多模摻餌光纖放大器制造技術

本實用新型專利技術公開了一種多模摻鉺光纖放大器，由多模光纖連接器、波長選擇耦合器、Ｔ型分路耦合器、濾光器、泵浦源及多模摻鉺光纖等組成，特點是將光載波信號經多模光纖聯接器用多模光纖送入多模波長選擇耦合器，與泵浦激光器多模尾纖耦合后，注入多模摻鉺光纖放大后，再送入Ｔ型分路耦合器、濾光器等處理后，由另一多模光纖連接器向外輸出輸出。其優點是增益高、噪聲低、飽和輸出功率大、生產成品率高、工藝簡單、成本低、應用廣。可廣泛用于激光空間通訊、光纖通訊領域中對光載波信號的放大。（*該技術在2011年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種光學與空間光通信
的光纖應用技術，尤指應用摻鉺光纖制作的放大器。目前，空間光通信由于其具有高度的方向性而且不需頻率許可證，與微波通信相比，信息容量極大，不易竊聽，施工安裝極其方便等顯著的優點，近幾年來受到信息產業界的廣泛重視，如BT、Lucent等公司。Lucent公司采用單模光纖高速傳輸系統中已成熟的單模摻鉺光纖放大器EDFA和波分復用技術(WDM)，已成功實現4×2.5G/S、傳輸距離超過4KM的光無線通信系統。但是，適用于單模在線的摻鉺光纖放大器EDFA必須工作于光纖極小芯徑及較低數值孔徑的情形下，以使模場匹配，減少單模光纖的連接損耗。且其泵浦由于功率受纖芯非線性效應制約，而使放大器性能限制因素多，特別是泵浦激光器耦合效率低，而價格貴昂。這就使得采用傳統摻鉺光纖放大器EDFA構成的光無線通信設備難以被市場接納。本技術的目的是為空間激光通信尋找其關鍵技術即摻鉺光纖放大器的解決方案。本技術基于空間光傳輸不存在色散效應這一基本特征，提出與傳統單模摻鉺光纖放大器EDFA工作模式限制為單模不同，即工作于多模，不僅具有工藝簡單、成品率高、價格與傳統單模摻鉺光纖放大器相比大幅下降等突出優點，而且大大提高了放大器的性能的多模摻鉺光纖放大器(以下簡稱MEDFA)。本技術的目的是通過如下技術解決方案實現的本技術所述的多模摻鉺光纖放大器由多模光纖連接器、多模波長選擇耦合器、多模光纖T型分路耦合器、濾光器、泵浦源、多模摻鉺光纖等組成，其特點是光載波信號由第一多模光纖聯接器的信號輸入端輸入，該多模光纖聯接器的信號輸出端接入一多模光纖，并通過該多模光纖接入多模波長選擇耦合器的一信號輸入端；泵浦源的多模尾纖輸出激光器產生的激光經第一多模光纖T型分路耦合器耦合輸出后，也接至多模波長選擇耦合器的另一信號輸入端；多模波長選擇耦合器的信號輸出端通過多模摻鉺光纖接至第二多模光纖T型分路耦合器的信號輸入端；該多模光纖T型分路耦合器的信號輸出端與一多模光纖相接，并通過該多模光纖接入一濾光器的信號輸入端，該濾光器的信號輸出端通過又一多模光纖與第二多模光纖聯接器的信號輸入端相接；放大后的信號通過該第二多模光纖聯接器向外輸出1550nm的信號光。本技術的另一特點是前述的第二多模光纖T型分路耦合器還有一反饋控制信號輸出端，該輸出端通過多模光纖依次與第二濾光器及光探測器相接，將反饋控制信號輸至增益控制模塊，以控制泵浦源的供電電源，從而控制信號功率。本技術的又一特點是前述的第一多模光纖聯接器的信號輸出端還通過一多模光纖與一光隔離器的信號輸入端相接，光隔離器的信號輸出端通過一多模光纖與多模波長選擇耦合器的一信號輸入端相接；前述的濾光器的信號輸出端與第二多模光纖聯接器的信號輸入端之間通過多模光纖連接有一光隔離器。本技術的還又一特點是前述的多模光纖、多模摻鉺光纖其芯徑最好為50μ或62.5μ或100μ，剖面折射率分布可為梯度型或階躍型。本技術的再一特點是前述的泵浦源之泵浦激光器為半導體激光器，其波長優選820nm、980nm、1480nm，尾纖為多模光纖，其剖面折射率分布與多模摻鉺光纖相近似。本技術的優點是1、由于采用多模摻鉺光纖，從理論分析可知，MEDFA將工作于多模情況，但由于其幾何長度(一般為數米內)與其激光空間信息傳輸距離相比可忽略不計，因而可不考慮其色散的影響(雖然模數與數值孔徑及芯徑成正比)。因而，采用本技術可實現由MEDFA構成的空間光收發器與現有高速光纖通信終端設備(包括DWDM)進行透明連接，構成極具靈活性的空間光通信系統。2、在多模情形下，理論與實踐可以證明，在全模均勻激勵條件下，模場分布即為剖面折射率分布，而全模均勻激勵可由擾模近似實現。由于摻鉺有源光纖的信號光模場與泵浦光模場近似為剖面折射率分布，如多模摻鉺光纖與泵浦多模尾纖兩者剖面折射率分布相近似，可視為兩者互相重疊。又由于其纖芯面積可比單模光纖大二個數量級(纖芯直徑增加了一個數量級)，從而大大提高了相互作用面積。同時，用多模尾纖耦合進入有源光纖的泵浦功率也將提高二個數量級，因而在相同摻雜濃度情形下可實現粒子反轉的機率將提高二個數量級以上。這就使得MEDFA將得到比單模摻鉺放大器EDFA無比優越的性能，如極高的小信號增益、極低的放大自發幅射噪聲以及極高的飽和輸出功率等。3、多模有源光纖按慣例進行的復繞結構將有效減少泄露模的影響，并接近全模均勻激勵條件，從而不影響MEDFA的工作狀態穩定。在多模工作情況下，各部件間的連接精度要求也可降低。4、由于多模摻鉺光纖MEDF芯徑比單模EDF的芯徑增加了一個數量級，采用一般的MCVD工藝就可制備，其工藝控制的難度與精度大大低于制備單模摻鉺光纖。由于多模摻鉺光纖連接損耗小，幾何尺寸容差大，因而成品率高，從而成本將十分低廉。5、本技術的泵浦源采用半導體泵浦激光器，尾纖由單模光纖改為多模光纖。采用量子阱工藝制備泵浦激光器，工藝已十分成熟，可獲得長壽命、低閾值、高功率輸出，以及毋須制冷的單橫模和多縱模輸出。可克服單模光纖尾纖耦合效率低，工藝復雜，成品率低的缺點，大大提高尾纖耦合效率，簡化制作工藝，提高成品率，大大降低帶尾纖的泵浦激光器價格。同時，由于泵浦功率可進一步提高(僅受纖芯非線效應限制)，有利于光的受激幅射與受激吸收，減少放大自發幅射噪聲，提高小信號增益與飽和輸出功率，從而可大幅提升MEDFA的性能。另外，在EDFA中，由于泵浦功率受限，往往采用雙向泵浦方式，在MEDFA中則可不必。6、在高速單模光纖系統中，由于存在光纖的背向散射，因此EDFA中光隔離器(ISO)是必需的。但在空間光傳輸系統中，由于不存在背向散射，故MEDFA中可省去價格昂貴的ISO。7、采用本技術可大大拓寬空間光通信的應用領域，從根本上改變當前局限于短距離的專用系統(中低速率)的面貌。例如，可實現與現有光纖通信設備的透明連接，從而可大幅降低空間光通信設備的成本，提高其靈活性，便于系統升級。此外，其優異的小信號增益和高飽和輸出也將大幅提高系統的可靠性。以MEDFA為基礎可構成多中繼空間光大容量通信系統，對中等距離范圍的大容量通信也將具有競爭力。此外，MEDFA在光衛星通信、空間光信息處理等領域也具有良好的應用前景。下面結合一個實施例及其附圖對本技術的技術方案作進一步說明附圖說明圖1是本技術一實施例的結構原理圖。在圖1中，所給出的所有元器件均為現有元器件。其中，1是第一多模光纖連接器，2是第一光隔離器，3是多模波長選擇耦合器，4是多模摻鉺光纖，5是第二多模光纖T型分路耦合器，6是第一濾光器，7是第二光隔離器，8是第二多模光纖連接器，11是增益控制模塊，17是泵浦源。光載波信號由第一多模光纖聯接器1的信號輸入端進入多模光纖聯接器1；其信號輸出端通過多模光纖接入第一光隔離器2的信號輸入端，該光隔離器2的信號輸出端通過多模光纖與多模波長選擇耦合器3的一信號輸入端相接；泵浦源17的多模尾纖輸出激光器產生的激光經第一多模光纖T型分路耦合器16耦合輸出后，也接至多模波長選擇耦合器3的另一信號輸入端；該多模波長選擇耦合器3的信號輸出端通過多模摻鉺光纖4接至第二多模光纖T型分路耦合器5的信號輸入本文檔來自技高網...

【技術保護點】
多模摻鉺光纖放大器，由多模光纖連接器（１）、（８）、多模波長選擇耦合器（３）、多模光纖Ｔ型分路耦合器（５、）、（１６）、濾光器（６）、泵浦源（１７）、多模摻鉺光纖（４）等組成，其特征在于光載波信號由第一多模光纖聯接器（１）的信號輸入端進入多模光纖聯接器（１）；該多模光纖聯接器（１）的信號輸出端接入一多模光纖并通過該多模光纖接入多模波長選擇耦合器（３）的一信號輸入端；泵浦源（１７）的多模尾纖輸出激光器產生的激光經第一多模光纖Ｔ型分路耦合器（１６）耦合輸出后，也接至多模波長選擇耦合器（３）的另一信號輸入端；多模波長選擇耦合器（３）的信號輸出端接入一多模摻鉺光纖（４）、并通過該多模摻鉺光纖（４）接至第二多模光纖Ｔ型分路耦合器（５）的信號輸入端；該多模光纖Ｔ型分路耦合器（５）的信號輸出端與一多模光纖相接并通過該多模光纖接入濾光器（６），濾光器（６）的信號輸出端通過多模光纖與第二多模光纖聯接器（８）的信號輸入端相接；放大后的信號通過該多模光纖聯接器（８）向外輸出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張爽斌，張曉曦，
申請(專利權)人：南京華盾網絡技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：84[中國|南京]