[实用新型]采用相移光栅提高光纤参量放大器增益的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高增益光纤参量放大器，尤其是一种采用相移光栅实现增益提高的光纤参量放大器，适用于光纤通信和非线性光纤光学领域。 

背景技术

随着互联网数据业务的增多，光纤通信因其宽带、低损耗、抗电磁干扰等特点成为现在通信网络的主干，而能够实现全光信号放大技术的光放大器是光纤通信系统中的重要器件之一。其中，光纤参量放大器因为具有高增益带宽、高增益水平、饱和输出功率、高相敏特性以及多路任意波长信号同时放大的能力，受到了越来越多的关注，被认为是适合未来密集波分复用系统中最具前途的全光放大技术。提高增益是研究放大器的重要指标，因此，研究提高光纤参量放大器的增益成为极有吸引力的热点。 

就目前的研究进展而言，主要是通过让泵浦光波长工作在光纤的零色散波长附近以及采用几段高非线性光纤级联实现色散补偿等方式来提高光纤参量放大器的增益。但是，根据光纤通信系统的相应需要，也希望泵浦光波长工作在远离光纤的零色散波长，在一个相对大的波长范围内同样实现增益的提高。 

实用新型内容

鉴于以上陈述的已有技术的不足，本实用新型的目的是提出一种采用相移光栅来提高光纤参量放大器增益的装置，在泵浦光波长和光纤零色散波长间隔为一个相对大的波长范围下，采用相移光栅插入在两段高非线性光纤间实现光纤参量放大器增益的提高。

本实用新型的目的是通过如下手段来实现的。 

采用相移光栅提高光纤参量放大器增益的装置，由外腔激光器ECL、相位调制器PM、掺铒光纤放大器EDFA、偏振控制器PC、耦合器OC、相移光栅PS-FBG、高非线性光纤HNLF和光谱分析仪OSA构成，具体如下：外腔激光器ECL1用于产生泵浦光Pump1，外腔激光器ECL2用于产生泵浦光Pump2，外腔激光器ECL3用于产生信号光Signal，相位调制器PM1和PM2用于调制泵浦光Pump1和Pump2的相位，掺铒光纤放大器EDFA1和EDFA2用于放大两个泵浦光功率，偏振控制器PC1、PC2和PC3用于调整泵浦光Pump1、Pump2和信号光Signal的偏振状态，偏振控制器PC1和PC2的输出连接耦合器OC1，耦合器OC1的输出和偏振控制器PC3的输出连接耦合器OC2，耦合器OC2的输出依次连接高非线性光纤HNLF1，相移光栅PS-FBG，高非线性光纤HNLF2，光谱分析仪OSA1和OSA2，本实用新型采用相移光栅补偿相位失配实现光纤参量放大器增益的提高。 

经过如上的设计后，利用一个相移光栅反射部分闲频光并对闲频光产生相应相移，调整了两个泵浦光、信号光和闲频光之间的相位失配参数，进而补偿了第一段光纤参量过程中的相位失配，提高了光纤参量放大器的增益并同时提高了泵浦光向信号光的能量转换效率。本实用新型具有如下优点：只需根据反射率和相移的需要来选择相应的光栅长度和相对折射率的相移光栅，就可以有效地提高光纤参量放大器的增益，本装置简单容易实现，提高了光纤参量放大器的能量转换效率和系统灵活性。 

附图说明

图1为本实用新型方案的系统框图。 

图2为相移光栅的结构示意图，其中个为光栅周期，phase shift为相移。 

图3为π相移时相移光栅的(a)反射谱和(b)相移示意图。 

图4为两个泵浦光、闲频光和信号光的功率随光纤长度变化的示意图，其中实线为引入相移光栅的，点线为无相移光栅的。 

图5为信号光增益随光纤长度变化的关系示意图，其中实线为引入相移光栅的，点线为无相移光栅的。 

图6为光栅插入损耗和信号光增益的关系示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施作进一步的描述。 

如图1所示，本实用新型装置，由外腔激光器ECL、相位调制器PM、掺铒光纤放大器EDFA、偏振控制器PC、耦合器OC、相移光栅PS-FBG、高非线性光纤HNLF和光谱分析仪OSA构成。相移光栅因其体积小、成本低和插入损耗低等优点在光纤通信与传感领域中的窄带滤波、波分复用/解复用、相移控制以及掺铒光纤增益平坦等方面有着广阔的应用前景。