多稀土掺杂超宽带光纤放大器的制作方法

专利名称：多稀土掺杂超宽带光纤放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多稀土掺杂超宽带光纤放大器，是一种铒镨离子共掺光纤和掺铥光纤结合使用的超宽带光纤放大器，适用于光纤通信系统和网络。
然而，目前发明的光纤放大器的最大平坦带宽只有120nm，其带宽还不到全波光纤可利用带宽的三分之一。因此，研究带宽更宽的超宽带光纤放大器成为近期密集波分复用技术的研究主题。
为了实现这样的目的，本发明的技术方案中，将镨离子和铒离子共同掺杂的光纤和掺铥光纤结合使用，设计的超宽带光纤放大器采用了两段并行放置的稀土掺杂光纤、四个泵浦激光二极管、一对波带复用器和解复用器、增益平坦滤波器以及一对输入输出隔离器。第一段掺杂光纤是铒离子和镨离子共同掺杂的玻璃光纤，用半导体激光器(如波长为980nm，1480nm的半导体激光器)泵浦，用于放大1310nm、1550nm和1620nm窗口的WDM光信号；第二段是掺铥的玻璃光纤，用半导体激光器(如波长为1420nm和1540nm的半导体激光器)泵浦，用于放大1400nm窗口的WDM光信号。波带解复用器用于将1280-1620nm的输入信号解复用成三个波带1280-1400nm，1400-1520nm，1520-1620nm，其中1280-1400nm和1520-1620nm两个波带经过第一段掺杂光纤并得到放大，1400-1520nm经过第二段掺杂光纤并得到放大。经过放大的三个波带的光信号经波带复用器耦合输出。增益平坦滤波器位于放大器的输出端，用于平坦从波带复用器输出的增益谱，输入输出端有一对隔离器，用于隔离从放大器内部和外部产生的反射光。
本发明结合使用铒镨离子共掺光纤和掺铥光纤，设计出可实现340nm带宽的超宽带光纤放大器。该放大器的发明，使全波光纤的低损耗窗口可以得到有效利用。


图1中，ISO为隔离器，WBMU为波带复用器，WBDEMU为波带解复用器，PEDF为铒镨共掺光纤，TDF为掺铥光纤，LD为半导体激光器，GFF为增益平坦滤波器。
图2为超宽带光纤放大器输出端经过增益平坦滤波器的增益谱。
在本实施例中，超宽带光纤放大器包括两段采用分带结构的铒镨共掺光纤PEDF和掺铥光纤TDF、四个半导体激光器LD、一对波带复用器和解复用器WBMU/WBDEMU、增益平坦滤波器GFF以及一对输入输出隔离器ISO。第一段铒镨共掺光纤PEDF是铒离子和镨离子共同掺杂的玻璃光纤，长度为20米，用波长为980nm和1480nm的两个半导体激光器LD双向泵浦；第二段掺铥光纤TDF是掺铥的玻璃光纤，长度为15米，用1400nm和1540nm的两个半导体激光器LD双向泵浦。铒镨共掺光纤PEDF和掺铥光纤TDF平行设置。波带解复用器用于将1280-1620nm的输入信号解复用成三个波带1280-1400nm，1400-1520nm，1520-1620nm，其中1280-1400nm和1520-1620nm两个波带经过第一段铒镨共掺光纤PEDF并得到放大，1400-1520nm经过第二段掺铥光纤TDF并得到放大，经过放大的三个波带的光信号经波带复用器耦合输出。一个增益平坦滤波器GFF位于放大器的输出端，用于平坦从波带复用器输出的增益谱，并滤除1280-1620nm范围以外的噪声。输入输出端分别设置隔离器ISO，用于隔离从放大器内部和外部产生的反射光。
输入信道数目是35，信道波长范围从1280到1620nm，信道间距为10nm，每信道的输入功率为-20dBm。WBMU/WBDEMU插入损耗为1.0dB，增益平坦滤波器GFF的插入损耗为0.5dB，输入输出隔离器ISO插入损耗分别为0.5dB。
根据Michael J.Digonnet的理论(IEEE Journal of Quantum electronics，Vol.26，No.10，Octomber，1990，P1788-1796，“closed-form expression for the gainin the three and four-level laser fibers”)中的数学模型，经过数值计算得到当铒镨共掺光纤PEDF和掺铥光纤TDF的泵浦功率均为400mW，经过波带复用器和增益平坦滤波器后的输出增益谱如图2所示，其平坦带宽为340nm(1280-1620nm)，增益为22dB；平坦度在2dB以内。
权利要求
1.一种多稀土掺杂超宽带光纤放大器，其特征在于包括两段并行设置的采用分带结构的铒镨共掺光纤(PEDF)和掺铥光纤(TDF)，铒镨共掺光纤(PEDF)用波长为980nm和1480nm的半导体激光器(LD)泵浦，掺铥光纤(TDF)用1400nm和1550nm的半导体激光器(LD)泵浦，波带解复用器(WBDEMU)将1280-1620nm的输入信号解复用成三个波带，其中1280-1400nm和1520-1620nm两个波带经过铒镨共掺光纤(PEDF)并放大，1400-1520nm经过掺铥光纤(TDF)并放大，经过放大的三个波带的光信号经波带复用器(WBMU)耦合输出，增益平坦滤波器(GFF)位于输出端，输入输出端分别设置隔离器(ISO)。
全文摘要
一种多稀土掺杂超宽带光纤放大器，适用于光纤通信系统和网络。两段采用分带结构的铒镨共掺光纤和掺铥光纤并行设置，并分别用不同波长的半导体激光器泵浦，波带解复用器将输入信号解复用成三个波带，其中1280－1400nm和1520－1620nm两个波带经过铒镨共掺光纤，1400－1520nm经过掺铥光纤，经过放大的三个波带的光信号经波带复用器耦合输出，增益平坦滤波器位于输出端，用于平坦从波带复用器输出的增益谱，输入输出端分别设置隔离器，用于隔离从放大器内部和外部产生的反射光。本发明的放大器实现340nm带宽，使全波光纤的低损耗窗口可以得到有效利用。
文档编号G02F1/39GK1399167SQ0213667
公开日2003年2月26日 申请日期2002年8月27日 优先权日2002年8月27日
发明者姜淳, 曾庆济, 胡卫生 申请人:上海交通大学