[发明专利]一种少模掺铒光纤放大器系统

说明书

本发明公开了一种少模掺铒光纤放大器系统，属于空分复用技术领域，其中，信号光经过可调谐衰减器和第一偏振控制器之后，耦合到光子灯笼的一个分支，如LP₀₁，该分支将信号转换成其支持的模式。泵浦光在经过第二偏振控制器之后，耦合到光子灯笼的LP_21a模式分支。模式选择光子灯笼将信号光和泵浦光复用成一路光信号，光信号通过第三偏振控制器后耦合到少模掺铒光纤之中。少模掺铒光纤由铒镱共掺双包层少模掺铒光纤与环形少模掺铒光纤熔接而成。在铒镱共掺双包层少模掺铒光纤中，镱离子的引入可以提高铒离子的掺杂浓度，使得在较短的光纤长度下实现较高的增益，而在环形少模掺铒光纤中，与基模LP₀₁模式相比，高阶模式的增益更高。

技术领域

本发明属于空分复用技术领域，更具体地，涉及一种少模掺铒光纤放大器系统。

背景技术

随着云计算、大数据分析和物联网的发展，人们对互联网传输容量的需求呈现爆发式增长。但现有的单模光纤通信系统的传输容量已经趋近香农极限，因此人们迫切需要开发新的信息传输维度，来满足日益增长的网络流量需求。在单模光纤的其他复用维度如：波分复用、时分复用、正交频分复用、码分复用等已经被充分利用的基础上，空分复用技术在高速大容量光纤通信系统中得到广泛关注并迅速发展。

空分复用技术包括芯分复用和模分复用，芯分复用是指利用多芯光纤的每一个纤芯作为独立的传输通道，进行信号的传输；而模分复用技术是利用少模光纤传输少量空间模式，将不同信道的信号加载到每一个模式上，利用模式的正交性，进行信号的传输。基于少模光纤的空分复用传输系统可以实现多个信道同时传输，使得传输容量成倍增长。采用少模光纤作为传输线的空分复用技术要实现长距离传输，少模掺铒光纤放大器是补偿少模传输系统传输损耗的关键器件。然而，在光放大的过程中，每个信号模式光场、泵浦光场、以及铒离子分布三者在光纤横截面的重叠不一致，导致不同模式在少模光纤中的放大所获得增益不相同，高差分模态增益会导致传输受限，因此在少模掺铒光纤放大器中最小化差分模态增益至关重要。

现有的减小少模掺铒光纤放大器差分模态增益的方法主要有两种：(1)调控泵浦模式配比。改变泵浦的模式，调整功率配比减小每个信号模式光场、泵浦光场以及铒离子分布三者的重叠因子的差异，实现模式间的增益均衡，但是这种方式只是通过改变泵浦光强的信息，均衡增益能力有限。(2)设计少模掺铒光纤的铒离子分布及折射率剖面。通过设计少模掺铒光纤的铒离子分布以及铒离子浓度，降低模式间重叠因子的差异；通过设计折射率剖面，可以调整光纤各种模式的模场分布，增大信号光与泵浦光的重叠积分因子，实现模式间的增益均衡。这种方式依赖于复杂掺铒光纤结构的设计，制造工艺较为复杂。这两种减小差分模态增益的方法的能力都有限，受到光强信息和工艺技术的限制，不能很好地实现模式间增益均衡。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种少模掺铒光纤放大器系统，其目的在于利用铒镱共掺双包层少模掺铒光纤与环形少模掺铒光纤熔接而成少模放大光纤，使得差分模态增益变小，增益得到均衡。由于环形少模掺铒光纤中的铒离子分布使得高阶模式比LP01模式的增益更高，从而导致差分模态增益较大，信号可能中断，而铒镱共掺双包层少模光纤中镱离子的引入使得铒离子的掺杂浓度得以提高，从而在较短的光纤长度下实现较高的增益，LP01模式与掺杂区域的重叠部分最大，与高阶模式相比获得的增益也多。由此解决现有技术无法实现模式间的增益均衡的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种少模掺铒光纤放大器系统，包括：

信号光源，用于产生包括多个波长的信号光；

第一偏振控制器，设置在所述信号光的出射光路上，用于确保所述信号光的纯度；

多个光学隔离器，设置在所述第一偏振控制器的输出光路上，用于对所述第一偏振控制器输出的信号光中各个模式光分别单向通过；

泵浦光源，用于产生泵浦光；