寬帶拉曼放大和色散補償模塊的製作方法

2023-05-25 14:16:21

專利名稱：寬帶拉曼放大和色散補償模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種寬帶拉曼放大和色散補償模塊，適用於光纖通信系統和網絡。
最近，拉曼光纖放大器的主要研究熱點是提高平坦帶寬。對於分布式拉曼放大傳輸系統，是採用多波長半導體雷射器陣列作為泵浦源反向泵浦，利用在線傳輸光纖(如非零色散位移光纖)本身作為增益介質。為了提高帶寬，美國TYCO SUBMARINE SYSTEM公司的Kidorf Howard David(US6052219，Widebandwidth Raman amplifier capable of employing pump energy spectrallyoverlapping the signal)和Xiabing Ma(US6151160，Broadband RamanPre-amplifier for wavelength division multiplexed optical communication systems)對此先後進行了研究。前者採用1455nm和1495nm兩個泵浦源反向泵浦，可以獲得1530-1610nm範圍(C波段和L波段)的信號放大，後者提出採用多個分帶結構，每個分帶可以用摻稀土離子光纖或拉曼效應放大所對應的光信號，可以實現寬帶放大，由於後者在分帶放大之前，還利用了一個摻鉺光纖放大器或拉曼光纖放大器，其分帶放大的帶寬受它前面的放大器的制約。
隨著用戶對帶寬的日益需求，光纖通信正在向著高速率寬帶寬的大容量方向發展，無水峰的石英光纖已研製成功(ALLWAVE光纖)，不久將會投入商用。無水峰的石英光纖的低損耗帶寬為400nm(1250-1650nm)，覆蓋了第二、第三、第四和第五個窗口。單通道速率已向40Gb/s邁進，而目前的色散補償技術僅適用於單波帶(S帶，C帶或L帶)的色散補償，不能滿足超寬帶和超高速和超長距離傳輸的要求。同時，目前的拉曼放大器所能實現的平坦帶寬最大只有120nm，其帶寬還不到全波光纖可利用帶寬的三分之一，色散補償帶寬還不到全波光纖可利用帶寬的六分之一，因此，目前色散補償技術和光放大技術仍然不能滿足超大容量和超長距離傳輸的要求，研究帶寬更寬的超寬帶光纖放大器和色散補償成為近期密集波分復用技術的研究主題。
為了實現這樣的目的，本發明設計的寬帶拉曼放大和色散補償模塊，包括色散補償光纖、兩個半導體雷射器陣列、兩個泵浦耦合器和兩個多泵浦耦合器。色散補償光纖在1500-1620nm波長範圍內具有較高的負色散，其色散絕對值在80-160ps.nm-1.km-1範圍內，長度在1km到5km範圍內。同時，色散補償光纖可以作為集中式拉曼放大的增益介質。半導體雷射器陣列包括波長範圍在1400-1500nm之間的3-7個不同波長的雷射器，用於雙向泵浦色散補償光纖，使輸入信號既得到色散補償又獲得增益；泵浦耦合器用於將半導體雷射器陣列輸出的多波長雷射耦合到色散補償光纖中，多泵浦耦合器用於將半導體雷射器陣列輸出的雷射耦合到尾纖中。色散補償光纖前接和後接泵浦耦合器，半導體雷射器陣列的尾纖接入泵浦耦合器。
由於色散補償光纖在1500-1620nm波長範圍內具有較大的負色散，使用較短的光纖可以補償前一跨距傳輸光纖的色散。同時，色散補償光纖具有較小的截面積和較高的鍺離子摻雜濃度，因此具有較大的拉曼增益係數。本發明採用色散補償光纖，設計出具有120nm帶寬拉曼放大和色散補償功能的模塊。該模塊的發明，使密集波分復用系統的傳輸容量得到進一步提高。
圖2為模塊色散補償後的色散曲線。
圖3為模塊拉曼放大的增益譜。
在

圖1的結構示意圖中，寬帶拉曼放大和色散補償模塊，包括色散補償光纖、兩個半導體雷射器陣列、兩個泵浦耦合器和兩個多泵浦耦合器。色散補償光纖前接和後接泵浦耦合器，兩個半導體雷射器陣列的多波長雷射分別通過多泵浦耦合器耦合到尾纖中，尾纖接入泵浦耦合器。在本實施例中，色散補償光纖的參數如表1所示；同時，色散補償光纖可以作為集中式拉曼放大的增益介質。半導體雷射器陣列包括3-7個不同波長的半導體雷射器，用於雙向泵浦色散補償光纖，使輸入信號獲得增益。多泵浦耦合器用於將半導體雷射器陣列輸出的雷射耦合到尾纖中。所使用的泵浦雷射器波長和功率的優化配置見表2。經過計算得到，模塊色散補償後的色散曲線如圖2所示，模塊的增益譜如圖3所示。由圖可見，拉曼放大和色散補償的波長範圍為1500-1620nm，其平坦帶寬為120nm，其平坦度在2dB以內。
表1用於拉曼放大和色散補償模塊的色散補償光纖參數

表2用於拉曼放大的泵浦波長和泵浦功率的配置

權利要求
1.一種寬帶拉曼放大和色散補償模塊，其特徵在於包括色散補償光纖、兩個半導體雷射器陣列、兩個泵浦耦合器和兩個多泵浦耦合器，色散補償光纖前接和後接泵浦耦合器，兩個半導體雷射器陣列的多波長雷射分別通過多泵浦耦合器耦合到尾纖中，尾纖接入泵浦耦合器。
2.根據權利要求1所說的寬帶拉曼放大和色散補償模塊，其特徵在於色散補償光纖在1500-1620nm波長範圍內具有較高的負色散，其色散絕對值在80-160ps.nm-1.km-1範圍內，長度在1km到5km範圍內，可補償前一跨距傳輸光纖的色散，同時，色散補償光纖可以作為集中式拉曼放大的增益介質。
3.根據權利要求1所說的寬帶拉曼放大和色散補償模塊，其特徵在於半導體雷射器陣列包括波長範圍在1400-1500nm之間的3-7個不同波長的半導體雷射器，雙向泵浦色散補償光纖使輸入信號獲得增益。
全文摘要
本發明涉及一種寬帶拉曼放大和色散補償模塊，適用於光纖通信系統和網絡。色散補償光纖前接和後接泵浦耦合器，兩個半導體雷射器陣列的多波長雷射分別通過多泵浦耦合器耦合到尾纖中，尾纖接入泵浦耦合器。色散補償光纖在1500－1620nm波長範圍內具有較高的負色散，可以補償前一跨距傳輸光纖的色散，同時可作為集中式拉曼放大的增益介質，半導體雷射器陣列包括波長範圍在1400－1500nm之間的3－7個不同波長的雷射器，用於雙向泵浦色散補償光纖，使輸入信號既得到色散補償又獲得增益。本發明具有120nm帶寬集中式拉曼放大和色散補償功能的模塊，使密集波分復用系統的傳輸容量得到進一步提高。
文檔編號G02B6/43GK1403843SQ0213738
公開日2003年3月19日 申請日期2002年10月10日 優先權日2002年10月10日
發明者姜淳, 胡衛生, 曾慶濟, 王悅 申請人:上海交通大學