專(zhuān)利名稱(chēng)：采用相移光柵提高光纖參量放大器增益的方案及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高增益光纖參量放大器，尤其是一種采用相移光柵實(shí)現(xiàn)增益提高的光纖參量放大器，適用于光纖通信和非線性光纖光學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的增多，光纖通信因其寬帶、低損耗、抗電磁干擾等特點(diǎn)成為現(xiàn)在通信網(wǎng)絡(luò)的主干，而能夠?qū)崿F(xiàn)全光信號(hào)放大技術(shù)的光放大器是光纖通信系統(tǒng)中的重要器件之一。其中，光纖參量放大器因?yàn)榫哂懈邏堃鎺?、高増益水平、飽和輸出功率、高相敏特性以及多路任意波長(zhǎng)信號(hào)同時(shí)放大的能力，受到了越來(lái)越多的關(guān)注，被認(rèn)為是適合未來(lái)密集波分復(fù)用系統(tǒng)中最具前途的全光放大技木。提高增益是研究放大器的重要指標(biāo)，因此， 研究提高光纖參量放大器的増益成為極有吸引カ的熱點(diǎn)。就目前的研究進(jìn)展而言，主要是通過(guò)讓泵浦光波長(zhǎng)工作在光纖的零色散波長(zhǎng)附近以及采用幾段高非線性光纖級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)色散補(bǔ)償?shù)确绞絹?lái)提高光纖參量放大器的増益。但是，根據(jù)光纖通信系統(tǒng)的相應(yīng)需要，也希望泵浦光波長(zhǎng)工作在遠(yuǎn)離光纖的零色散波長(zhǎng)，在一個(gè)相對(duì)大的波長(zhǎng)范圍內(nèi)同樣實(shí)現(xiàn)増益的提高。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上陳述的已有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提出一種采用相移光柵來(lái)提高光纖參量放大器増益的方案及裝置，在泵浦光波長(zhǎng)和光纖零色散波長(zhǎng)間隔為ー個(gè)相對(duì)大的波長(zhǎng)范圍下，采用相移光柵插入在兩段高非線性光纖間實(shí)現(xiàn)光纖參量放大器増益的提高。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下手段來(lái)實(shí)現(xiàn)的。采用相移光柵提高光纖參量放大器増益的方案及裝置，由外腔激光器、相位調(diào)制器、摻鉺光纖放大器、偏振控制器、耦合器、相移光柵、高非線性光纖和光譜分析儀組成；包含如下的處理步驟外腔激光器ECLl產(chǎn)生的泵浦光Pumpl和外腔激光器ECL2產(chǎn)生的泵浦光Pump2依次分別經(jīng)相位調(diào)制器PMl和PM2調(diào)制、摻鉺光纖放大器EDFAl和EDFA2放大，以及偏振控制器PCl和PC2調(diào)整其偏振狀態(tài)后，通過(guò)耦合器OCl耦合，一起與經(jīng)過(guò)偏振控制器 PC3調(diào)整的外腔激光器ECL3產(chǎn)生的信號(hào)光Signal耦合進(jìn)入耦合器0C2，然后兩個(gè)泵浦光和信號(hào)光同時(shí)進(jìn)入高非線性光纖HNLF1，通過(guò)高非線性光纖中的參量過(guò)程實(shí)現(xiàn)閑頻光的產(chǎn)生和信號(hào)光的放大，接著四個(gè)光波同時(shí)進(jìn)入相移光柵PS-FBG，通過(guò)相移光柵對(duì)閑頻光的部分濾波和相移實(shí)現(xiàn)參量過(guò)程的相位匹配，再進(jìn)入高非線性光纖HNLF2后實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的再放大，利用光譜分析儀OSAl和0SA2測(cè)量相應(yīng)功率的變化。本發(fā)明采用的相移光柵補(bǔ)償相位失配實(shí)現(xiàn)了光纖參量放大器増益的提高。經(jīng)過(guò)如上的設(shè)計(jì)后，利用ー個(gè)相移光柵反射部分閑頻光并對(duì)閑頻光產(chǎn)生相應(yīng)相移，調(diào)整了兩個(gè)泵浦光、信號(hào)光和閑頻光之間的相位失配參數(shù)，進(jìn)而補(bǔ)償了第一段光纖參量過(guò)程中的相位失配，提高了光纖參量放大器的增益并同時(shí)提高了泵浦光向信號(hào)光的能量轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)只需根據(jù)反射率和相移的需要來(lái)選擇相應(yīng)的光柵長(zhǎng)度和相對(duì)折射率的相移光柵，就可以有效地提高光纖參量放大器的増益，本方案及裝置簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，提高了光纖參量放大器的能量轉(zhuǎn)換效率和系統(tǒng)靈活性。


如下圖1為本發(fā)明方案的系統(tǒng)框圖。圖2為相移光柵的結(jié)構(gòu)示意圖，其中Λ為光柵周期，phase shift為相移。圖3為π相移時(shí)相移光柵的(a)反射譜和(b)相移示意圖。圖4為兩個(gè)泵浦光、閑頻光和信號(hào)光的功率隨光纖長(zhǎng)度變化的示意圖，其中實(shí)線為弓I入相移光柵的，點(diǎn)線為無(wú)相移光柵的。圖5為光柵插入損耗和信號(hào)光増益的關(guān)系示意圖。
圖6為信號(hào)光増益隨光纖長(zhǎng)度變化的關(guān)系示意圖，其中實(shí)線為引入相移光柵的，點(diǎn)線為無(wú)相移光柵的。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)ー步的描述。如圖1所示，本發(fā)明方案及裝置，由外腔激光器ECL、相位調(diào)制器PM、摻鉺光纖放大器EDFA、偏振控制器PC、耦合器0C、相移光柵PS-FBG、高非線性光纖HNLF和光譜分析儀OSA 構(gòu)成。相移光柵因其體積小、成本低和插入損耗低等優(yōu)點(diǎn)在光纖通信與傳感領(lǐng)域中的窄帶濾波、波分復(fù)用/解復(fù)用、相移控制以及摻鉺光纖增益平坦等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。在圖1中，外腔激光器ECLl產(chǎn)生的波長(zhǎng)λρ1 = 1480nm的泵浦光Pumpl，與ECL2產(chǎn)生的波長(zhǎng)λρ2 = 1620nm的泵浦光Pump2，分別經(jīng)過(guò)相位調(diào)制器、摻鉺光纖放大器和偏振控制器后耦合進(jìn)入耦合器0C1，再與另一路外腔激光器ECL3產(chǎn)生的波長(zhǎng)Xs= 1520nm的信號(hào)光Signal —起耦合進(jìn)耦合器0C2，在第一段光纖長(zhǎng)度為60m零色散波長(zhǎng)λ ^ = 1550nm的高非線性光纖HNLFl中發(fā)生四波混頻作用，產(chǎn)生波長(zhǎng)為λ i的閑頻光Idler，同時(shí)對(duì)信號(hào)光進(jìn)行放大。在光纖參量放大過(guò)程中兩個(gè)泵浦光、信號(hào)光和閑頻光間的角頻率滿(mǎn)足ωρ1+ωρ2 = ωs+Oi的條件。光纖距離較短時(shí)一般不考慮其傳輸損耗，并且在各個(gè)光波偏振態(tài)保持線偏振連續(xù)光的情況下，四個(gè)光波間的復(fù)振幅變化過(guò)程滿(mǎn)足下面的耦合模方程
權(quán)利要求
1.采用相移光柵提高光纖參量放大器増益的方案及裝置，由外腔激光器ECL、相位調(diào)制器PM、摻鉺光纖放大器EDFA、偏振控制器PC、耦合器0C、相移光柵PS-FBG、高非線性光纖 HNLF和光譜分析儀OSA構(gòu)成，其特征在于外腔激光器ECLl產(chǎn)生的泵浦光Pumpl和外腔激光器ECL2產(chǎn)生的泵浦光Pump2依次分別經(jīng)相位調(diào)制器PMl和PM2調(diào)制、摻鉺光纖放大器EDFAl 和EDFA2放大，以及偏振控制器PCl和PC2調(diào)整其偏振狀態(tài)后，通過(guò)耦合器OCl耦合，并與經(jīng)過(guò)偏振控制器PC3調(diào)整的外腔激光器ECL3產(chǎn)生的信號(hào)光Signal耦合進(jìn)耦合器0C2，然后兩個(gè)泵浦光和信號(hào)光同時(shí)進(jìn)入高非線性光纖HNLF1，通過(guò)光纖中的參量過(guò)程實(shí)現(xiàn)閑頻光的產(chǎn)生和信號(hào)光的放大，接著四個(gè)光波同時(shí)進(jìn)入相移光柵PS-FBG，通過(guò)相移光柵對(duì)閑頻光的部分濾波和相移實(shí)現(xiàn)相位匹配，再進(jìn)入高非線性光纖HNLF2后實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光的再放大，利用光譜分析儀OSAl和0SA2測(cè)量相應(yīng)功率的變化。本發(fā)明采用的相移光柵進(jìn)行相位失配補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了光纖參量放大器増益的提高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用相移光柵提高光纖參量放大器増益的方案及裝置，其特征在于，在兩段高非線性光纖間引入相移光柵作為濾波器和相移器對(duì)閑頻光產(chǎn)生反射和相移，補(bǔ)償了光纖參量過(guò)程中的相位失配。并且通過(guò)選擇相移光柵的反射率和相移，在可調(diào)諧范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)不同條件下光纖參量放大器増益的提高。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用相移光柵提高光纖參量放大器増益的方案及裝置，其特征在干，本光纖參量放大器増益的提高同樣適用于泵浦光波長(zhǎng)和光纖零色散波長(zhǎng)間隔為ー 個(gè)相對(duì)廣的波長(zhǎng)范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用相移光柵提高光纖參量放大器增益的方案及裝置，由外腔激光器、相位調(diào)制器、摻鉺光纖放大器、偏振控制器、耦合器、相移光柵、高非線性光纖和光譜分析儀組成，其特征在于在泵浦光波長(zhǎng)與光纖零色散波長(zhǎng)間隔為一個(gè)相對(duì)大的范圍下，在兩段高非線性光纖間引入相移光柵作為濾波器和相移器對(duì)閑頻光產(chǎn)生反射和相移，補(bǔ)償了光纖參量過(guò)程中的相位失配，進(jìn)而提高光纖參量放大器的增益。本發(fā)明引入一個(gè)相移光柵實(shí)現(xiàn)了較高的參量放大，提高了光纖參量放大器的增益，有利于光通信系統(tǒng)中全光放大技術(shù)的發(fā)展。
文檔編號(hào)G02F1/365GK102540623SQ201210043568
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者朱宏娜, 溫坤華, 潘煒, 羅斌, 閆連山, 項(xiàng)水英 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)