[发明专利]带有激励功率反射的低噪音光纤放大器

说明书

本发明涉及一种用于光纤电信系统的光纤放大器，更特别地涉及一种具有高效率的光前置放大器，即关系到输入激励功率的增益，并且是低噪音值的。

在远通讯线路领域，近来已经引入了输入有调制光信号的光导纤维，尤其是由于这样一个事实即光导纤维能够以很低的衰减传输信号到远距离，所以上述光纤系统是很方便的。

为了进一步增加信号的传输距离，光纤放大器已经是众所周知的，它是一段所谓叫“有源”（ac-tive）光纤其内馈入了波长低于信号能量波长的光“激励”（pumping）能量，这个激励能量在有源纤维内导致其内存在的掺杂剂跃变（transition）到激光发射状态;具有相对于上述激光发射状态波长的信号的出现导致掺杂剂原子从受激状态到基态的衰减，这关联到与信号相一致的光发射，从而导致放大作用的产生。

上述光纤放大器能在不依靠电装置的情况下在光纤内完成信号放大，此电装置需要将信号从光转换成电，并且加以放大，然后再转换成光信号，从而引入电装置的所有限制，特别是限制了传输频率。

对于其操作，光纤放大器需要一特殊波长的泵浦光源，此波长低于所传输信号的波长，该泵浦光通过一个分色光耦合器或光纤多路转换器而被引进到载有信号的光纤里，并且有源光纤内漫射，其光能在这段光纤长度内有增加的衰减，这主要是由于将能量传给了掺合剂进入激光发射状态。

因此决定放大器增益的光泵浦功率在有源光纤内渐渐降低，因此有源光纤参数的利用在此长度内愈加降低。

能够达到一定的放大增益，有源光纤各个部分所需要的最小光功率被定为门限功率，高于它可以发生密度转换，即处在激光发射状态的原子数量比基态的要多，因此，信号光子能够导致从激光发射状态到光发射基态跃变，因而产生了增益。

反之，当光功率低于门限功率时，在基态的原子数量是较高的，并且信号光子通过它们自己本身很可能产生向激发状态的跃迁，因此发生信号衰减，而不是有一增益。

由于存在着定义为“噪音”的与信号无关的光发射就有从激光状态到基态的自发衰减的可能性，在低增益的场合，即泵浦功率略微的高于门限功率时，则存在一削弱传输质量的低噪比。事实上，当泵浦功率值接近于门限功率时，即在降低密度转换的条件下，相对于受激跃逆产生增益的情况，大量原子属于自发衰减，因此导致了信噪比的恶比。

基于这种现象，有源光纤被选择的比在其末端可产生门限功率的长度要短。

然而，在这种方式中，部分泵浦功率未被使用，因此限制了放大器效率，此外，由于该功率在放大器后面的传输光纤里扩散，因此导致许多缺点，特别是当所描述的放大器是在传输线路端部的前置放大器，此传输线路被连接接收装置时。

因此实现具有降低“噪音值”的光纤放大器是必要的。即：具有最大输出信噪比和能消除放大器输出的来利用激励功率的光放大器。

因此，本发明的目的在于提供一个光纤有源光纤放大器，正象以上所描述的那样，相对于激励功率，具有高效率并能达到有源光纤的最大利用，在其整个长度上基本地保持激励功率恒定，并且同时避免激励光的传播到有源光纤本身以外。

因此，本发明的一个目的为提供一个适于在光纤电信系统内被连接于光导光纤的有源光纤型光导放大器，此放大器包括一段含有激光发射物质的有源光导纤维，并且易于被连接到电信光导纤维上，接收传输波长的光，进一步该放大器从低于传输波长的激励波长光源馈入光能，该泵浦光能够在有源光纤里被吸收，其特征为：有源光纤具有一长度是对应于一部分直接输入泵浦的吸收的，在有源光纤的后面设有一选择镜的光而对传输波长的光是透明的。

该镜部件具有反射率在有源光维内，在传输波长上低于-40dB而在激励波长高于-10dB。

根据本发明的实施例，镜部件由分立元件组成。这些分立元件包括分色镜和分别适合于把光从有源光纤送到分色镜和把光从分色镜送到远程光导纤维的两个聚集组。

或另一方面，镜部件由一个或多个单片光导纤维部件组成。

在一个实施例里，镜部件包含一个光纤多路分离器，此分离器具有一个输入光纤维，此输入光纤维被连接到有源光纤维端部且适合于接收在一个光导纤维多路传输的传输波长和激励波长，以及两个输出光导纤维，此多路分离器适用于将传输波长分离到一个输出光纤上，将激励波长分离到另一输出光纤维上，载有传输波长的输出光纤在其末端设有一个适合于至少反射激励波长的镜。

在本实施例中，镜是一个分色镜，其反射率为在信号波长上不低于-20dB;在激励波长上高于-5dB，并且多路分高在传输波长和激励波长之间具有一高于-10dB的绝缘。