[发明专利]具有增益平坦滤波器的光纤放大器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于掺铒光纤并具有一个增益平坦滤波器的光放大器，还涉及包括这样一种光放大器的一个纤维光网络。

背景技术

近年来，光纤被广泛用于例如是在大的远程通信系统中传输信息，这主要是由于它们的高可靠性、它们对电干扰的不敏感性以及它们的大容量。当然，人们希望在已有的远程通信网中，能尽量使用它们网络内的可用光纤。尤其是对于长距离通信，这是因为这种光纤显然具有高昂的安装费用。通过将波分多路复用WDM引入已有的使用光纤的通信系统，以及通过将其引入需要建立能在同一光纤上传输若干单独波长的信道的新通信系统，从而，使得在光纤上传输的信息量倍增。

在用于远距离传输的光纤网络中，需要放大光信号。当然，可以用在直通线路中所建立的中继器来实现这种放大，在这种线路中，包括将光信号转换为电信号、对电信号进行放大、并将电信号转换为光信号的一些部件。对于WDM信号，需要在WDM传输中对每种波长信道使用一个光电也可以是电光转换器，还需要一个滤波器或一个多路分解器，用于滤出输入信号中的不同波长。这样做，显然非常费钱，而且也会由于所需的电器件和光器件数目过多，而引起可靠性的问题。

另一种放大器包括以掺有稀土金属的光纤为基础的光纤放大器，主要是掺铒光纤放大器。当用于光纤系统中时，例如是由于这种放大器与光纤的兼容性以及它们的高增益，所以这种放大器具有很大的优点，尤其是当将这种放大器用于波长多路复用传输系统时，更具有优势，这是因为它们能够同时对若干个WDM信道进行放大，而且只需要有限数目的电子器件。掺铒光纤放大器的基本设计包括一种长度的有源掺铒光纤，该光纤的输入端与一个2至1光耦合器的输出端相连，该耦合器在其一个输入端上接收将要放大的信号，在其另一个输入端上接收能为放大所述信号提供动力的更高能的光。这种更高能量的输入光被称作泵浦光，并且是由被称作光泵浦的光功率源得到的。与信号波长相比，泵浦光具有较短的波长，且一般能量更高，并能够在掺铒光纤内，使铒离子从低能量状态跃迁到高能量状态。当铒离子返回到较低的能级时，就在光纤内产生了光。

但是，在掺铒放大器中，可能存在与自发发射相关的问题。自发发射是由光纤内的泵浦光与铒金属离子相互作用而引起的，并表现为加到需要放大的信号上的噪声。此外，当光在光纤内传播期间，在两个方向上，由自发发射而引起的光都被放大，这就引起了所谓的被放大的自发发射ASE。ASE几乎与放大器增益成正比，因此，ASE谱与增益频谱非常相似，在增益峰值处具有功率优势。

在美国专利No.5,375,010中，公开了一种光放大器，它包括通过一个隔离器串联连接的两种长度的掺铒光纤。该隔离器减小了在将光泵浦功率提供给第一长度的光纤时，由第二长度的光纤至第一长度的光纤的被回行放大的自发发射ASE的传输。

美国专利No.5,260,823公开了一种掺铒光纤放大器，它在两种长度的掺铒光纤之间具有一个增益整形滤波器。该滤波器是工作于增益谱的峰值波长处的一个带阻滤波器。可以对该带阻滤波器的衰减进行选择，使得它能精确地消除峰值波长处的较大增益，这样它就能将整个增益谱修正为一个更均匀的形状。典型的滤波器值包括在1531nm处的一个8dB的衰减，用于4nm的一个3dB带宽。所使用的滤波器是以由光纤的传播核心模式耦合至包层泄漏模式的波长选择谐振为基础的。所使用的单独的光滤波器是通过周期性地干涉光纤而得到的，且它是由周期为775μm的一个光栅构成的，光纤象三明治一样夹在光栅和平板之间。也可以使用介电干涉滤波器。