[发明专利]装有光放大器的光纤通信装置

说明书

本发明涉及光纤通信装置用的有源光纤放大器，以及装有该放大器的光纤通信装置。

这种所谓有源光纤型放大器，是由随后将予以解释的一定长度的有源光纤及一个光学泵浦辐射源组成的。

有源光纤，就是由石英玻璃制成芯的含有随后限定的活性掺杂物的光纤，除此掺杂物之外，须使上述光纤芯的折射率比径向最外层也由石英玻璃制成的包层的折射率更高。

上面提到的活性掺杂物，是由诸如稀土元素、铒之类的物质构成，这类物质当它们受到被称之为光学泵浦辐射的光辐射激励时，其波长取决于所选择的特定掺杂物所具有的能够发射称之为光发射辐射的性质，然而这种不同于激励光的光学辐射波长，仍然取决于所选择的特定掺杂物。

前面提到的活性掺杂物的另一个特性，是这样一种事实，即一旦受到光泵浦辐射的激励，在有与被激发出的光发射辐射同样波长的光辐射对它产生碰撞时，就能发射出大量的光发射辐射。

光泵浦用的辐射源一般都是激光器，特别是能够发射出如前面 提到的有源芯中的活性掺杂物所需激励出的相同波长光辐射的激光二极管。

光纤通信装置用的有源光纤型放大器，在技术上早已是人们熟知的。

光纤通信装置用的带有有源芯的光纤放大器，包括一个跟二色耦合器光学连接的光泵浦用的辐射源，而且传输或者通信线路的一部分光纤，也被光学耦合在此二色耦合器上。

依次将二色耦合器直接联在具有有源芯的光纤段上，然后再依次将这一段光纤与传输或者通信线路的第二部分光纤连接。

在上述已知的放大器中，光泵浦用的辐射源，经过二色耦合器将其辐射传送给具有源芯的光纤段，以使其中的活性掺杂物被激励。

来自光纤通信装置第一部分光纤中的待放大的信号，也要经过二色耦合被传送给具有有源芯的光纤段，此信号的波长必须与具有有源芯的光纤段中活性掺杂物的受激发射波长一致。

当光信号进入具有有源芯的光纤段时，会同由于光泵浦辐射而处在激发状态的掺杂物碰撞，由于前面提到的原因，就会大量发射出与信号波长相同波长的光辐射，其结果是使上述信号得到了放大。

在前面叙述和讨论的放大器中，存在一个增大它们的输出的问题，亦即增大所能得到的放大增益与所施加的泵浦辐射功率间的比 值的问题。而与此同时，如果想要大量使用放大器，就要在实际应用时能提供足够的可靠性，例如能够将它们很容易地和安全地插在光纤通讯装置中。

在1988年9月11-15日举行的“第十四次欧洲光通讯会议”论文集的25-28页中，已知的放大器的增益值都在0.14-0.31dB/mw之间。为了提高光学放大器的增益，在该出版物中还公布了一些实验结果，所用的是在实验室制的光学放大器，其中具有有源芯的光纤段，不论对于信号辐射还是泵浦辐射都是单模的，而且含有铒作为活性掺杂物。所用的光泵浦辐射源具有980nm的波长，所用的光信号辐射波长为1536nm。

即使在上述论文集中并没有提到，然而在前述光学放大器中采用的肯定是所谓的显微光学型二色耦合器，这是一种使用透镜而能够将光泵浦辐射及信号辐射导入有源芯光纤段的二色耦合器;这是由于现有的其它类型的二色耦合器，都无法与上述特定长度的有源芯光纤配合而令人满意地工作。

采用这种已知的手段，可以达到2.2dB/mw的输出，亦即增益与所用泵浦功率的比值。这个数值是令人兴奋的，然而这种放大器有个缺点，由于它所使用的是特殊的二色耦合器，所以它无法可靠地大规模应用。

事实上显微光学型二色耦合器本身是非常容易损坏的，而且它很难插入光纤通信装置中，因其会导致使用该放大器的通信装置不 可靠。

本发明的目的在于提供一种具有比上述已知各种放大器的输出都要高的光学放大器，具体地说其输出可达4.5dB/mw。该放大器不仅可以在工业上大规模应用，而且能最大程度地简化将其引入光纤通信装置的技术操作，并使这种引入过程更加可靠。