增益平化的光纤放大器

本发明涉及增益平化的光纤放大器，更具体地说，涉及配备有反 射滤光片的增益平化的光纤放大器。

一般说来，增益平化的光纤放大器是这样配置的，使得它在特定 范围内相对于输入信号光和泵激光的强度具有平化的增益。但是，传 统的增益平化光纤放大器有一个问题，就是在输入信号光和泵激光的 状态变化时，难以维持所需要的增益平坦性。具体地说，在多个光纤 放大器以多级的形式连接在一起的地方，输入信号光的状态可能随着 放大器之间损耗特性的变化而变化，结果导致信号光在传输过程中误 差增大。

一般说来，检测输入信号光的强度，以便按照检测出来的输入信 号光强度来改变泵激光强度，从而补偿增益的变化。为此目的，一般 使用两个泵激光源。

图1图解说明具有两个泵激光源的传统光纤放大器的配置。如图 1所示，传统的光纤放大器包括第一隔离器100、第一泵激光源102、 第一波分多路复用器(WDM)104、铒掺杂光纤(EDF)106、第二泵激光 源108、第二WDM 110和第二隔离器112。

输入信号光通过第一隔离器100加在第一WDM 104上。在第一 WDM 104中输入信号光与由安排在EDF 106上游的第一泵激光源102 产生的泵激光结合。合成的光从第一WDM 104出来，入射到EDF 106。

由安排在EDF 106下游的第二泵激光源108产生的泵激光通过第 二WDM 110入射到EDF 106。入射到EDF 106的正向和反向的泵激 光用来把存在于EDF 106中的铒离子从基态激发出来。在EDF 106 中，输入信号光借助于以受激方式而从受激铒离子发射的光而放大。 第一和第二隔离器100和112中的每一个都用来防止从诸如输入/输出 连接器的光学元件反射的被放大的自发辐射(ASE)光再次入射到EDF 106而降低输入信号光的放大效率。

这样的光纤放大器是这样配置的，使得可以按照正向泵激光的强 度来调整EDF 106的上游级的粒子数反转的比率，而同时按照反向泵 激光的强度来调整EDF 106的下游级的粒子数反转的比率。

但是，有一个问题，就是不可能自由地调整EDF 106每一级的粒 子数反转的比率，因为相关泵激光的强度影响EDF 106整个级。

因此，本发明的目的是提供一种包括安排在两个EDF之间的适合 于把正向和反向泵激光彼此分离的泵激光分离单元的增益平化光纤放 大器，从而按照输入信号光强度的变化来补偿增益的变化。

按照本发明，这一目的是通过提供一种光纤放大器来实现的，该 光纤放大器包括：第一放大单元，用来利用第一泵激光来放大输入信 号光，以便获得预定的增益；第二放大单元，用来利用第二泵激光对 已经被第一放大单元放大了的信号光进行再放大，以便获得与预定增 益相同的增益；和泵激光分离单元，用来使从第一放大单元输出的已 被放大的信号光进入第二放大单元，而同时防止第一泵激光进入第二 放大单元并防止第二泵激光进入第一放大单元，从而使进入第二放大 单元的已被放大的信号光可以只被第二泵激光放大。

参照附图详细地描述本发明的最佳实施例之后，将会更加明白本 发明的上述目的和其它优点。附图中：

图1是图解说明包括两个泵激光源的传统的光纤放大器的配置的 示意图；

图2是图解说明按照本发明的增益平化的光纤放大器的配置的示 意图；以及

图3是描述图2的光纤放大器的增益谱与图2所示铒掺杂光纤放 大器中铒的粒子数反转比率的关系的曲线图。

下文中将详细地描述本发明的最佳实施例。

图2图解说明按照本发明的光纤放大器的配置。如图2所示，本 发明的光纤放大器包括第一隔离器200、第一放大单元210、泵激光 分离单元220、第二放大单元230和第二隔离器240。

第一放大单元210包括：第一泵激光源211，用来产生第一泵激 光；第一WDM 212，用来把由第一泵激光源211产生的第一泵激光 与透过第一隔离器200的输入信号光组合；和第一EDF 213，用来利 用第一泵激光放大输入信号光。

第二放大单元230包括第二泵激光源231、第二WDM 232和第 二EDF 233。第二泵激光源231用来产生第二泵激光。第二泵激光通 过第二WDM 232提供给第二EDF 233。第二EDF 233利用第二泵激 光对已经通过第一放大单元210放大的信号光进行再放大。第二WDM 232把从第二EDF 233出来的经过再放大的信号光输出到第二隔离器 240。

泵激光分离单元220用来防止第一泵激光进入第二放大单元 230，而同时防止第二泵激光达到第一放大单元210。对于这个泵激 光分离单元220，最好使用泵激光反射滤光片，后者用来对泵激光进 行全反射。

在描述具有上述配置的光纤放大器的操作之前，将描述光纤放大 器的增益谱与EDF 213或233中铒的粒子数反转比率的关系。图3图 解说明光纤放大器的增益谱与图2所示并将描述的EDF 213或233中 铒的粒子数反转比率的关系。图3中示出与从0至1范围内间隔为0.1 的各种粒子数反转比率对应的11种增益谱。图3中最低增益谱对应于 EDF 213或233中铒的粒子数反转比率为0的状态。这个状态相当于 EDF 213或233的全部铒处于基态。在这种状态下，相关的增益谱表 现为损耗频谱，因为EDF 213或233不进行任何放大。另一方面，在 粒子数反转比率是0.7的地方，这意味着全部铒的70％处于受激状态， 而同时全部铒的30％处于基态。对应于粒子数反转比率分别为0.6和 0.8的各增益谱，在1,540至1,560nm波长范围内是彼此对称的。换句 话说，在粒子数反转比率0.6下获得的增益谱具有正梯度，而在粒子 数反转比率0.8下获得的增益谱具有负梯度。分别与这两种粒子数反 转比率对应的增益谱具有彼此补偿的关系。因此，利用这样的特性， 有可能使按照本发明的光纤放大器的增益平化。若避免第一和第二泵 激光中的每一个在用于第一和第二放大单元210和230相关的一个中 的放大之后的剩余部分达到第一和第二放大单元210和230中的另一 个，则有可能独立地调整第一和第二放大单元210和230中相关一个 中的泵激光强度。

这使得有可能单独地调整第一和第二EDF 213和233的各自的粒 子数反转比率，从而调整相关的增益谱。因此，有可能使光纤放大器 的增益平化。

为此目的，泵激光反射滤光片用于按照本发明的泵激光分离单元 220。第一EDF 213到泵激光反射滤光片220的距离最好为第一EDF 213到第二EDF 233距离的10至90％。

现将描述按照本发明的具有图2配置的光纤放大器的操作。

由第一泵激光源211产生的第一泵激光首先通过第一WDM 212 入射到第一EDF 213，以便激发掺杂在第一EDF 213中的铒离子 (Er3+)。

在第一EDF 213中，受激铒离子以受激方式发射光。这些光用来 放大通过第一隔离器200和第一WDM 212进入第一EDF 213的信号 光。此时，放大输入信号光之后剩余的第一泵激光被泵激光分离单元 220反射，使之再次用以泵激第一EDF 213。另一方面，来自第一放 大单元210的放大后的信号光通过泵激光分离单元220，然后进入第 二放大单元230。

从第二泵激光源231产生的第二泵激光通过第二WDM 232进入 第二EDF 233，以便激发掺杂在第二EDF 233中的铒离子。在第二EDF 233中，受激铒离子以受激方式发射光。这些光用来将已被第一放大 单元210放大了的信号光再放大。此时，放大信号光之后剩余的第二 泵激光被泵激光分离单元220反射，使之用来再次泵激第二EDF 233。

在输出强度上调整第一和第二泵激光源211和231，以便使EDF 213和233中的每一个可以获得与相关放大单元210或230的特性相 符的粒子数反转比率。

第一和第二隔离器100和112中的每一个都用来防止从EDF 213 和233中相关的一个产生的放大的自发辐射(ASE)光在被从诸如输入/ 输出连接器等光学元件反射之后再次入射EDF 106，降低输入信号光 的放大效率。

从上述可以看出，本发明提供一种不管输入信号光强度如何都能 够具有平化的增益的光纤放大器。因此，本发明的光纤放大器对长距 离传输网络是有用的。本发明的光纤放大器由于它可以重新使用残留 的泵激光而具有较高的效率。

尽管已经参照其特定的实施例进行了具体地表示和描述了本发 明，但是，本专业的技术人员会明白，在不脱离后附权利要求书所定 义的本发明的范围的情况下，在形式上和细节上可以实现各种变化。