具有分布式濾波作用的l波段放大器的製作方法
2023-06-26 20:47:21 3
專利名稱：具有分布式濾波作用的l波段放大器的製作方法
背景技術：
在服務提供者努力趕上日益增長的容量需求時，已經把注意力集中到在一給定的WDM系統中提供儘可能多的WDM光信道。因此，正在開發寬帶光放大器來實現密集的WDM(DWDM)光學系統和網絡。
正如圖2所示，EDFA的總增益譜是非常寬的。其可用的增益譜大約從1525nm一直延伸至1565nm，通常把它稱為鉺的C波段。採用合適的增益均衡，大約有40nm的帶寬可供DWDM應用。圖2也示出EDFA的增益在低於1525nm的光譜區和高於1565nm的光譜區迅速地下降。雖然，常用的增益均衡技術實際上不能進一步增加EDFA增益帶寬，但是對更高容量光波系統的需求重新引發了在約1565nm和1620nm之間的長波長範圍內進行光放大的興趣，通常這個範圍稱為L波段或擴展波段。例如，參閱Massicott等人的刊於Elec.Lett，1990年9月，第26卷上的「Low noise operation of Er3+doped silica fiber amplifieraround 1.6 micron」。不管鉺增益窗口的長波長尾端對光信號放大具有潛在應用的評價，公開文獻中幾乎沒有對L波段放大器的優化。
L波段放大器的性能至少受到三個相互相關的因素所限制。它們包括a)增益係數在感興趣的波長帶中減小，b)短波長放大自發發射(ASE)會引起自飽和，以及c)在高增益工作所需的長光纖線圈中存在背景損耗。L波段放大器相對C波段放大器在增益/損耗比上的固有降低致使功率轉換效率降低，而平均反轉的減少進一步擴大了一降低，導致效率的降低更為依賴於長度。這裡，平均反轉的減少是伴隨著自飽和產生的，且會使已經較低的增益係數更小。而且，如果多級放大器的第一級在低反轉條件下工作，則放大器的噪聲性能將明顯受到損害。然而，在高反轉條件下工作會產生C波段ASE，降低放大器的功率轉換效率。
因此，發明人已經認識到有改善L波段放大器性能的需要，具體地說，已經把噪聲係數和功率轉換效率之間的折衷方案作為目標。
發明概述本發明的一個實施例把用於在較長波長內，與放大器相關的增益尾區，放大光信號的光放大器為目標，包括作為放大器增益級的摻稀土的增益介質，連接到增益介質上的泵功率源；以及分布在增益級級的濾波器，其特徵在於，濾波器在放大器中衰減與放大自發發射(ASE)相關的光，使得只有基本上在增益譜的較長波長區域中的光信號被放大。
本發明的另一實施例把用於，與放大器相關的增益譜的尾區，在較長波長內，放大光信號的光放大器作為目標，包括作為放大器第一增益級的第一摻稀土的增益介質，其特徵在於，把一濾波器分布到一增益介質上。該濾波器提供與放大自發發射相關的光的衰減。該放大器還包括連接到第一增益級的放大器的第二增益級的第二個摻稀土增益介質；以及用於激勵摻稀土增益介質的連接到放大器的泵功率源。在本實施例的一個方面，最好把第二增益級在根據信號傳播的方向比輸入位置更靠近第一增益級的輸出位置處串聯地連接到第一增益級。在本實施例的另一個方面，也把一濾波分布到放大器的第二增益級上，以進一步降低由放大器產生的ASE。在本實施例的又一個方面，最好把泵源在比第一級增益級的輸出更靠近第一增益級的輸入處耦合到第一增益級。
在上述的兩個實施例中的連續的分布式濾波作用方面，這分布式濾波器是由一種摻稀土的，多根的而最好是雙根纖芯光纖組成的第一增益級。把其中一根纖芯泵激到為有用的增益譜提供增益，而不泵激另一根纖芯使它吸收頻帶線(ASE)的光。
在另一連續的分布式濾波作用方面，這分布式濾波器是由一種非絕熱化做成錐形的光纖組成的第一增益級，在這個模式中耦合發生在錐形區以提供濾波作用的效果。
在一種更進一步的連續的分布式濾波作用方向，這濾波器是由一種摻稀土的光纖組成的第一增益級，並且具有一根軸向的摻雜纖芯和一根共軸的摻雜的或不摻雜的環形纖芯，其中彎曲損耗在光纖的整個長度上提供濾波作用效果。
在其它可能的另一種分立的濾波作用方面，它分布式濾波器是由一系列諸如用寫入或鑲接到摻稀土的光纖的長周期光柵的分立的光纖組成的第一增益級的分立濾波器。在這個方面，它可以如願地裝備不同於一般(亞鍺)-鋁-矽酸鹽基質玻璃的，諸如磷醯-矽酸鹽玻璃的，摻雜的光纖玻璃基質，它為寫入到光柵提供一種更為有效的介質。
在本文中所描述的本發明特別提供了用於在鉺的L波段中放大光信號的一種裝置和方法，且在沒有分布式濾波作用下對整個L波段放大器上具有改善的性能。根據本發明的分布式濾波作用基本上消除了在放大器中，特別是由於激烈的泵激而產生的頻帶外的ASE，它本身又使得放大器能在沒有由C波段的ASE引起的自飽和下，在較高平均反轉下運作。較高平均反轉操作能使較短的有源線圈獲得目標增益值，且由於在背景損耗上的減小也有助於改善功率轉換效率。在較高反轉下，放大器的噪聲係數也被獲得目標L波段級增益的能力所改善。因此，這轉換也為放大器線路方案和包裝考慮提供好處。
雖然根據本發明的裝置被解釋性地描述成一種光纖光放大器，但不並不像平面結構那樣受限制，例如，也可以完成本發明。
本發明另外的特性和優點將在隨後的詳細描述中陳述，而對本技術領域中的技術人員來說，其中一部分從描述中將會很快地明白的，或者按照本文的文字描述和權利要求中，以及附圖中所描述的來實現本發明來認可。
應該理解到前面的一般描述和後面的詳細描述都僅是本發明的示範性的東西，是相要為理解本發明的本質和特性提供一個概述或框架，正如它所提出申請的權利要求。
所包括的附圖是提供來對本發明作進一步的理解，並且是併入在本說明書面作為它的一個部分。這些附圖用圖說明了本發明的各實施例，並與用來說明本發明的原理和操作的描述連在一起。
附圖概述
圖1是摻鉺的光放大器的增益隨C波段和L波段波長的關係曲線的圖解表示圖。
圖2是根據本發明的一個實施例的在第一級中具有分布式濾波作用的二級L波段光放大器的示意表示圖；圖3是根據本發明的一個實施例的對各種濾波器帶寬和濾波器深度的平均反轉值與有源光纖度的關係曲線的圖解表示圖；圖4是根據本發明的一個實施例的對各種濾波器帶寬和濾波器的深度的反向ASE功率與有源光纖長的關係曲線的圖解表示圖；圖5是根據本發明的一個實施例的對各種濾波器帶寬值和濾波器的深度的剩餘泵功率與有源光纖長的關係曲線的圖解表示圖；圖6是根據本發明的一個實施例的對各種平均反轉值的放大器噪聲係數與在鉺的L波段中波長的關係曲線的圖解表示圖；圖7是根據本發明的一個實施例的雙纖芯分布式濾波器的示意圖；圖8是根據本發明的一種分立的分布式濾波器放大器實施例的示意圖；圖9是根據本發明的由分布式濾波器放大器所提供的L波段增益分布圖的圖解表示圖；圖10(a)是根據本發明的一個實施例的非絕熱錐形光纖分布式濾波器的示意表示圖；圖10(b)是由圖10(a)的濾波器所提供的損耗與波長關係曲線的示意表示圖；以及圖11是根據本發明的一個實施例的圓環/同軸纖芯濾波器示意的橫截面圖。
較佳實施例的詳細描述為使讀者更清楚地理解本發明，本文術語「分布式濾波器」是指在濾波增益級(即有源光纖)的一些有限實體部分上發生的濾波，這相對於僅在增益級的一個單一或分立位置上發生的濾波而言。因此，例如濾波器可以分布在一段增益級上，根據分布式濾波器對放大器所產生的ASE的濾波程度，增益級的長度的範圍實際上可以從光纖的約25％到基本上整個增益級。這將在下面關於本發明的放大器濾波作用實施例中作較為詳細的描述；但是，可以說，分布式濾波器可以包括多個分布在增益介質實體部分上的分立濾波器，以提供有效濾波，另一種方法是包括分布在增益介質一部分上的實際連續的濾波器。
還試圖為讀者說清楚單級放大器與多級放大器之間的有益差別，因為本文使用這些術語。單級放大器指的是由泵雷射源泵激的單段增益介質。多級放大器指的是被實體分開或通過分立元件相連的至少二段增益介質，而其中每段為信號提供的增益大於標稱增益。所以，由於本文使用這些術語，單一增益級可以沿著其長度包括一系列分立的濾波器並保持單級。我們相信，本領域的技術人員會清楚地理解這點。因此，圖2所示放大器是具有第一級2和第二級4的多級放大器，其中第一級2具有分立的分布式濾波器14，而第二級4在元件12處作連接。
本領域的技術人員還將認識到，就設計、控制以及系統結構與性能的處理而言，多級摻稀土的L波段光放大器比單級放大器優越。例如，增益均衡、色散補償、波長路由選擇及其它功能均可以光放大器各級之間方便地完成。因此，作為說明，本發明將在多級放大器方面作詳細描述；然而，這決不限制本發明也不排除實施本發明的放大器是一單級L波段放大器。
現在將對本發明的較佳實施例作為詳細的說明，一些例子在附圖中作了圖示解釋。凡是可能之處，相同的參考數字將在整個附圖中用作指示相同的或相似的部件。
圖1示出了一常規的矽酸鋁(鍺)摻鉺光纖的代表性增益譜20，其覆蓋了從約1520nm到1620nm的光譜區。這個光譜區在後文中把它稱之為已知的增益帶寬22。一般稱為EDFA之C波段波長範圍的光譜區示作第一增益譜24，後文也這樣稱。它佔據了已知增益帶寬22的短波長區，約從1520nm延伸到1560nm。根據本發明的一個實施例，第一增益譜24主要與圖2中放大器10的第一增益級2相關。一般稱為EDFA之L波段(或擴展波段)的波長區佔據了已知增益帶寬22的長波長(尾)區，從約1560nm延伸到1620nm，後文稱之為有效增益譜26，它是主要與放大器10之第二增益級4相關的發射譜。在工作中，當放大器的增益介質被泵激時，在正向和反向的二個方向上，光放大器都發射出被認為是放大自發發射(ASE)的寬底噪聲譜。在後文中，該ASE稱為帶外光發射28，相對於目前的發明，它佔據了基本上與第一增益譜22相一致的光譜區。相信本領域中的技術人員已了解摻稀土光放大器的ASE屬性，不需要為理解本發明而作進一步討論。
圖2圖示說明了一個根據本發明示範實施例的放大自發發射受控的L波段摻鉺光纖放大器(EDFA)10。第一級摻鉺光纖增益介質2在耦合點12處串聯地耦合到第二級摻鉺光纖增益介質4。雖然L波段EDFA的兩個級2和4被示為彼此直接鄰接，但是，本領域的技術人員都會懂得，可以將諸如光隔離器，濾波器，或其它信號處理元件等各種元件插在在兩級之間。把泵激源8與放大器適當耦合，較佳的是耦合第一級的輸入位置處或附近，以沿正向提供泵激能量(即與信號同向)。據信，這種泵激結構使放大器運行具有降低的噪聲係數和增加的功率轉換功率。一般通過在發生高反轉的放大器第一級輸入處實現相對強烈的泵激來實現。但是，如本領域技術人員所理解的，還可以有不同的泵激方案；例如，根據放大器設計和結構、性能要求、增益級組成和其它考慮，一般在980nm泵激波段和/或1480泵激波段或其它泵激波段，沿正向和/或反向泵激EDFA的任何一級或兩個級。位於圖1有效增益譜26內的輸入光信號λin6在第一增益級2的輸入端輸入放大器10(如圖2所示，從左到右傳輸)，並作為放大信號λout18從第二增益級4的輸出端射出。沿第一增益級2分布濾波器14，以提供如圖1所示的ASE濾波28，這將在下面作更詳細的描述。也可沿第二增益級4分布濾波器16，以在第二增益級中進一步降低ASE。
本發明解決了限制L波段放大器性能的三個因素。正如圖1中增益曲線20在有效增益譜26上的圖示說明，第一個因素是在一些特定的放大器反轉值處，L波段的增益係數相比C波段增益減小了。第二個因素是因第一增益級2中產生的寬帶ASE所引起的自飽和，它耗盡了高能級的粒子數，並降低了放大器的平均反轉，從而降低了信號增益。第三個因素是一般用於L波段高增益工作的長有源光纖中存在的背景損耗。L波段放大器相對C波段放大器在增益/損耗比上固有減小致使功率轉換效率降低。另外，如圖6為各個增加的反轉值分別示出的曲線1-7所示。當EDFA10的第一級2在低平均反轉值條件下工作時，作為光放大器性能主要品質因素的噪聲係數(NF)明顯受損。然而，當第一級2被相當激烈地泵激，致使這第一級2提供了較高平均反轉值時，在C波段中發射的ASE 28(即帶外光發射)將明顯損害放大器的功率轉換效率。為解決這些問題，圖2所示本發明的一個較佳實施例包括一個分布在第一增益級2上的濾波器14。濾波器14的有效特性是它的帶寬與深度。濾波器帶寬按常規定義為進行某種程度濾波的光譜區；而濾波器深度在這裡被定義為某一特定帶寬上的濾波作用的大小。濾波器14的深度最好近似等於或大於已知增益帶寬22的峰值增益係數，該峰值一般出現在1530nm處或靠近。
根據本發明的一個實施例，濾波器14的帶寬和濃度足以衰減且最好有效地消除大部分帶外光發射28(如果不能全部消除的話)。由此可使本發明的放大器在相對較高的平均反轉條件下工作，不發生由C波段ASE引起的自飽和。這將進一步導致能夠用較短的有源線圈長度實現特定的目標增益，並降低背景損耗，提高放大器的功率轉換效率(已通過C波段ASE的抑制而得以改善)。另外，能夠在較高平均反轉值時獲得L波段級目標增益(第二增益級4)可以改善放大器的噪聲係數。於是本發明的分布式濾波在圖1的有效增益譜26中提供了一個峰值增益，它也是在已知增益帶寬22上的峰值增益。圖9示出了本發明分布式濾波器L波段放大器的一代表性增益曲線90。這種增益曲線可能仍需要增益平坦化或增益均衡。位於圖2第一增益級2中的分布式濾波器14意欲消除從約1520nm到1565nm的C波段發射，而使放大器提供從約1565nm到1620nm的L波段增益。
如圖2中的虛線所示，在本發明的另一實施例中，另外將濾波器16分布在第二增益級4上。由於第一級的剩餘泵功率在第二級輸入端集中泵激，所以第二增益級上的分布式濾波作用降低了該處的反轉偏差，降低了反向ASE與正向傳播信號之間的競爭，並進一步提高了放大器的功率轉換效率。
根據本發明另一些方面，濾波器14(也可選擇濾波器16)可能採取連續濾波器的形式，在第一增益級的有限實體部分上延伸，範圍從長度的約25％到基本上是整個長度；或者該濾波器可以建立同樣在增益級上延伸的許多分立濾波器。應該理解，本發明的分布式濾波試圖衰減且最好消除與鉺C波段相一致的寬帶光譜。濾波器的這個能力將決定其在增益級上的分布程度。
在本發明的一較佳實施例中，濾波器14是一種連續分布濾波器，具有合適的深度和帶寬，可以基本上消除在第一增益級中產生的帶外光發射。這種連續濾波器的一個例子在圖7(a)中示意地示為濾波器70，它具有兩根摻鉺的纖芯72和74，其中一根(72)經光泵激，為L波段信號提供增益，而另一根(74)沒有泵激，故吸收帶外光，使耦合到未泵激纖芯(74)上C波段ASE發生損耗。如果兩根纖芯的波導色散使得只對C波段波長發生耦合，那麼這根光纖將實現所需的功能。在這類實施例中，未泵激纖芯(74)的摻雜濃度可以是遠大於放大纖芯(72)的摻雜濃度，以增強濾波性能。甚至可以權衡組合，防止吸收飽和。本實施例的兩個方面是如圖7(a)所示的連續的未泵激纖芯74，和如圖7(b)所示的未泵激的分層纖芯74′。這類光纖在本領域眾所周知的，不需要為理解在此描述的本發明而作進一步的敘述。例如，參閱第5,087,108和5,218,665號美國專利，這兩份資料作為參考在此引入。
本發明分布式濾波器放大器的另一個方面依賴於具有非絕熱錐形的增益光纖；即，一種在LP01和LP02模式之間引起模式耦合的錐形光纖結構。這種分布式濾波器增益光纖用圖解示於圖10(a)，在該圖中光纖102包括一系列非絕緣錐體104。圖10(b)示出代表性的非絕熱錐形光纖濾波器102的損耗譜曲線106。該損耗譜基本上與摻鉺光纖在一特定反轉值時的增益曲線非常相象。如圖9代表性地顯示，根據本發明在放大器中使用這種濾波器可以理想地產生L波段增益。基於非絕熱錐形的光纖最好由這樣的光纖來構成，即所述光纖具有具有輔助的同軸環形纖芯或凹下的包層，便於製造。為更詳細地說明基於非絕熱錐形的光纖結構，請參閱作為參考引入的第4,877,300號美國專利，好像其內容全部被陳述一樣。
在圖11部分示出的另一實施例中，一種混合型分布式濾波器L波段放大器將同軸耦合機制與雙纖芯耦合機制相結合，它包括具有常規軸向摻雜纖芯112和同軸環形纖芯114的增益光纖110，其中同軸環形纖芯114可以根據設計和性能的考慮摻雜或不摻雜。在上述非絕熱錐形光纖濾波的放大器實施例中，耦合僅在光纖做成錐形的地方發生，而在本實施例中，功率分別在內、外部纖芯112、114之間連續地交換。實驗結果指出，這類光纖沒有期望的依賴於橫向功率分布的正弦長度，其中橫向功率分布與模拍頻相關。準確地說，設計好的耦合帶寬的損耗隨光纖長度單調地增加。可以相信，這是由於相對於軸向纖芯波導112，環形波導114有一個增加的彎曲靈敏度。因此，除了有損耗的纖芯114依賴於微彎曲或宏彎曲引發的洩漏而不是吸收，該裝置將類似於摻雜雙纖芯光纖那樣工作。
本發明放大器實施例的一例分立型分布式濾波器示於圖8，它包括一有源光纖80，在光纖的一些有限實體長度上寫入了許多長周期光柵(LPG)。如在此所用的，長周期光柵包括具有光纖光柵，其周期造成某一給定波長的光耦合進光纖的包層並輻射出來。由於常規的矽酸鋁摻鉺光纖僅是弱光敏，所以可以把多個LPG接成放大器光纖。但是，由於這樣做會增加過損耗和生產成本，所以更希望採用一種改進的增益光纖組合和/或光纖結構，有效地把LPG寫入增益光纖中。例如，用193nm波長寫入光柵的矽酸磷基質將解決上述困難。光纖中的長周期光柵及其生產是本發明已知的，不再為理解本發明作進一步的討論。
在本發明放大器的分立型分布式濾波器方面，單級放大器中的較佳濾波器間距應小於或等於放大器峰值增益波長處的約20dB增益長度。在本發明的這個方面，至少有一些濾波器會具有交疊的濾波器帶寬。此外，至少有一些濾波器的濾波器帶寬基本上延伸達到覆蓋了帶外光發射28。
以下結合圖3-6表述的是，對一般矽酸鋁(鍺)摻鉺光纖模擬分布式濾波對L波段放大器性能的影響的結果。放大器泵功率在980nm處為140mW，為簡便起見，輸入功率為-21dBm的40個信號信道集中在1590nm。
圖3示出了該放大器的平均反轉對第一級有源光纖長度的關係曲線圖。曲線1是無(分布式)濾波的結果曲線。曲線2和3是由從1525nm到1545nm的恆定濾波器帶寬引起的，其差別為對曲線2，濾波器深度為5dB/m而對曲線3，濾波器深度為20dB/m。曲線4和5是由1525nm到1560nm的濾波器帶寬引起的，曲線4代表濾波器深度為5dB/m，而曲線5代表濾波器深度為20dB/m。將圖3的曲線4和5與曲線2和3作比較，表明增加C波段的濾波器帶寬會減小因ASE自飽和而造成的轉換降低。但是，把濾波器深度增加到遠高於峰值增益係數(也就是說，全反轉時在1530nm處的最大增益)時會產生不可忽略的影響。由此證明，可以在工作於相對較高平均反轉情況下的短光纖中獲得對1590nm信號的目標增益。這為改進包裝和放大器設計提供了額外的好處。
圖4示出了反向傳播ASE與第一增益級光纖長度的關係曲線，其中曲線1-5的濾波器帶寬和濾波器深度特性分別與圖3中的曲線1-5相同。把曲線2和3與曲線4和5作比較，表明一旦達到濾波器深度的閥值時，濾波器深度幾乎對反向ASE沒有影響；但是，增大濾波器帶寬會進一步降低反向傳播的ASE。
上述ASE降低的優點可以通過提高剩餘泵功率來實現，它鞏固了預期用本發明分布式濾波獲得的對功率轉換效率的改進。圖5指出了這一點，圖5是剩餘泵功率(單位為毫瓦)與第一增益級光纖長度的關係曲線。曲線1-5的濾波器帶寬和濾波器深度特性與圖3中曲線1-5相同。如圖所示，比較曲線2和3與曲線4和5可以發現，對濾波器深度的控制低對濾波器帶寬的控制。更為重要的是，具有合適的濾波器深度和帶寬的分布式濾波作用縮短了所需的光纖長度，並增加了第一級中用於泵激第二級的剩餘泵激量，由此提高了放大器的功率轉換效率。
除了用本發明提高了功率轉換效率，如圖6中的曲線1-7所示，還可以改善噪聲係數。圖6是對於從0.4到1.0的平均反轉值範圍，噪聲係數與信號波長的關係曲線圖，分別用曲線1-7表示。所以，運用本發明分布式濾波作用所獲得的高平均反轉可導致較低的噪聲係數值。
根據圖3-6提供的信息，對於具有典型10dB第一級目標增益的示範性放大器，本發明從1525nm到1560nm的分布式濾波作用可以使第一增益級有源光纖的長度從30米(無濾波器時)縮短到約20米。而且，可以節省20mW泵功率，平均反轉將會從0.6增加到0.85。平均反轉值的這個增加量將明顯改善放大器的噪聲係數，特別是在L波段短側處對反轉最靈敏的波長處。
對於本領域的技術人員來說，顯然可以在不背離本發明的精神或範圍的前提下對本發明進行各種修改或改變。因此，只要它們是包括在所附權利要求書及其等效技術方案的範圍內，本發明試圖覆蓋這些修改和改變。
權利要求
1.一種用於光纖電信線路的光放大器，該光放大器以其增益譜中長波長尾區內的帶內傳播信號進行工作，其特徵在於，包括摻稀土的增益介質，它為放大器提供第一增益級；泵激源，它與所述增益極相連；以及濾波器，它分布在增益介質上，用於衰減與放大器中放大自發發射相關的光，放大增益譜長波長區中的傳播信號。
2.如權利要求1所述的放大器，其特徵在於，稀土摻雜劑包括鉺，並且與放大器相關的增益譜從約1520nm延伸到1620nm，ASE從約1520nm延伸到1565nm，而增益譜的長波長尾區從約1565nm延伸到1620nm。
3.如權利要求1所述的放大器，其特徵在於，所述濾波器分布在增益介質的一個有限實體部分上，其分布範圍為增益介質的約25％到基本上整個增益介質。
4.如權利要求3所述的放大器，其特徵在於，所述濾波器包括許多分立的濾波器。
5.如權利要求4所述的放大器，其特徵在於，所述分立濾波器的濾波器間距小於或等於放大器增益譜之峰值增益波長處的約20dB增益長度。
6.如權利要求4所述的放大器，其特徵在於，分立濾波器是長周期光柵。
7.如權利要求4所述的放大器，其特徵在於，長周期光柵被寫入增益介質。
8.如權利要求3所述的放大器，其特徵在於，所述濾波器包括一連續濾波器。
9.如權利要求8所述的放大器，其特徵在於，該連續濾波器包括一不受泵激的摻雜波導纖芯，用以吸收ASE光，還包括一受泵激的摻雜波導纖芯，用以放大傳播信號，並且未泵激波導纖芯和受泵激波導纖芯所具有的波導色散使得基本上僅對ASE增益譜中的光進行從泵激纖芯到未泵激纖芯的耦合。
10.如權利要求1所述的放大器，其特徵在於，濾波器的帶寬基本上與ASE的光譜帶寬相一致，其深度約等於或大於放大器增益譜中的峰值增益係數。
11.一種摻鉺光纖放大器，它具有一已知的增益帶寬，用於對該已知增益帶寬中從約1560nm到1620nm的長波長區提供信號放大，其特徵在於，包括第一增益級，它包括一摻鉺光纖，該摻鉺光纖在所述已知增益帶寬內具有從約1520nm延伸到1565nm的第一增益譜；泵激能源，它耦合到第一增益級；第二增益級，它包括一根串聯連接到第一增益級的摻鉺光纖，其它在所述已知增益帶寬內具有從約1565nm延伸到1620nm的有效增益譜；其中，第一增益級還包括沿第一增益級分布的濾波器，所述濾波器的深度和帶寬足以濾除帶外光發射，而所述帶外光發射的發射譜基本上與第一增益譜相一致，相符程度使得第一增益級中任何未被濾除的帶外光發射不足以使第一增益級自飽和，並且有效增益譜的峰值增益是所述已知增益帶寬的峰值增益。
12.如權利要求11所述的放大器，其特徵在於，濾波器在第一增益級的摻鉺光纖中包括兩根摻鉺波導纖芯，泵能量不傳遞到兩根摻雜纖芯中的一根，使得所述未泵激纖芯衰減耦合到所述未泵激纖芯中的帶外光發射。
13.一種用放大器對其已知增益帶寬的長波長尾區內的信號進行放大的方法，其特徵在於，包括以下步驟把一濾波器分布在放大器第一增益級的增益介質有限實體長度部分上，濾波器的深度和帶寬足以衰減與放大器的放大自發發射相關的波長譜。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，把濾波器分布在放大器介質上的步驟包括下述步驟，即把一連續濾波器分布在增益介質上。
15.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，把濾波器分布在放大器增益介質上的步驟包括下述步驟，即把許多分立濾波器分布在增益介質上。
16.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，還包括下述步驟，即把一濾波器分布在放大器第二增益級的第二增益介質上，該濾波器深度和帶寬足以衰減與放大器的放大自發發射相關的帶外光發射。
17.一種用放大器對其已知增益帶寬之長波長尾區內的信號進行放大的方法，其特徵在於，包括以下步驟把一濾波器分布在放大器的一個增益級上，用以衰減與放大器的放大自發發射相關的帶外光發射，使得與該放大器相關的平均反轉值高於與無分布式濾波器的放大器有關的平均反轉值。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述濾波器分布在放大器的一個輸入增益級上。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述濾波器分布在放大器的第二增益級上，與第一增益級耦合。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，放大器是摻鉺光放大器，已知增益帶寬的長波長尾區從約1565nm到1620nm，已知增益帶寬從約1520nm到1620nm，而帶外光發射從約1620到1565nm。
全文摘要
一種L波段光放大器具有摻稀土的增益介質,它包括分布在增益介質一個有限實體部分上的濾波器,濾波器分布約增益介質的25%長度到基本上整個長度。該分布式濾波器基本上消除了帶外光發射(C波段ASE,1520nm－1565nm),從而改善了L波段放大(1565nm－1620mm)性能。分布式濾波器的例子包括諸如長周期光柵等分立型濾波器,或諸如摻稀土雙纖芯光纖,非絕熱錐形光纖和同軸諧振環光纖等連續型光纖。
文檔編號H01S3/16GK1390400SQ00811488
公開日2003年1月8日 申請日期2000年7月10日 優先權日1999年8月9日
發明者J·D·米內利, M·J·亞德勞斯基 申請人:康寧股份有限公司