具有多級光隔離器的光放大器的製作方法
2023-10-07 03:58:29 1
專利名稱：具有多級光隔離器的光放大器的製作方法
技術領域：
本發明涉及光的放大技術和光放大器，更具體地說，涉及一種配備有一個多級光隔離器的光放大器，光隔離器中採用了多級連接，因而減少了體積，而且截斷了正向光的倒流。
一般的光放大器通常都構製得使第一光隔離器與波長分調製器(wavelongth division modulator)連接，波長分調製器又經光纖連接到第二光隔離器。具代表性的這類一般光放大器在例如Sememkoff等人題為「帶摻雜氟化玻璃光纖的光放大器及其製造工藝」的美國專利5,502,591有介紹。光通過第一光隔離器後在波分調製器中連同來自光源泵的光一起經過調製，由光纖加以放大，然後通過第二光隔離器。本發明人發現，Sememkoff等人的『591號專利實際上依靠的是，應用了一對波分調製器和光源泵，這還可以通過採用單一的波分調製器和光泵加以改進。本發明還意識到，一般依靠兩個或多個光隔離器的光放大器有這樣的問題光隔離器的體積比其它元件大，因而徒然加大了光放大器的體積和造價，有時達到不實用的程度。
本發明還發現另外一個問題，即現代光放大器的設計經常都需要採用起碼兩個光隔離器，這正是造成免纖與光隔離器之間的連接損耗高的原因。
Souda等人題為「光隔離器和光纖放大器」的美國專利5,493,440介紹了一種多級光隔離器連同一個放大器的光纖放大器。例如，Soude等人的圖24示出了光放大器，Soude等人的圖2和圖8舉例說明了一些多級光隔離器。本發明人注意到Souda等人的光隔離器不是把兩個輸入埠安置在隔離的一側，兩個輸出埠安置在隔離器的另一側，而是把四個埠全安置在隔離器的一側。此外，本發明人還發現，Soude等人的磁光元件，其偏振旋轉角較大，達225度，而其光隔離器則試圖只採用單個雙折射元件。此外，本發明人發現，Soude等人的光隔離器由於採用單個透鏡，因而需要增設反射鏡和補償器。因此，以Soude等人為代表的現代光纖放大器的設計不是最佳的光學設計。
因此，本發明的目的是提供一種經改進的光放大技術和器件。
本發明的另一個目的是提供一種能有效採用一個多級光隔離器的光放大技術和光放大器。
本發明還有另一個目的，即提供一種在體積和造價方面都減小了的光放大技術和光放大器。
本發明的又另一個目的是提供光纖與光隔離器之間的連接損耗減小了的一種光放大技術和光放大器。
本發明的另一個目的的是提供一種只用一個單級光隔離器就能降低連接損耗的光放大技術和光放大器。
上述和其它目的可以通過一種採用一個多級連接的多級光隔離器的光放大器加以實現。這种放大器可以構製得使其多級隔離器有兩個輸入埠和輸出埠，供正向輸入光正向照射到第一埠時和輸出光正向照射到第二輸入埠時截斷正向光的反向回流。有一個光源泵產生光將加上去的弱光加以放大。波長分調製器分調製(divsion-modulate)光源泵產生的光的波長和正向通過多級光隔離器的光的波長。光纖將分波調製器來的光放大，然後通過多級光隔離器的第一埠發射出去。
結合附圖參閱下面的詳細說明可以更好地理解本發明及其許多優點。附圖中的同樣編號表示同樣或類似的組成部分，其中
圖1是一般光放大器結構的構想示意圖；圖2是按本發明的原理採用多級光隔離器的光放大器的結構示意圖；圖3是按本發明的原理構制的多級光隔離器的結構示意圖；圖4是按本發明原理構制的多級光隔離器中光正向照射的機理和光位置的示意圖；圖5示出了光纖的位置和來自按本發明的原理構制的光纖套管橫截面的反向光的位置；圖6是按本發明的原理構制的雙折射透鏡內光程光分離角的示意圖；圖7是本發明正向軸線與雙折射透鏡之間的分離角(以度計)和正常偏振與不正常偏振之間的間距(以毫米計)在兩坐標上的關係曲線。
現在翻看圖1。圖1是用以說明設想的一般光放大器具綜合突出特點的結構的示意圖。圖中示出了一般的光放大器(例如摻鉺光纖放大器)，該放大器配備有兩個光隔離器。如圖1中所示，光通過輸入端的光纖後通過輸入端的光隔離器1從而截斷正向光的反向回流。光通過光隔離器1之後和來自光源泵3的光一起在分波調製器2中經過調製，然後輸出到光纖4(例如摻鉺光纖)。來自光源泵3的光，其波長為980納米或1480納米。經放大的光通過光纖後通過光隔離器5傳到輸出端，光隔離器5的應用方式與光隔離器1相同，與輸出端連接。光隔離器5在一個元件與光纖的連接部分截斷正向光的反向回流，並從該連接部分輸出正向光。
圖2是採用按本發明的原理構制的多級光隔離器的光放大器的結構示意圖。多級光隔離器6有兩個輸入埠7A和7B和兩個輸出埠8A和8B，供正向輸入光正向傳至第一輸入埠7A時和輸出光正向傳至第二輸入埠7B時截斷正向光的反向回流。光源泵3產生的光用以增強輸入的弱光。波長分調製器2分波調製正向通過多級光隔離器6的光和光源泵3所產生的光的波長。光纖7放大來自分波調製器2的光，並將經放大的光從多級光隔離器6的第一輸入埠7A引出。
圖3是本發明多級光隔離器結構的示意圖。多級光隔離器可以構制使其第一透鏡9聚焦輸入光。第一雙折射透鏡13將聚焦後的光分成垂直偏振光和水偏振光。法拉第旋轉器11將經第一雙折射透鏡13分光的偏振光的相位移相，第二雙折射透鏡12則將來自法拉第旋轉器11經移相的光聚焦。第二透鏡10將經第二雙折射透鏡12聚焦的光照射到相應的光纖。
圖4是本發明多級光隔離器內光正向照射和機理和光位置的示意圖。圖5示出了本發明光纖的位置和來自光纖橫截面的反向回流光的位置。圖6是本發明雙折射透鏡風光通路的示意圖。圖7是本發明光的分離間距和雙折射透鏡與光正向之間的夾角兩者的關係曲線圖。
下面參看圖1至圖7總的說明按本發明的原理構制的光放大器。光通過光纖在作為多級光隔離器輸入埠的第二輸入埠7B射入，通過光纖入射到分波調製器2的一個輸入端上。多級光隔離器6用來防止光在兩條光纖或一個元件與光纖分別彼此連接時反向傳播。現在參看圖3更詳細地說明多級光隔離器6。通過光纖入射的光經第一透鏡9的上部分入射到偏振材料TiO2製成的第一雙折射透鏡13。入射光通過第一雙折射透鏡13，且被分離成垂直(正常)/水平(不正常)偏振光。若第一雙折射透鏡13長5毫米，則光的最大分離間距為500微米。因通過第一雙折射透鏡13而被分離的光通過法拉第旋轉器11，光的相位移相45度。移過相的光通過法拉第旋轉器11之後通過第二雙折射透鏡12。於是，經第一雙折射透鏡13分離的光通過移相由法拉第旋轉器11加以混合然後使其通過第二雙折射透鏡12。混合光進入通過第二透鏡10連接的光纖7。在光纖7的橫截面反射的光通過第二透鏡10然後在第二雙折射透鏡12中再分離成垂直(正常)/水平(不正常)的偏振光。接著，經分離的光通過第二雙折射透鏡12。通過第二雙折射透鏡12的光被分離成相對於與多級光隔離器6的第一埠7A相連接的光纖套管中心的兩個方向，如圖5中所示，以防入射光流入輸入端。
如上所述，通過多級光隔離器6的光作為輸入光輸入分波調製器2。由於輸入光弱，因而作為另一個輸入光通過光源泵3輸入分波調製器2的光經調製後從分波調製器2輸出。波長為980或1480納米的光來自光源泵3。調製輸出光通過光纖7時受到放大。光纖7繞在位於其中心的波長分調製器2和多級光分離器6上。光纖7的彎曲直徑大於5釐米。通過光纖7放大後的光再提供給多級分離器6的輸入埠7A。入射到多級光分離器6的光通過第一透鏡9的下部分後入射到偏振材料TiO2製成的第一雙折射透鏡13上。入射光通過第一雙折射透鏡13的下部分時分離成垂直(正常)/水平(不正常)偏振光。若第一雙折射透鏡13長5毫米，則光的最大分離間距為500微米。經第一雙折射透鏡13分離的光通過法拉第旋轉器11，且其相位移相45度。移過相的光通過法拉第旋轉器11後通過第二雙折射透鏡12。於是，經第一雙折射透鏡13分離過的光由法拉第旋轉器11通過移相混合，然後通過第地雙折射透鏡12。混合光輸入與第二透鏡10相連接的光纖7。反射在光纖7橫截面上的光通過第二透鏡10然後在第二雙折射透鏡12中再次分離成垂直(正常)/水平(不正常)偏振光。經分離的光接著通過法拉第旋轉器11。經法拉第旋轉器11分離的光通過第一雙折射透鏡13。通過第一雙折射透鏡13的光分離成相對於與多級光隔離器6的第二埠連接的光纖套管中心的兩個方向(如圖5中所示)，從而防止入射光流入輸入端。
綜上所述，本發明提供的光放大器採用一個多級連接的多級光隔離器因而減小了其體積，而且截斷了正向流向光放大器的光的反向回流。按照本發明，多級連接解決了現代設計採用體積比裝置中其它零件都大，從而提高光放大器體積和造價的問題以及因採用起碼兩個光隔離器而使光纖與光隔離器之間的連接損耗大的問題。
上面已就本發明目前認為是最佳的實施例進行說明，便熟悉本技術領域的人們都知道，在不脫離本發明實際範圍的前提下，可以對上述實施例進行種種更改和修改和可以用等效元件代替相應的零件。
權利要求
1.一種光放大器，包括一個多級光隔離器，它有兩個輸入埠配置在所述光隔離器的一側，其兩個輸出埠配置在所述光隔離器的另一側，用以在所述正向輸入光進入第一輸入埠時和輸出光進入第二輸入埠時截斷正向光的反向回流，所述光隔離器由按下列次序直線排列的元件組成；第一透鏡，用來聚焦輸入的光；第一雙折射透鏡，用以將所述經聚焦的光分離成垂直和水平偏振光；法拉第旋轉器，毗鄰所述第一雙折射透鏡配置，用以移相所述經所述第一雙折射透鏡分離過的光的相位；第二雙折射透鏡，毗鄰所述法拉第旋轉器配置，用以聚焦所述來自所述法拉第旋轉器經移相的光；和第二透鏡，毗鄰所述第二雙折射透鏡配置，用以將所述第二雙折射透射透鏡聚焦過的光照射到相應的輸出埠；此外，所述光放大器還包括一個光源泵，用來產生光；一個波長分調製器，與所述光源泵相連接，用以波長分調製所述光源泵產生的光和所述通過所述多級光隔離器正向傳送的光的波長；和一個光纖，與所述調製器及所述隔離器相連接，用以通過放大來自所述波長分調製器的光提供經放大的光，和用以將所述經放大的光傳送到所述多級光隔離器的所述第一輸入埠。
2.如權利要求1所述的光放大器，其特徵在於，所述光源泵由一個發射出波長為980納米或1480納米的光的泵雷射二極體組成。
3.如權利要求1所述的光放大器，其特徵在於所述光纖繞在所述多級光隔離器和所述波長分調製器上；且所述多級光隔離器和所述波長分調製器安置在所述繞制的光纖的中心。
4.如權利要求1所述的光放大器，其特徵在於，所述光纖的彎曲直徑不小於5釐米。
5.如權利要求1所述的光放大器，其特徵在於，所述法拉第旋轉器將通過其中的光相移45度角。
6.如權利要求2所述的光放大器，其特徵在於所述光纖繞在所述多級光隔離器和所述波長分調製器上；且所述多級光隔離器和所述波長分調製器安置在所述繞制的光纖的中心。
7.如權利要求5所述的光放大器，其特徵在於所述光纖繞在所述多級光隔離器和所述波長分調製器上；且所述多級光隔離器和所述波長分調製器安置在所述繞制的光纖中心。
全文摘要
一種光放大器，只採用一個多級光隔離器因而減小了體積和造價。光隔離器有兩個輸入埠和兩個輸出埠，用於使正向輸入光進入第一輸入埠時和輸出光進入第二輸入埠時截斷正向光的反向回流。弱的輸入光由一個光源泵產生的光加以放大。由一個波長分調製器分調製光源泵產生的光和正向通過多級光隔離器的光的波長，由一個光纖放大來自分波調製器的光並將經放大的光通過多級光隔離器的第一埠發射出去。
文檔編號H01S3/067GK1166611SQ9611151
公開日1997年12月3日 申請日期1996年8月3日 優先權日1995年8月4日
發明者金映周 申請人:三星電子株式會社