具有直通泵浦激光器的掺杂光纤放大器制造技术

本公开内容涉及具有直通泵浦激光器的掺杂光纤放大器。能够使用电驱动信号进行操作的放大器可以放大具有信号波长的信号光。激光二极管具有带有输入小面和输出小面的有源区段。小面与信号光光学连通，并被配置成使信号光穿过激光二极管。有源区段被配置成响应于电驱动信号注入有源区段而产生泵浦光。泵浦光具有不同于信号波长的泵浦波长。掺杂有活性掺杂剂的掺杂光纤与信号光光学连通，并且与来自激光二极管的泵浦光的至少一部分光学连通。泵浦光的泵浦波长被配置成与光纤的活性掺杂剂相互作用，从而放大信号光。从而放大信号光。从而放大信号光。

【技术实现步骤摘要】
具有直通泵浦激光器的掺杂光纤放大器


[0001]本专利技术涉及掺杂光纤放大器。

技术介绍

[0002]在掺杂光纤放大器中，光信号传输通过掺杂光纤。同时，使用泵浦光来激励掺杂光纤中的离子，该泵浦光以与泵浦激光二极管不同的波长提供。光信号的光子与被激励的离子相互作用，使得离子以与光信号的光子相同波长的光子的形式释放离子的一些能量，离子返回到较低的能量状态。当光信号通过掺杂光纤时，光信号由此被放大。
[0003]例如，掺铒光纤放大器(EDFA)可以用于光纤链路中，以在光纤的1550
‑
nm波长范围内以低损耗放大信号。在EDFA中，短长度(几米)的光纤掺有稀土元素铒。泵浦激光器将给定波长的光注入到掺铒光纤中，以激发光纤中的铒离子。当被激发的离子返回到未被激发的状态时，能量被传递到通过光纤的光信号。要放大的波长可以在1550
‑
nm范围内，并且泵浦激光器的波长可以是980和/或1480nm。
[0004]在许多光纤放大器中，在光学拓扑结构中需要多次泵浦激光注入。此外，在单个物理位置中需要多个EDFA的情况下存在更多的要求。惯例是为了成本效益而每个注入点或每个增益级使用单个泵浦激光器芯片，但是存在多于一个泵浦激光器可能是有益的常见情况。该芯片可以单独封装，或者多个芯片可以包括在一个泵浦激光器封装中。这很有效，但是由于在增益级中需要的光学部件的数量，使得光纤放大器可能的最小尺寸总是受到限制。此外，所需的光学部件越多，成本就越高。
[0005]本公开内容的主题旨在克服或至少减少上述一个或更多个问题的影响。

技术实现思路

[0006]根据本公开内容，光纤放大器能够使用电驱动信号进行操作以用于放大具有信号波长的信号光。该设备包括激光二极管和掺杂滤波器。激光二极管具有有源区段并且具有输入小面和输出小面。输入小面和输出小面与信号光光学连通，并且被配置成使信号光从输入小面穿过激光二极管到达输出小面。有源区段被配置成响应于电驱动信号注入有源区段中而产生泵浦光。泵浦光具有不同于输入波长的泵浦波长。
[0007]光纤掺杂有活性掺杂剂。光纤与信号光光学连通，并且与来自激光二极管的泵浦光的至少一部分光学连通。例如，在共泵浦(co
‑
pumping)布置中，掺杂光纤可以在激光二极管的输出小面的下游，或者在反向泵浦布置中，掺杂光纤可以在激光二极管的输入小面的上游。其他配置也是可能的。无论哪种方式，泵浦光的泵浦波长被配置成与光纤的活性掺杂剂相互作用，从而放大信号光。
[0008]根据本公开内容，一种方法用于具有信号波长的信号光。该方法包括：在激光二极管的输入小面处接收信号光；使信号光从输入小面穿过激光二极管到达输出小面；通过将电驱动信号注入到激光二极管的有源区段中而在激光二极管的有源区段中产生泵浦光，所述泵浦光具有不同于信号波长的泵浦波长；将信号光和泵浦光的至少一部分传输到与激光
二极管光学连通的掺杂光纤放大器；以及通过使泵浦光与掺杂光纤放大器相互作用来放大信号光。
[0009]前述概述并非旨在概述本公开内容的每个潜在实施方式或每一个方面。
附图说明
[0010]图1示出了根据本公开内容的具有掺杂光纤放大器和直通(Pass
‑
Through)泵浦激光器的设备。
[0011]图2A示出了图1的设备的一部分，其包括直通激光二极管以及输入和输出光纤。
[0012]图2B示出了图1的设备的一部分，其包括直通激光二极管以及输入和输出光纤。
[0013]图3示出了直通激光二极管的端截面。
[0014]图4A示出了具有掺杂光纤和直通泵浦激光器的一个配置的光纤放大器。
[0015]图4B示出了具有掺杂光纤和直通泵浦激光器的另一配置的光纤放大器。
[0016]图4C示出了具有掺杂光纤和直通泵浦激光器的又一配置的光纤放大器。
[0017]图5示出了用于操作根据本公开内容的具有直通激光二极管的光纤放大器系统的过程。
[0018]图6A至图6C示出了具有激光二极管的光纤放大器，所述激光二极管相对于一个或更多个掺杂光纤沿不同的泵浦方向进行布置。
具体实施方式
[0019]图1示出了根据本公开内容的具有光纤放大器102的光纤放大器系统100，光纤放大器102具有直通激光二极管200。激光二极管200设置在输入或初始信号光S的路径105中并且被配置成使在输入小面处接收的信号光S穿过激光二极管200传递至输出小面，同时还产生并输出泵浦光P。泵浦光P的至少一部分和信号光S一起从输出小面朝向掺杂光纤108传输至路径105中。例如，输入信号光S的至少一部分到达激光二极管200的输入端小面并且进入激光二极管200，其中输入信号光S与由激光二极管200添加的泵浦光P的至少一些组合。信号和泵浦光的组合部分S+P到达输出端小面，以通过端小面被传输至路径105的光纤，然后传播至掺杂光纤108。
[0020]如本文中所公开的，将激光二极管200配置成接收输入信号光S并且从一个端小面输出所接收的输入信号光S和所添加的泵浦光P可以消除对光纤放大器的泵浦激光器所需的常规部件中的一些部件的需要。即，不需要用于将泵浦光耦合到输入信号光的光路中的耦合器诸如二向色耦合器。
[0021]本公开内容的光纤放大器102使用具有位于两个端小面之间的有源区段的直通激光二极管200，两个端小面中的每个具有低反射率。例如，端小面中的每个可以具有抗反射(AR)涂层。与可以用于直通激光二极管200的双小面激光二极管有关的细节在共同未决的美国申请16/947,643中公开，该申请于2020年8月11日提交并且名称为“DUAL OUTPUT LASER DIODE”，其全部内容通过引用合并在本文中。
[0022]本文中公开的直通激光二极管200可以用于多个光纤放大器系统100，例如掺铒光纤放大器(EDFA)系统或其他系统。例如，光纤放大器102可以包括掺杂有稀土离子的一个或更多个玻璃光纤108。一些示例掺杂剂包括铒、钕、镱、镨、铋、钬或铥。对于这些掺杂剂，来自
激光二极管200的泵浦光P连同要放大的初始信号S一起传播通过掺杂光纤108的纤芯，并且泵浦光P向活性掺杂剂提供能量。
[0023]激光二极管200内的最大光功率密度可以减小到约二分之一，因为没有泵浦光P或相对较少的泵浦光P如在一个端小面处具有AR涂层而在另一端小面处具有HR涂层的常规激光二极管中出现的那样在一个端小面处反射回另一端小面。然而，应当注意，当与在相对端小面处具有AR和HR涂层的激光二极管相比时，根据本公开内容的直通激光二极管200的减小的最大光功率密度可以具有增加的可靠性。
[0024]取决于期望的实现方式，直通激光二极管200可以在相对面处具有相等或不相等的反射率。例如，在端小面处可以使用不相等反射率的AR涂层，例如在第一端小面处反射率为1％的第一AR涂层和在第二端小面处反射率为0.75％的第二AR涂层。替选地或另外地，激光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够使用电驱动信号进行操作以用于放大具有信号波长的信号光的光纤放大器，所述光纤放大器包括：激光二极管，所述激光二极管具有有源区段并且具有输入小面和输出小面，所述输入小面和所述输出小面与所述信号光光学连通并且被配置成使所述信号光从所述输入小面穿过所述激光二极管到达所述输出小面，所述有源区段被配置成响应于所述电驱动信号注入到所述有源区段中而产生泵浦光，所述泵浦光具有不同于所述信号波长的泵浦波长；以及掺杂有活性掺杂剂的光纤，所述光纤与所述信号光光学连通，并且与来自所述激光二极管的泵浦光的至少一部分光学连通，所述泵浦光的泵浦波长被配置成与所述光纤的活性掺杂剂相互作用，从而放大所述信号光。2.根据权利要求1所述的光纤放大器，包括至少一个光纤布拉格光栅(FBG)，所述光纤布拉格光栅被配置成将来自所述输入小面和所述输出面中的至少一个的所述泵浦光锁定到所述泵浦波长。3.根据权利要求1所述的光纤放大器，其中：所述有源区段包括在所述输入小面与所述输出小面之间延伸的波导；所述波导的靠近所述输入小面的第一部分至少在所述泵浦波长处具有第一透射率；所述波导的靠近所述输出小面的第二部分至少在所述泵浦波长处具有第二透射率；并且所述第一透射率不同于所述第二透射率。4.根据权利要求1所述的光纤放大器，其中，所述输入小面至少在所述泵浦波长处包括第一反射率；其中，所述输出小面至少在所述泵浦波长处包括第二反射率；并且其中，所述第一反射率不同于所述第二反射率。5.根据权利要求1所述的光纤放大器，其中，所述激光二极管的有源区段还包括在所述有源区段中形成在所述有源区段的第一部分与第二部分之间的反射结构，所述反射结构被配置成至少部分地隔离所述泵浦光从所述第一部分和所述第二部分中的一个到另一个的光通信。6.根据权利要求1所述的光纤放大器，还包括：第一光纤耦合，所述第一光纤耦合被配置成使所述信号光与所述输入小面连通；以及第二光纤耦合，所述第二光纤耦合被配置成使所述信号光与所述输出小面连通。7.根据权利要求1所述的光纤放大器，所述信号波长在1550
‑
nm范围内，其中，所述泵浦波长在980
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nm和/或1480
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nm范围内；并且其中，所述光纤的掺杂剂包括铒。8.根据权利要求1所述的光纤放大器，还包括设置在所述信号光与所述输入小面之间的隔离器。9.根据权利要求1所述的光纤放大器，包括多于一个的激光二极管。10.根据权利要求9所述的光纤放大器，其中，所述激光二极管中的第一激光二极管具有与所述第一激光二极管下游的所述光纤光学连通的输出小面；并且其中，所述激光二极管中的第二激光二极管具有与...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊恩，
申请(专利权)人：IIVI特拉华有限公司，
类型：发明
国别省市：