[发明专利]一种基于级联结构的提高光纤参量放大器增益的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种单泵浦光纤参量放大器，尤其涉及一种采用标准G.652单模光纤与高非线性光纤级联实现增益提高的单泵浦光纤参量放大器，适用于光纤通信和非线性光纤光学领域。

背景技术

光纤通信系统因其宽带、低损耗等特点，构成了现代通信网络的主干。其中，波分复用技术能充分地利用光纤的传输带宽，是用于骨干网配置的首选方案；波分复用技术实现了高速的数据传输，但是同时伴随着数据传输的衰减问题，因此光放大技术是波分复用光纤传输系统的关键技术之一。而直接对光信号进行放大的全光放大器能够同时对多个波长进行放大，是光放大器研究发展的趋势。基于四波混频效应实现信号放大的光纤参量放大器具有可对任意波长的信号进行放大、对信号的比特率和调制格式完全透明、大带宽、高相敏特性、产生闲频带等显著优点，被认为是最适合未来超长距离密集波分复用系统和全光网络的最具前途的光放大技术。提高放大器的增益特性是研究放大器的重要指标，因此，如何提高光纤参量放大器的增益特性成为研究光放大器的重要目标。

申请号为CN200610147217.0的中国专利申请提供了一种两级光纤级联的双泵浦宽带光纤参量放大器，由两个泵浦激光器、泵浦耦合器、信号激光器、信号耦合器、波分复用器及依次级联的两级高非线性光纤构成。上述专利采用两段色散系数不同的高非线性光纤的级联，利用两个高非线性光纤色散参数的不同补偿光纤参量放大过程的相位失配来优化系统增益，但是双泵浦光纤参量放大器的系统结构较单泵浦光纤参量放大器的复杂。文章“级联光纤参量放大器带宽拓展的理论研究(李建平等，《中国激光》2009年第8期第36卷，第2052-2056页)”里采用了在色散位移光纤之间周期性插入单模光纤的级联结构，但是色散位移光纤较高非线性光纤的非线性系数低很多，相同条件下需要更长的色散位移光纤来实现信号光的增益提高。

发明内容

本发明在于对现有技术的不足，提出一种采用当今世界上用量最大(约占用纤总量的70％)且低成本的标准G.652单模光纤与高非线性光纤级联的方式实现增益提高的单泵浦光纤参量放大器系统，在两段除光纤长度不同而其他非线性系数、零色散波长、色散斜率的光纤参数都相同的高非线性光纤之间连接标准G.652单模光纤，补偿光纤参量放大过程中的相位失配，实现单泵浦光纤参量放大器增益的提高。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术装置：

一种基于级联结构的提高光纤参量放大器增益的装置，由信号激光器、泵浦激光器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、光耦合器、第一高非线性光纤、标准G.652单模光纤、第二高非线性光纤和光谱分析仪构成；具体如下：信号激光器产生的信号光和泵浦激光器产生的泵浦光分别经第一偏振控制器和第二偏振控制器调整其偏振态后，经光耦合器耦合进入第一高非线性光纤上，接着连接到标准G.652单模光纤上，通过单模光纤的色散参数的不同补偿光纤参量放大过程中的相位失配，再连接到第二高非线性光纤上，实现对信号光的进一步放大，然后由光谱分析仪分析系统信号光功率的变化。

经过如上的设计，在高非线性光纤之间连接标准G.652单模光纤，补偿了光纤参量放大过程中的相位失配，调整了泵浦光、信号光和闲频光之间的相对相位关系，进而提高了光纤参量放大器的增益。

本发明具有如下优点：在两段高非线性光纤除光纤长度不同而其他光纤参数都相同的条件下，采用最常用和低成本的标准G.652单模光纤与高非线性光纤级联的方案补偿光纤参量过程的相位失配，有效地提高了光纤参量放大器的增益，本发明结构简单容易实现，提高了光纤参量放大器的增益特性和系统灵活性。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为(a)泵浦光功率、(b)闲频光功率、(c)信号光功率和(d)sinθ随光纤长度变化的示意图，其中实线为采用标准G.652单模光纤级联装置的变化，点线为没有采用标准G.652单模光纤级联的装置的变化。

图3为泵浦光向信号光和闲频光的能量转换效率随光纤长度变化的关系示意图，其中实线为采用标准G.652单模光纤级联装置的能量转换效率，点线为没有采用标准G.652单模光纤级联装置的能量转换效率。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例对本发明做进一步的描述。

如图1所示，本发明系统由信号激光器、泵浦激光器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、光耦合器、第一高非线性光纤、标准G.652单模光纤、第二高非线性光纤和光谱分析仪构成。