[发明专利]多波段稀土掺杂光纤放大器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种多波段稀土掺杂光纤放大器，适用于光纤通信系统和网络。

背景技术：

近年来，密集波分复用(DWDM)技术由于其卓越的优点而受到专家学者的高度重视，它能有效地利用光纤的带宽实现大容量、长距离光纤通信，能在用户分配系统中增加业务数量。在这些DWDM技术的应用中，为实现多波长和超长距离传输，需要较大的带宽和多个放大器的级联。与半导体光放大器相比，技术日益成熟的稀土掺杂光纤放大器具有增益高、带宽宽、噪声低、增益特性对光偏振状态不敏感、对数据速率以及格式透明且在多路系统中信道交叉串扰可忽略等优点而受到国内外专家学者的重视。目前，国内外所研究的稀土掺杂光纤放大器大多集中在掺铒光纤放大器(EDFA)上。加拿大AFC公司的杨丹丹(CN1233868A，高效带宽加倍及增益整平石英光纤放大器)和美国朗讯公司的Atol Kumar Srtvas-tava等(US6049417，Wideband Optical Amplifier)对宽带掺铒光纤放大器先后进行了研究。前者提出采用掺铒石英光纤和两波段(C波段和L波段)分带结构可以实现80nm带宽(1530nm-1610nm)的平坦放大，后者提出采用掺铒石英光纤和三波段(S波段：1510-1525nm，M波段：1525-1565nm和L波段：1565-1610nm)分带结构可以实现100nm带宽的平坦放大，这些方法对于充分挖掘掺铒光纤的潜在带宽方面发挥了积极作用。另外，目前，用多波长泵浦结构，拉曼光纤放大器平坦带宽可以达到120nm。

随着用户对带宽的日益需求，光纤通信正在向着高速率高带宽的方向发展，无水峰的石英光纤已研制成功(如LUCENT的AllWave光纤)，不久将会投入商用。无水峰的石英光纤的低损耗带宽为400nm(1250-1650nm)，覆盖了第二、第三、第四和第五个通信窗口。然而，目前发明的光纤放大器的最大平坦带宽只有120nm，其带宽还不到全波光纤可利用带宽的三分之一。因此，研究带宽更宽的超宽带光纤放大器成为近期密集波分复用技术的研究主题。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种多波段稀土掺杂光纤放大器，将掺铒光纤、掺铥光纤和掺镨光纤结合使用，具有更宽的带宽，使全波光纤的低损耗窗口可以得到充分利用。

为了实现这样的目的，本发明设计的多波段稀土掺杂光纤放大器包括三个信号传输及放大臂，一对波带复用/解复用器、三个稀土离子掺杂光纤放大器、增益平坦滤波器和一对输入输出隔离器。三个信号传输及放大臂中，一个放大臂用于传输并放大1280-1400nm波长范围的超短波长信号，第二个用于传输并放大1400-1530nm波长范围的短波长信号，第三个用于传输并放大1530-1620nm波长范围的C波段和L波段信号。波带解复用器用于将1280-1620nm波长范围的输入光信号解复用为上述三个波带，分别经三个稀土离子掺杂光纤放大器放大后，再经波带复用器耦合入输出光纤。放大器输出端设置一个增益平坦滤波器，用于平坦从波带复用器输出的增益谱和滤除1280-1620nm波长范围之外的噪声。

本发明采用的三个稀土离子掺杂光纤放大器分别为掺铒光纤放大器、掺铥光纤放大器和掺镨光纤放大器，由于掺铒光纤、掺铥光纤和掺镨光纤的发射谱分别覆盖1450-1650nm，1350-1550nm和1250-1450nm波长范围，其整个发射范围覆盖了全波光纤的所有低损耗窗口。本发明结合使用以上三种稀土掺杂光纤，设计出340nm带宽的多波段稀土掺杂光纤放大器。本发明的放大器使全波光纤的低损耗窗口可以得到充分利用。

附图说明：

图1为本发明的多波段光纤放大器的结构示意图。

图1中，ISO为隔离器，WBMU为波带复用器，WBDMU为波带解复用器，EDFA为掺铒光纤放大器，TDFA为掺铥光纤放大器，PDFA为掺镨光纤放大器，GFF为增益平坦滤波器。

图2为图1中稀土离子掺杂光纤放大器的泵浦结构示意图。

图2中，REDF为稀土离子(铒离子、铥离子或镨离子)掺杂光纤；WDM为泵浦与信号耦合器；LD为半导体激光器。

图3为掺铒光纤、掺铥光纤和掺镨光纤的发射谱组合。

图4为经波带复用器复用后的增益谱。

图5为多波段光纤放大器输出端经过增益平坦滤波器的增益谱。

具体实施方式：

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。