拉曼放大器的增益控制制造技术

拉曼光纤放大器，包括：传输光纤；至少一个光泵源，提供光泵浦功率到传输光纤；和至少一个泵浦功率探测器；至少一个信号探测器，探测通过传输光纤传输的信号功率。该拉曼光纤放大器也包括控制器，调节由泵源提供的泵浦功率以调节增益，或调节由这个拉曼光纤放大器提供的信号功率。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及拉曼放大器及其增益控制。
技术介绍
典型的光通信系统采用多个位于传输光纤长距离间(大于5公里)的分立放大器。分立放大器通常是掺铒光纤放大器，也称作EDFAs。掺铒光纤放大器之间的距离常常称作“间距长度”。一般间距长度为25到100公里。当通信信号在两个掺铒光纤放大器之间通过传输光纤传播时，信号衰减，而掺铒光纤放大器放大该信号强度。人们知道，光通信系统能够结合掺铒光纤放大器使用分布式拉曼光纤放大器。该分布式拉曼光纤放大器用传输光纤作为增益介质，当它与掺铒光纤放大器一起使用时，在光通信系统中的间距数目能够增加到2倍或更多。另外，掺铒光纤放大器间的间距长度也能明显地增加。拉曼光纤放大器的增益特性依赖于各种传输光纤的特性，诸如泵浦光吸收，光纤的有效面积，和拉曼增益系数。传输光纤的这些特性在不同类型光纤中可能不同，也由于在单一光纤类型中的制作方法不同。这样，在相同的泵浦功率量下，长度相同而间隔不同会产生不同的拉曼增益。小信号和单泵浦波长的拉曼增益由下式表示Gain=exp]]>其中gR是拉曼增益系数，αP是泵浦吸收，Aeff是有效面积，L是光纤长度，PP是泵浦功率。因此，如果参数Aeff，αP或gR在间隔间不同(或在间隔中的光纤间不同)，则拉曼增益也不同。小信号是指该信号比由泵源提供的泵浦总功率至少小10倍，最好为100倍。该信号是非消耗信号，即不改变光泵浦功率的分布(沿光纤的长度方向)。光通信系统为在光纤间隔间有预定的增益来设计的。如果由分布式拉曼光纤放大器提供的增益与所需增益(预定)不同，则进入EDFA的信号输入功率与所设计的EDFA输入功率不同，而EDFA提供的增益光谱变斜。随后，这个问题将随后继的分布式拉曼光纤放大器和后继的EDFAs而变得更为严重。专利技术概要根据本专利技术的一个方面，一种拉曼光纤放大器，包括传输光纤，至少一个为传输光纤提供光泵浦功率的光泵源；至少一个泵浦功率探测器，探测光泵浦功率；至少一个信号探测器，探测通过传输光纤传输的信号功率。拉曼光纤放大器也包括控制器，调节由泵源提供的泵浦功率，以调节由这个拉曼光纤放大器提供的增益或信号功率。根据本专利技术的一个实施例，在拉曼光纤放大器中控制增益的方法，包括至少两个提供波长为λ1的光泵源，以及至少两个提供至少一个其它波长λi的光泵源，包括步骤(i)对各个光泵浦决定泵浦驱动电流Ci，这样使相同波长泵源提供的功率几乎相同；(ii)决定泵浦驱动电流彼此相对的比率；(iii)用泵浦驱动电流驱动光泵浦，并保持这些比率；(iv)决定在各个泵浦波长中要提供的总泵浦功率Pi；(v)彼此相对按比例地调节驱动电流Ci，提供泵浦功率Pi。本专利技术另外的特征和优点将在下面详细描述中阐述。本领域的普通技术人员通过下述描述或通过实施在本文描述的本专利技术将易于了解这些特征和优点。本文本包括详细描述，权利要求和附图。须理解，前面的概要描述和后面的详细描述只是本专利技术的示例，其目的是提供概貌或框架，以供理解对其提出权利要求的本专利技术的特征和特点。附图为本专利技术提供了进一步的理解，并合并成为说明书的一部分。附图示出本专利技术的各个实施例，并和详细描述一起用于解释本专利技术的原则和实施。附图概述附图说明图1A和1B是示出分布式拉曼光纤放大器增益控制过程的流程图。图2示出本专利技术分布式拉曼光纤放大器的第一个实施例。图3示出本专利技术分布式拉曼光纤放大器的第二个实施例。图4示出具有相同类型的九种示范传输光纤的拉曼增益光谱，及这些曲线的最大值和最小值间的相对差。图5示出具有相同类型的九种示范传输光纤的拉曼增益光谱，也示出这些曲线的最大值和最小值间的相对差，通过偏差扣除使平均差中心为0.0。图6A示出图2中完成增益控制过程的步骤170时的拉曼光纤放大器的拉曼增益光谱。图6B示出完成增益控制过程的步骤180时的拉曼光纤放大器的拉曼增益光谱。较佳实施例的详细描述本专利技术的实施例使用至少一个(最好是数个)拉曼泵浦激光器来控制分布式拉曼放大器的拉曼增益。具体而言，唯一的控制算法提供了用于分布式拉曼放大器的灵活性插接和运行操作所需的增益控制和所需反馈。具体说，增益控制定义为增益幅度和/或增益形状的控制。如上所述，拉曼放大器的增益性能依赖于各种传输光纤特性。因此，由于光纤间的这些参数变化，具有相同长度的不同光纤产生了不同的拉曼增益。本专利技术改进的拉曼光纤放大器调节拉曼泵浦激光器的泵浦功率，补偿光纤间的变化，这样甚至在间隔间的光纤特性不同时，传输系统的各个光纤间隔将提供所需拉曼增益。各个间隔的所需拉曼增益最好相同(也就是，在间隔间不变化)，因为进入后继EDFA(或另一种类型的分立放大器)的输入信号功率能够保持相同。根据本专利技术的一个实施例，分布式拉曼光纤放大器具有一个控制器，能够自动调节泵浦功率，补偿泵浦衰减。最后，分布式拉曼光纤放大器提供了启动(start)特性，在施加潜在最大损坏光泵浦功率前，确保光链路的连续性。当输入信号为小信号时(也就是，当该信号的出现不会明显地消耗泵浦信号时)，拉曼增益成指数地正比于泵浦功率PP。适当地调节泵浦功率PP将使拉曼增益保持在所需值。在某些应用中，如果通信系统中的间隔长度彼此相等时，最好使各个间隔中的拉曼增益保持在恒定值，这称作恒定增益模式。另一种情况是调节泵浦功率，以使信号输出功率保持在其指定值，这称作恒定功率模式。增益波动是随信号波长的增益变化。为加宽分布式拉曼光纤放大器的增益光谱并减小增益波动，拉曼光纤放大器最好使用在多于一个波长中提供泵浦功率的拉曼泵浦。对拉曼光纤放大器中的拉曼泵浦波长和功率进行选择，使其为所有信号提供特定增益线型。为保持这种特定增益线型，我们需要在各个泵浦波长分别控制总功率。我们通过图1A和图1B中的所述过程，取得了单个泵浦功率的控制，这将在下面描述。参考图2所示的分布式拉曼光纤放大器10，描述了表示这种光纤特性过程的一次实现。在图3中示出了替换实施例10’。这些分布式拉曼光纤放大器10，10’使用两个泵浦波长λ1，λ2和总共四个激光二极管泵源12A，12A’，12B，12B’(各个波长两个泵源)。这些泵源为长度长的单模传输光纤13提供光泵浦功率。须注意，虽然最好使用四个光泵源，也可使用两个光泵源(分别用于波长λ1，λ2)。对于长距离通信系统，传输光纤13的长度最好大于5km，更佳为大于50km，最佳大于80km。泵浦波长λ1，λ2范围为1350nm到1510nm。在此实施例中，各个光泵源12A，12A’，12B，12B’的泵浦功率在5mw到250mw间。各个波长λi的两个泵源所提供的光功率相互偏振垂直。我们指定，当波长为λgi的导向信号进入分布式拉曼光纤放大器10、10’，并且两个泵浦波长(λ1或λ2)的每一个的两个泵源开通时，分布式拉曼光纤放大器将分别提供拉曼增益g1i和g2i。在拉曼光纤放大器10，10’中对各个导向信号波长进入传输光纤13中的小信号发射功率约为0dBm。由泵源12A，12A’，12B，12B’提供的总光泵浦功率约为500毫瓦。相同波长λi的泵浦信号和偏振复用器14A，14B耦合在一起。然后，通过窄带波分复用器将不同的泵源波长λ1和λ2合并。泵浦波长的数目可大于两个。由多个泵源提供的泵浦功率可由一个级联窄带波分复用器或单个多光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉曼光纤放大器，其特征在于，包括：（ｉ）传输光纤；（ｉｉ）至少一个泵浦功率探测器；（ｉｉｉ）至少一个泵浦，光学耦合到所述传输光纤和所述泵浦功率探测器；（ｉｖ）至少一个信号探测器，光学耦合到所述传输光纤，从 而探测通过所述传输光纤传输的信号功率；（ｖ）控制器（ａ）有效地连接到所述泵浦功率探测器和所述信号探测器，和（ｂ）使用所述至少一个泵浦功率探测器和所述信号探测器提供的信号，所述控制器调节由所述至少一个泵浦提供的泵浦功率，从而调节由所述 拉曼光纤放大器提供的增益，或将由所述信号探测器探测到的信号功率保持在预定范围中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：AF埃文斯，S格雷，P加里夫洛维克，A拉曼，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]