循環(huán)器的第二端口輸出的光信號和以相反方向行進的光信號的增益；和設置在循環(huán)器和增益平整濾波器之間的放大塊，用于放大在此接收的光信號。
7.如權利要求6所述的光纖放大器，其特征在于放大塊還包括泵浦光源，用于將泵浦光源的輸出與輸入的光信號組合的第一波長耦合器，和用于放大組合的輸出以產生放大的光信號的第一摻鉺光纖。
8.如權利要求7所述的光纖放大器，其特征在于泵浦光源包括輸出具有波長范圍為980nm到1480nm的泵浦光的激光二極管。
全文摘要
公開一種增益平整光纖放大器，包括用于接收光信號通過第一端口的光信號的循環(huán)器，由預定放大器放大的信號輸出到第二端口，并用于接收通過第二端口以相反方向行進到第三端口的光信號；反射器，用于反射通過循環(huán)器的第二端口輸出的光信號，和用于將這些信號反射回循環(huán)器；和設置在循環(huán)器和反射器之間的增益平整濾波器，用于平整從循環(huán)器的第二端口輸出的光信號和反射回循環(huán)器的光信號的增益。
文檔編號H04B10/17GK1445599SQ0215782
公開日2003年10月1日 申請日期2002年12月18日 優(yōu)先權日2002年3月19日
發(fā)明者黃星澤 申請人:三星電子株式會社