光纖放大器及帶光纖放大器的傳輸系統的製作方法
2023-12-03 12:22:41
專利名稱：光纖放大器及帶光纖放大器的傳輸系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及如獨立權利要求的特徵部分所述的一種光纖放大器以及一種帶有光纖放大器的傳輸系統。
在現有文獻中有許多光纖放大器已知技術。光纖放大器由特種光導纖維構成，其纖維芯攙有稀土元素。通過用適當的激勵波長激勵稀土元素離子，在纖維中產生一種可以被輸入光信號調用的轉換條件(inversion condition)。這樣的光纖放大器的放大曲線具有一個最大值，該最大值取決於所述稀土元素的種類和量，以及共攙雜情況。使用光纖傳輸系統的目的是要獲得儘可能寬而平的放大曲線。尤其是在波分復用傳輸(WDM)中，希望光纖放大器的放大曲線平而且充分寬。但是，光纖放大器的溫度特性導致了問題。這種問題是，光纖放大器的無源元件的光譜透射性，有源光纖的光譜特性尤其是放大曲線，都隨著溫度而變化。這種可變的溫度特性對於光纖放大器的放大曲線有不利影響，尤其是對所希望的平坦的放大曲線有不利影響。
在U.S.5 177 562中有一種方法用來影響所述對光纖放大器的放大曲線有不利影響的溫度特性。該文獻提出，通過優化激勵雷射的激勵特性以及激勵波長，來對放大曲線施加合適的影響，以補償所述溫度效應。該方法對放大光纖的特性進行溫度補償，但沒有將光纖放大器的其他元件的溫度特性考慮進去。
相反，本發明的具有獨立權利要求所述特徵的光纖放大器的優點是，整個光纖放大器的光學特性得到了優化，所述攙雜放大光纖的溫度特性由其他光學元件的溫度特性進行了補償。這種通過選擇合適的材料或者合適的元件來對各元件的與溫度有關的光學特性進行補償的方案是純粹的光學解決方案，不需要有電子調製和監控。用這種方法，無需使用複雜的監控設備和測量方法，即可實現在寬範圍溫度上的高穩定性。由於使用的是純光學方案，所述光纖放大器具有非常強的溫度穩定性，把這種光纖放大器安裝到傳輸系統中將優化傳輸系統的溫度特性。
通過從屬權利要求中所述的措施，可以對獨立權利要求中所述的光纖放大器實現有益的擴展和改進。
如果需要的話，可以使用具有不同溫度特性的光學元件的任何組合。所述光學元件最好包括一個濾光器，尤其是布拉格濾光器，這種濾光器的溫度特性可以被精確地限定。
另外，為了在放大光纖中耦合信號光與激勵光，必須使用適當的耦合器，後者結合在所述光纖放大器中。通過對耦合器的溫度特性進行合適的選擇，也可以實現溫度補償。
另外，最好在光纖放大器中使用一種光學元件，由其構成另一個攙雜光纖元件。該光纖元件最好連接到所述光纖放大器的信號分路。通過使用特殊的攙雜材料，可以以所希望的方式影響其溫度特性。該攙雜纖維元件也可以最好是級聯多級放大器中的下一個放大級。
在附圖中示出了本發明的一個實施例。該實施例在下文的說明中加以詳細闡釋。
附圖中
圖1是一種光纖放大器的示意結構，圖2是另一種結構，圖3是一個多級放大器，圖4是溫度補償示意。
光纖放大器1具有一個光輸入端3和一個光輸出端4。所述輸入端和輸出端各自與一個光傳輸線路5相連。所述光纖放大器包括一個激勵光源8，後者通過一個耦合器9連接到放大光纖元件2。該放大光纖元件2另一方面連接到一個光學元件6。要被傳輸的信號通過所述光輸入端3進入所述光纖放大器。
這是一個簡單的舉例性實施例，用來說明，術語「光纖放大器」是指包括所有光學和電子元件的一個整體設備。
在信號的傳播方向，來自激勵光源8的激勵光也通過耦合器9進入。該光信號在所述放大光纖2中被放大。在本實施例中，放大光纖2的輸出在光學元件6的輸入端。光學元件可以是濾光器或者別的無源元件甚至有源元件。被放大後的光信號通過所述光輸出端4進入所述傳輸線路5。
圖2示出了本發明的光纖放大器的另一種實施例。在本實施例中，放大光纖2與一光纖元件7相連。該光纖元件7可以進行特殊攙雜，其溫度特性與所述放大光纖元件的溫度特性相反。
在圖3所示的實施例中，示出了一個多級光纖放大器。第一放大級的輸出端連接到下一放大級的輸入端。最好的解決方案是這樣選擇所述放大光纖2，使得所述兩個光纖元件的溫度特性是相反的。如圖3所示，在這樣的情況下，所述光學元件是由光纖元件2實現的。
圖4示出了一種光學元件的例子，其特性使得在某些情況下所述放大器可以對變化的溫度具有良好的穩定性。這裡使用了一種濾光器所示曲線圖示出了光譜衰減及其隨溫度的變化。該圖的上半部示出了衰減最強的波長隨著光學元件6的溫度變化而發生的漂移。這裡，最大值的漂移方向是在更長波長的方向。在圖4的下半部，簡要示出了放大光纖2的溫度特性。這裡，最大衰減的波長是向更短的波長漂移。對於光纖放大器的穩定性來說，尤其有利的實施例是使用布拉格光柵(optical Bragg grating)。所述布拉格光柵不僅可以是濾光器，比如在玻璃襯底上實現的濾光器，而且可以是光纖布拉格光柵。從現有的技術文獻中，例如從U.S.5 042 898，可以知道布拉格光柵的溫度特性，並且知道，可以用合適的手段使得布拉格光柵即使在溫度大範圍變化的情況下仍可保持穩定。通過選擇光柵參數，並通過使用合適的封裝材料，可以調整布拉格濾光器的溫度特性和傳輸曲線。
對於所有的實施例，兩種激勵方式(在信號的相同方向或者相反方向)都可以考慮。選擇何種方式對於實現發明目的沒有影響。
本發明的光信號傳輸系統還使用對溫度穩定的光纖放大器，以便對於所有的傳輸波長在寬範圍的溫度上實現最佳的放大效果。
權利要求
1.一種光纖放大器(1)，其包括至少一個攙有稀土元素的放大光纖元件(2)和至少一個光輸入端(3)和至少一個光輸出端(4)，其中，所述光輸入端和光輸出端與一個光傳輸線路(5)相連，其特徵在於，該放大器(1)包括至少一個光學元件(6)，後者的隨溫度變化的光學特性與至少所述攙雜放大光纖(2)的光學特性相反。
2.如權利要求1所述的光纖放大器，其特徵在於，所述光學元件由一個光纖元件(7)構成。
3.如權利要求1所述的光纖放大器，其特徵在於，所述光學元件由一個濾光器構成。
4.如前述權利要求之任何一項所述的光纖放大器，其特徵在於，所述光學元件由一個布拉格濾光器構成。
5.如前述權利要求之任何一項所述的光纖放大器，其特徵在於，所述光學元件由具有不同光學溫度特性的各種光學元件組合而成。
6.如前述權利要求之任何一項所述的光纖放大器，其特徵在於，所述光學元件由另一種攙有稀土元素的光纖元件構成。
7.具有至少一個光纖放大器並具有至少一個信息站和一個接收器的傳輸系統，其特徵在於，通過使用平衡的光學元件，可以使所述光纖放大器對於溫度變化保持光學特性穩定。
8.如權利要求7所述的傳輸系統，其特徵在於，這種傳輸系統是一種波分復用傳輸系統。
9.如權利要求7所述的傳輸系統，其特徵在於，這種傳輸系統是一種光孤子傳輸系統。
全文摘要
本發明提出了一種光纖放大器和一種具有這樣的光纖放大器的傳輸系統,其中,所述光纖放大器具有一個放大光纖元件(2)和至少一個光學元件(6),後者的溫度特性可以補償對所述光纖放大器的光學特性的影響。
文檔編號H04B10/294GK1257215SQ9912610
公開日2000年6月21日 申請日期1999年12月10日 優先權日1998年12月11日
發明者曼紐爾·埃德勒弗裡格, 讓－弗朗哥斯·帕那弗 申請人:阿爾卡達公司