[实用新型]一种自由空间光纤放大器模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及光纤放大器模块领域，尤其涉及可在自由空间排列光学元件的光纤放大器模块领域。

背景技术

光纤放大器的出现，可视为光纤通信发展史上的重要里程碑。在光纤放大器出现之前，光纤通信的中继器无一例外地采用光——电——光变换方式，导致通信系统复杂化，进而导致系统的效率降低、造价提高及其他一些问题的出现。因此，长期以来人们一直致力于全光型中继器的研制，并先后推出多种光放大器，如：喇曼放大器、半导体光放大器、利用稀土掺杂的光纤放大器等。光纤放大器有高增益、高饱和输出功率及低噪声等特点，已成为光纤通信系统中的关键器件。

目前光纤放大器的基本结构单元按泵浦方式可以一般分为三种类型：如图1所示的前向泵浦、如图2所示的后向泵浦和如图3所示的双向泵浦。这三种类型的基本结构单元主要由两个光隔离器12、16，合波器或波分复用器件(即WDM)13(双向泵浦光纤放大器需要2个以上合波器或WDM)，增益光纤15，光滤波器17、泵浦光源14(双向泵浦需要2个泵浦光源)等组成。整个系统基本通过光纤熔接的方式来实现连接。

该结构的主要缺点如下：1、必须采用光纤熔接，熔接点多、成本高；2、整体结构复杂，可靠性低；3、插入损耗大，配置不灵活等。随着光纤网络不断复杂化及成本要求，人们迫切需要可以模块化集成及易扩展，成本低且可靠性高的光纤放大器。

发明内容

本实用新型的主要目的是提出一种无需光纤熔接就能在自由空间上组合光学元件以实现加载、合成、处理光放大器的信号光和泵浦光的光纤放大器模块。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：其基本单元包含单光纤准直器、消偏振分光滤波片或消偏振分光棱镜、光探测器、双光纤分波合波器件，输入信号光经单光纤准直器后，其部分光路在消偏振分光滤波片或消偏振分光棱镜内被分光后由光探测器接收，部分光路被偏转方向后输出，输出信号光和正向泵浦光通过双光纤分波合波器件同向输出到光纤放大器，实现光信号的正向泵浦放大。

当采用上述结构后，该光探测器用于监控输入、输出以及中间级光的强弱信息；该消偏振分光滤波片或消偏振分光棱镜，能实现光路的弯曲、偏转及信号光与泵浦光的合成，从而使各模块中各光学元件之间无需光纤熔接，输入信号光和泵浦光均能在自由空间中实现光信号的加载、合成和处理，从而有效减小光路的损耗和体积，使产品实现模块化，提高产品性能，降低成本。

当实现光信号的反向泵浦放大时，在消偏振分光滤波片或消偏振分光棱镜前设有光纤放大器，反向泵浦光双光纤分波合波器件后，在消偏振分光滤波片或消偏振分光棱镜内被偏转方向后输出，与输入信号光相反方向输出到光纤放大器，实现光信号的反向泵浦放大，形成的混合光束通过双光纤分波合波器件输出。

本实用新型还可采用一个N级基本单元输出的信号光作为N+1级基本单元的输入信号光，N≥1。这样，将基本单元通过适当的变化与组合，可以灵活的组成多重放大的自由空间光纤放大器模块，以满足用户的不同要求。

本实用新型可将N个基本单元置于一个或多个基片上，基片上设有输入信号光接口、输出信号光接口和泵浦光源接口。

本实用新型还可在消偏振分光滤波片或消偏振分光棱镜的面上镀有消偏振分光膜，在按任意比例实现分光的同时，减少偏振相关损耗。

本实用新型还可在光路中插入光隔离器，实现光隔离作用，减小系统各部分之间的干扰；在光路中插入增益平坦滤波片，使放大增益更平坦；在光路中插入偏振合波器，使泵浦效率更高；在光路中插入色散补偿器件，实现色散补偿。

综上所述，本实用新型采用在自由空间组合光学元件的方法实现加载、合成、处理光放大器的信号光和泵浦光，与现有技术相比，无需光纤熔接，消除分立元件断线的危险，具有体积小、成本低、插入损耗小、可靠性高、易于实现系统模块化、方便系统管理和优化等优点。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

图1是现有的光放大器之一的结构原理图；

图2是现有的光放大器之二的结构原理图；

图3是现有的光放大器之三的结构原理图；

图4是本实用新型的消偏振分光滤波片或消偏振分光棱镜的结构示意图；

图5是本实用新型的实施例1的结构示意图；

图6是本实用新型的实施例2结构示意图；

图7是本实用新型的实施例3的结构示意图；

具体实施方式