单光栅高增益平坦l波段掺铒光纤放大器的制造方法
【专利摘要】单光栅高增益平坦L波段掺铒光纤放大器，属于光通信【技术领域】。为了解决现有采用光纤环形镜结构的掺铒光纤放大器的增益强化幅度非均匀，增益平坦性差的问题。可调谐激光器发出L波段光经第一隔离器与第一泵浦源进入第一波分复用器，到第一铒光纤，第一铒光纤输出C波段放大自发辐射光，L波段光、C波段放大自发辐射光和第二泵浦源发出的光经第二波分复用器和光纤光栅注入第二铒光纤，实现L波段光放大；放大的L波段光及残余C波段放大辐射光到达第二隔离器；L波段信号光通过，残余C波段放大辐射光被第二隔离器端面反射回第二铒光纤，至光纤光栅后形成二次反射，再次激发第二铒光纤中的铒离子，实现L波段信号光的二次泵浦。它用于光通信与传感系统中。
【专利说明】单光栅高增益平坦L波段掺铒光纤放大器
【技术领域】
[0001] 本发明属于光通信【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 掺铒光纤放大器是光通信与传感系统中的关键设备，其性能决定光信号的接收质 量。随着通信容量的不断增长，传统C波段已难以满足用户需求。将掺铒光纤放大器的增益 谱拓展至L波段，实现超宽带光信号传送，对于光纤通讯与传感系统的实际应用具有重要 价值。然而，相比与C波段，L波段位于铒光纤增益谱的末端，铒离子数目的反转度较低，且 伴随较高的放大自发辐射噪声与损耗，导致L波段掺铒光纤放大器的输出增益效率降低， 性价比不高，制约了其在相关领域的广泛应用。因此，增益强化是L波段掺铒光纤放大器研 究的热点与焦点问题。
[0003] 研究表明，改善L波段掺铒光纤放大器的输出增益的关键是提高铒离子的泵浦效 率。当前主要方法是：由光纤环形镜（或光纤光栅）与环形器构成双通结构掺铒光纤放大 器，通过二次（或多次）泵浦光纤内部铒离子的放大自发辐射，实现输出光谱的增益强化。 此类方法的缺点在于：1、由于插入损耗、回波损耗及耦合比误差的存在，光纤环形镜的反射 率无法达到最佳值（即100% )，泵浦效率的改善程度受限；2、光纤环形镜多需要高双折射 率光纤、偏振控制器和光纤环形器等配合实现，上述器件价格昂贵，系统结构复杂，令方案 的实用性不高；3、光纤环形镜作用下的铒光纤输出增益谱，其增益强化幅度呈现非均匀特 性，增益平坦性能较差。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决现有采用光纤环形镜结构的掺铒光纤放大器的增益强 化幅度呈现非均匀特性，增益平坦性能较差的问题，本发明提供一种单光栅高增益平坦L 波段掺铒光纤放大器。
[0005] 本发明的单光栅高增益平坦L波段掺铒光纤放大器，可调谐激光器、第一泵浦源、 第二泵浦源、第一隔离器、第二隔离器、第一铒光纤、第二铒光纤、第一波分复用器、第二波 分复用器、光纤光栅、光纤光谱仪和光功率计；
[0006] 可调谐激光器发出的L波段信号光入射至第一隔离器，第一隔离器发出的L波段 信号光和第一泵浦源发出的激光同时入射至第一波分复用器，第一波分复用器发出的光入 射至第一铒光纤，第一铒光纤同时发出C波段放大自发辐射光和L波段信号；所述C波段放 大自发辐射光、L波段信号和第二泵浦源发出的激光同时入射至第二波分复用器，所述第二 波分复用器发出的光入射至光纤光栅，光纤光栅发出的光入射至第二铒光纤，经第二铒光 纤后发出C波段放大自发辐射光和泵浦的L波段信号光，所述C波段放大自发辐射光和放 大的L波段信号光同时入射至第二隔离器，所述L波段信号光透过第二隔离器后同时入射 至光纤光谱仪和光功率计；所述C波段放大自发辐射光经第二隔离器反射后经第二铒光纤 入射至至光纤光栅，经光纤光栅反射后再次入射至第二铒光纤，实现L波段信号光的再次 泵浦。
[0007] 光纤光栅与第二隔离器的后端面形成F-P腔结构。
[0008] 可调谐激光器输出波长为1570nm-1610nm，其输出功率为-20dBm ;
[0009] 所述第一泵浦源为具有尾纤结构的波长为980nm的半导体激光器，其输出功率为 30mff ；
[0010] 所述第一铒光纤的长度为11米，工作区域为C波段，实现C波段放大自发辐射；
[0011] 所述第二泵浦源为具有尾纤结构的波长为980nm的半导体激光器，其输出功率为 70mff ；
[0012] 所述光纤光栅的周期均匀，其中心波长为1529. 4nm，其带宽为lnm，其反射率为 99% ；
[0013] 所述第二铒光纤的长度为40米，工作区域为C波段，实现L波段信号光放大。
[0014] 所述光纤光栅为光纤布拉格光栅。
[0015] 本发明的有益效果在于，设计了一种基于单光纤光栅的双泵浦级联掺铒光纤放大 器，它可在提高L波段输出增益的同时有效改善增益谱的平坦度，并具有结构简单，成本低 廉的优点。本发明的特点在于：1、采用双泵浦级联铒光纤工作方式，利用C波段高输出增益 特性提高L波段掺铒光纤放大器的泵浦转换效率；2、利用高反射率光纤光栅6反射光纤内 残余的铒离子放大自发辐射，形成二次泵浦，提高L波段掺铒光纤放大器的泵浦转换效率； 3、基于增益箝制效应，利用光纤光栅6与光纤隔离器构成弱谐振腔，实现L波段增益谱的非 均匀衰减，压缩放大器输出增益的不平坦度。
[0016] 经测试，上述二次泵浦过程使得1570nm-1610nm范围内信号光的平均增益从GmQ = 25. 2dB提高至Gml = 28. 9dB ;且在1600nm-1610nm波段的增益强化效果较明显，增益改善达 5. 4dB。依据公式
【权利要求】
1. 单光栅高增益平坦L波段掺铒光纤放大器，其特征在于，可调谐激光器（1)、第一泵 浦源（9)、第二泵浦源（10)、第一隔离器（2)、第二隔离器（8)、第一铒光纤（4)、第二铒光纤 (7)、第一波分复用器（3)、第二波分复用器（5)、光纤光栅（6)、光纤光谱仪（11)和光功率计 (12)； 可调谐激光器（1)发出的L波段信号光入射至第一隔离器（2)，第一隔离器（2)发出的L波段信号光和第一泵浦源（9)发出的激光同时入射至第一波分复用器（3)，第一波分复用 器（3)发出的光入射至第一铒光纤（4)，第一铒光纤（4)同时发出C波段放大自发辐射光和 L波段信号； 所述C波段放大自发辐射光、L波段信号和第二泵浦源（10)发出的激光同时入射至第 二波分复用器（5)，所述第二波分复用器（5)发出的光入射至光纤光栅（6)，光纤光栅（6) 发出的光入射至第二铒光纤（7)，经第二铒光纤（7)后发出C波段放大自发辐射光和泵浦 的L波段信号光，所述C波段放大自发辐射光和放大的L波段信号光同时入射至第二隔离 器（8)，所述L波段信号光通过第二隔离器（8)后同时入射至光纤光谱仪（11)和光功率计 (12)； 所述C波段放大自发辐射光经第二隔离器（8)反射后经第二铒光纤（7)入射至光纤光 栅（6)，经光纤光栅（6)反射后再次入射至第二铒光纤（7)，实现L波段信号光的再次泵浦。
2. 根据权利要求1所述的单光栅高增益平坦L波段掺铒光纤放大器，其特征在于，光纤 光栅（6)与第二隔离器（8)的后端面形成F-P腔结构。
3. 根据权利要求2所述的单光栅高增益平坦L波段掺铒光纤放大器，其特征在于， 可调谐激光器（1)输出波长为1570nm-1610nm，其输出功率为-20dBm; 所述第一泵浦源（9)为具有尾纤结构的波长为980nm的半导体激光器，其输出功率为 30mff； 所述第一铒光纤（4)的长度为11米，工作区域为C波段，实现C波段放大自发辐射； 所述第二泵浦源（10)为具有尾纤结构的波长为980nm的半导体激光器，其输出功率为 70mff； 所述光纤光栅（6)的周期均匀，其中心波长为1529. 4nm，其带宽为lnm，其反射率为 99% ； 所述第二铒光纤（7)的长度为40米，工作区域为C波段，实现L波段信号光放大。
4. 根据权利要求3所述的单光栅高增益平坦L波段掺铒光纤放大器，其特征在于，所述 光纤光栅（6)为光纤布拉格光栅。
5. 根据权利要求2所述的单光栅高增益平坦L波段掺铒光纤放大器，其特征在于，所述 光纤光谱仪（11)工作区域的波长范围为1200nm-1700nm，用于监测信号光输出增益谱的平 坦性。
6. 根据权利要求2所述的单光栅高增益平坦L波段掺铒光纤放大器，其特征在于，光功 率计（12)工作区域的波长范围在0.lnW-500mW，用于监测泵浦源及输出信号光的功率与增 M〇
【文档编号】H01S3/091GK104377535SQ201410735495
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年12月5日 优先权日:2014年12月5日
【发明者】杨九如, 柳春郁 申请人:黑龙江大学