专利名称：多模包层光纤中的c带光学放大器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及的是光学放大，而特别涉及的是掺杂光纤的泵浦的放大。
用于传输系统的多数放大器和接收器都是在掺铒的光纤中使用一个泵浦来对传输信号放大的。这种放大是建立在光纤的杂质离子对泵浦的吸收以及能量从杂质离子向通过光纤的信号转移这一基础上的。在本文中，将杂质离子处在激发态的部分称为粒子数反转率。铒有两个高反转率的自然增益带，在1530到1560附近，还有一个较低反转率的增益带，在1570到1600nm附近。
波分复用传输系统的出现一方面要求有一个较宽的带宽，以对多个信道进行放大，另一方面要求在所使用的所有带宽内使增益提高。在光纤传输系统中，将这些频带区分为不同的频带将波长在1529到1565nm之间的波长范围称为“C带”，而将1569到1603nm之间的波长范围称为“L带”。更为一般的是将1565nm之外的各个不同的值都称做“L带”，带宽约在30或35nm的范围。
为了提高增益，可以增加在掺杂光纤中的注入的泵功率。这种方法受到所用泵浦功率的限制，也受到在掺杂光纤中功率转移效率的限制。增加泵浦数是另一种解决办法，但存在有昂贵和堵塞等缺陷。
对于上面所说的泵浦，也曾有人提出使用一种具有单芯和一个多模内包层的光纤，还可不同地将这种光纤称为双纤芯光纤或多模纤芯光纤。这种技术可以用于宽带及大功率泵浦，其功率可达几瓦，而上面所说的传统的放大器所用泵浦的功率只有几百个毫瓦。
EP-0 723 714提出使用一种用于泵浦的多模光纤，其中有一个双掺杂多模的纤芯，一个多模的内包层和一个外包层。多模泵浦装置是在内包层中进行光学耦合的；多模纤芯中掺有镱和铒，以便有利于使泵浦能量从镱向铒转移。这是因为镱有一个非常强的向975nm的吸收峰。
FR-A-2 790 109提出一种用于L带的光学放大器，其所使用的光纤中有一个多模内包层，以及在纤芯中有弱的粒子数反转。这个文献所述的光纤可以是双掺镱和铒的光纤，以使粒子数反转保持在低的水平。
R.Sugimoto及其同事在“High power double bande EDFA withsimple configuration,”(ECOC’99,1-276到1-277)一文中提出一种用于C带及L带的放大器。这种放大器放大的第一步中有两个单包层放大光纤，分别在980nm和1480nm泵浦，在这第一阶段中C带和L带都被放大；这个放大器的第二步是对L带放大的，其中有一仅对纤芯掺铒的双包层光纤。这个纤芯的直径为5μm，且多模包层的外径为50μm。
这两上文献所用的L带放大的铒的增益带都在1570到1600nm附近，其中在1530到1560nm间的粒子数反转率都低于吸收带，于是就使用多个用一条长光纤的放大器。
本发明涉及的是在C带的光学放大问题，提出一种可以使用多模纤芯光纤及宽的频带泵浦。本发明不再需要预测，所述的预测是在双掺镱时要根据预测，以使能量从泵浦向铒离子转移。这种双掺技术提出的问题之一便是掺镱一般要伴随着掺磷以便使能量易于从镱向铒转移，然而掺磷，使得铒的可用来放大的带宽缩小10nm，增益在1535nm附近以下下降，这便在C带构成一个障碍，限制了用铒所可能的放大范围的应用。
更明确地说，本发明是推荐一种在C带的光学放大器，其中有的一条光纤是有一个多模纤芯、一个多模内包层和一个外包层，放大器中还有光纤的泵浦装置，在这个放大器中，光纤中没掺镱，多模包层的直径小于55μm。
在一种实施方式中，所述多模包层的直径小于35μm。
最好，所述的泵浦装置将光耦合到光纤中，这光的能量的95％是在978±10nm的频带内，最好是在978±3nm的频带内，亦可将用于泵浦的光的能量的95％是在1470±15nm的频带内，最好是在1470±10nm的频带内。
述及的多模包层可以是环状的，在这种情况下，多模纤芯的直径最好取在5到10μm之间，在环形多模包层的情况下，总是最好使多模纤芯和多模包层的折射率的差在5×10-3到15×10-3之间。
在另一种实施方式中，多模包层不是环状的，在这种情况下，多模纤芯的直径最好取在3到10μm之间；且多模纤芯与多模包层间的折射率的差最好在10×10-3到40×10-3之间。
在这种或那种情况下，多模包层和外包层之间折射率的差应在10×10-3到150×10-3之间。
多模纤芯可以是用稀土元素掺杂，例如掺铒；纤芯中的浓度可以为每单位质量100到2000ppm之间。
本发明还提出一种在C带的波分复用传输系统，其中有至少一种这样的放大器。
在后面作为例子的并参考附图的描述中将会看到本发明的别的特征和优点，附图是-
图1示出根据本发明的一个放大器所输出的波分复用信号谱。
-图2是本发明的放大器的增益图；-图3是现有技术情况下的放大器的增益图。
本发明提出，对于C带信号放大使用一种光纤，其中有一个纤芯，一个多模内包层和一个外包层，和现行技术要考虑双掺杂镱时要进行预测相反，本发明提出使用的光纤不双掺进镱。本发明还提出，光纤的内包层是小直径的，说得更明确一点，直径小于55μm，例如小于35μm。小尺寸多模纤芯直径改善了在纤芯中泵浦模式与传输信号间的覆盖，且能使泵浦能量向铒离子转移而避免使用双掺杂。
本发明可以在C带进行放大，在没有镱及相应的磷的情况下可以在整个铒放大的带宽内进行放大，甚至在低于1535nm。
在光纤中没有镱，可以理解为没有故意掺进镱。在光纤中可以有微量的镱，或具有非常小的成份，“无镱”理解为在光纤中镱在每单位质量中的浓度在10ppm以下，这个浓度是和通常推荐掺镱情况的浓度相比的，在后一种情况下，镱的浓度约是铒的浓度的20倍。
多模包层可以具有一个传统的环形截面，亦可具有非旋转对称形的截面，而具有给定的一个角旋转不变性，作为例子可以描述成六角形截面，亦可称为“玫瑰瓣”截面，就是说在多模包层的周围分布有沟的截面；光纤具有纵向的沟槽。在这种情况下，外包层不是石英的，而是像硅酮或氟聚合物那样的材料，且是在光纤控制之后所加的。这第二种方案的好处在于进一步改善在多模包层中耦合的各个模与在纤芯中转输的信号间的覆盖。这种方案还能在纤芯、多模包层及外包层的折射率的选择中具有更大的柔韧性。
现在作为例子给出光纤的可能特征对于折射率在外包层与多模包层间有一个跃变，在多模包层与多模纤芯之间有一个跃变的光纤的可能特征。如多模包层是环形的，则多模纤芯的直径可以在5到10μm之间；多模包层的直径如前所说可以达到55μm，多模纤芯与多模包层之间的折射率之差最好在5×10-3到15×10-3之间，多模包层与外包层的折射率之间的折射率差最好在10×10-3到150×10-3之间。
若多模包层并非是环形的，可以不使用石英做外包层，非常容易使外包层的折射率低于石英的折射率。在这种情况下，多模纤芯的直径最好在3到10μm之间，而多模纤芯与多模包层的折射率之差最好在10×10-3到40×10-3之间，多模包层与外包层之间的折射率差最好在10×10-3到150×10-3之间。
对于根据本发明的放大器的泵浦，可以使用集中在铒的吸收峰处的泵浦，纤芯可以在每单位质量中掺有100到2000ppm浓度的铒，多模纤包层不掺铒，在没有双掺的情况下使泵浦能量向离子转移，在吸收峰980nm附近使用一个能量的95％是集中在978±10nm的频带内的泵浦频带在978±3nm给出的结果则更为满意。在1470nm吸收峰附近最好使用一个泵，其能量95％是在1470±15nm的频带内，更好的是能量的95％是在1470±10nm的频带内。当然，对于本发明的泵浦，可以在前述的一个或两个频带内使用一个或多个泵浦。
现在给出本发明的一个实施例，对于一个光纤，其多模纤芯的直径为8.6μm，多模纤芯与多模包层间的折射率跃变为6.5×10-3，多模包层的直径为50μm，它与石英外包层之间的折射率跃变为11×10-3，在这种情况下，多模纤芯中掺有铒，浓度为1000ppm，而在多模包层中没有掺铒。作为例子，用于考察的放大器的光纤的长度为8m。在这个光纤中注入一个波分复用信号，在1529到1564nm的波长间规则分开的7条信道，注入功率为-5.2dBm，信号是由一个能量集中在波长980nm处的泵来泵浦的，泵的95％的能量集中在这个波长处的±4nm的带宽内，所说的泵是一个泵浦半导体二极管，类似于SDL公司(USA)按照标准SDLO-4200所销售的二极管。它具有50μm的带宽，通过一个直径为50μm的多模光纤和一个复用器耦合在光纤中，述及的泵具有5W的发射功率。
图1示出放大器输出的信号谱，横坐标为波长，单位为nm，而纵坐标为输出功率，单位用dBm，清楚地看出有不同信道的七个峰，每个峰的功率大体相同，在整个C带宽度上平均输出功率为+22dBm。图2示出这个放大器在C带的增益图，横坐标为波长，纵坐标为增益，单位为dB，这个图中表现出在整个C带的宽度内，增益大体上保持为一常量，特别是放大器在1536nm的下面没有增益下降。
作为比较，图3示出使用双掺杂镱和磷技术的多模光纤放大器的增益图。这个放大器是IRE-PULUS公司按照EAD-X-C标准商品化的放大器，使用X，放大器的功率为瓦级，在1到5瓦之间。如图3所示，由于和镱相关的磷的作用，在1536nm下面增益下降。这样，将图2和图3比较显示，根据本发明的放大器的有用频带较根据现行技术的放大器的在C带中的有用频带向下扩展了大约10nm。
在图1和图2所示的例子中，对于0dBm的输入功率平均输出功率为22dBm，占据整个C带。对于一个多模包层直径为30μm的光纤，可以在放大器的输出处得到相同的结果以及+24dBm的输出功率。
当然，本发明并不限制在上面所描述的理想的实施方式中，亦可应用于不用于上例所给出的泵中，亦可使用铒以外的别的稀土来进行放大。最后，技术人员清楚，掺杂的光纤能够改变折射率以保证光的传导，典型的是掺锗。
权利要求
1．一种C带光学放大器，其中有一光纤和光纤泵浦装置，光纤中有一多模纤芯、一多模内包层和一外包层，述及的放大器中，光纤不掺镱，多模包层的直径小于55μm。
2．根据权利要求1的放大器，其特征在于述及的多模包层的直径小于35μm。
3．根据权利要求1或2的放大器，其特征在于泵浦装置耦合到光纤中的光能的95％是在978±10nm的频带内，最好是在978±3的带宽内。
4．根据权利要求1、2或3的放大器，其特征在于泵浦装置耦合到光纤中的光的能量的95％是在1470±15nm的带宽内，最好是在1470±10nm的带宽内。
5．根据权利要求1至4中某一条的放大器，其特征在于其多模包层是环形的。
6．根据权利要求5的放大器，其特征在于其多模纤芯的直径在5到10μm之间。
7．根据权利要求5或6的放大器，其特征在于在多模纤芯和多模包层之间的折射率差在5×10-3到15×10-3之间。
8．根据权利要求1至4中某一条的放大器，其特征在于述及的多模包层不是环形的。
9．根据权利要求8的放大器，其特征在于多模纤芯的直径在3到10μm之间。
10．根据权利要求8或9的放大器，其特征在于多模纤芯和多模包层间的折射率之差在10×10-3到40×10-3之间。
11．根据权利要求1至10中某一条的放大器，其特征在于多模包层和外包层之间折射率之差是在10×10-3到150×10-3之间。
12．根据权利要求1至11中之一的放大器的特征在于多模纤芯是用一种稀土元素掺杂的。
13．根据权利要求12的特征在于述及的稀土元素是铒，最好是在纤芯中，其成分在每单位质量中为100至2000ppm之间。
14．在C带的波分复用系统中有至少一个根据前述各权利要求中某一条的放大器。
全文摘要
本发明涉及的是一个光学放大器,本发明所推荐的C带的光学放大器中有一根光纤和光纤的泵浦装置,光纤中有一个多模纤芯,一个多模内包层,和一个外包层,述及的光纤中不掺镱,多模包层的直径小于55μm。本发明用于在波分复用传输系统中的C带的信号放大。
文档编号H01S3/06GK1311456SQ0110498
公开日2001年9月5日 申请日期2001年2月26日 优先权日2000年3月3日
发明者多米尼克·白亚特, 菲利普·保赛立特, 弗洛伦斯·勒普林咖德, 劳伦斯·洛西, 劳伦特·咖斯卡 申请人:阿尔卡塔尔公司