專利名稱:光放大器的制作方法
本發(fā)明涉及光放大器，特別地涉及不必將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的光放大裝置。
本發(fā)明提出一種光放大器，它包括一段光纖;一個(gè)輸出端耦合到光纖的單晶纖維激光器，以及激勵(lì)該纖維激光器的裝置，從而，使它發(fā)射第一種波長(zhǎng)的光信號(hào);在此使用的第二種波長(zhǎng)的待放大光信號(hào)被送到纖維激光器的輸入端;在光纖中得到的待放大光信號(hào)的增益依賴于泵功率;第二種波長(zhǎng)是始自第一種波長(zhǎng)的一個(gè)斯托克斯頻移。
下面參照光纖放大器附圖，說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
由于高效地產(chǎn)生多斯克斯頻移，在低耗光纖波導(dǎo)中的受激喇曼散射已經(jīng)引起密切關(guān)注。這一效應(yīng)已被用于提供脈沖可調(diào)諧源給光纖特性測(cè)試。(Cohen L.G and Lin C.，“一種新的紅外光纖喇曼激光多用途纖維光學(xué)(UFO)測(cè)試系統(tǒng)”IEEE J.Quantum Electron，1979，14，P855)但是，關(guān)于光纖傳輸信號(hào)產(chǎn)生放大的這一機(jī)理的直接應(yīng)用，只是在最近才得到研究。摻GeO2的SiO2纖維中顯示有顯著放大作用的結(jié)果已經(jīng)在幾種波上被得到，1.24微米就是其中一例。(DesurvireE.，Papuchon M.，Pocholle J.P，and Raffy J.，“單模光纖內(nèi)喇曼散射產(chǎn)生的激光二極管信號(hào)的高增益放大”Electronics Letters 1983，Vol.19，19，P.751)光纖通訊系統(tǒng)的一個(gè)主要構(gòu)造特點(diǎn)是，必須每隔一段距離使用一個(gè)信號(hào)再生器。然而，如果在線路一端，應(yīng)用一泵浦信號(hào)產(chǎn)生受激喇曼散射，從而使光信號(hào)能被光學(xué)地放大，那么，任何必需的再生器之間的線路長(zhǎng)度將可大大地加長(zhǎng)，并且在實(shí)際上，長(zhǎng)運(yùn)程無(wú)再生器的線路也將變得可行了。
上述在1.24微米上的放大是利用一個(gè)Q-開關(guān)YAG(釔鋁石榴石)激光器在功率水平為0.5到5W時(shí)產(chǎn)生的泵浦信號(hào)而得到的，在2W時(shí)測(cè)得一個(gè)45dB的向前喇曼增益。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可在象半導(dǎo)體激光器那樣低得多的功率水平上得到增益。在我們的未決申請(qǐng)UK No.8333610(Serial No(K.C.Byron 5)中，已經(jīng)提出了一種光放大器，它的構(gòu)成包括一個(gè)作為泵的、具有適當(dāng)驅(qū)動(dòng)線路，提供脈沖輸出的半導(dǎo)體激光器;它還包括一個(gè)耦合器，一個(gè)待放大光信號(hào)在這里和一個(gè)來(lái)自半導(dǎo)體激光器的泵浦信號(hào)輸出相耦合;它還包含一段由放大纖維組成的光纖。信號(hào)的波長(zhǎng)最好是從泵浦信號(hào)起的一個(gè)斯托克斯頻移在放大纖維中，泵浦信號(hào)和待放大信號(hào)相互作用，產(chǎn)生增益，增益量由包括泵功率、放大纖維的材料、損耗和長(zhǎng)度等在內(nèi)的各種因素決定。
代替我們未決申請(qǐng)中的、利用半導(dǎo)體激光器和耦合器的，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆粋€(gè)使用單晶體纖維激光器的光放大器。一個(gè)晶體纖維放大器的實(shí)施例在附圖中簡(jiǎn)略地加以說(shuō)明。一段單晶體纖維1，例如是摻釹YAG(釔鋁石榴石)，它的一端(端出端)被耦合到一段放大纖維組成的光纖2中。使放大纖維可以由象單模SiO2纖維或摻GeO2的SiO2纖維組成。沿著單晶纖維的側(cè)面排布著一些發(fā)光二極管3(LEDs)，三個(gè)LEDs在附圖中示出。它們連接在一起，并且被連到包括時(shí)鐘4的驅(qū)動(dòng)裝置，所以，這些發(fā)光二極管被同步地激勵(lì)，并同步地產(chǎn)生脈沖光。這樣，纖維1被幾個(gè)LEDs從側(cè)面激勵(lì)。這些LEDs也可以連續(xù)工作。
利用本發(fā)明的光纖放大器，如圖所示，將傳輸纖維(圖中未畫出)連到單晶纖維1的另一端(輸入端)，從而使光纖傳輸系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)波長(zhǎng)為λs的光信號(hào)得到放大。纖維1被LEDs3激勵(lì)，使之發(fā)射波長(zhǎng)為λp的泵浦光，待放大信號(hào)波長(zhǎng)λs相應(yīng)于始自波長(zhǎng)λp的一個(gè)斯托克斯斯頻移。當(dāng)發(fā)自晶體纖維的泵浦信號(hào)功率足夠大時(shí)，泵浦信號(hào)和待放大信號(hào)在放大纖維2內(nèi)相互作用，并且波長(zhǎng)為λs的光信號(hào)得到放大(增益)。單晶纖維1與LEDs一起，組成了一個(gè)單晶體纖維激光器，它在圖示的裝置中，被幾個(gè)LEDs從側(cè)面激勵(lì)。
典型地，單晶纖維1由一段毫米左右長(zhǎng)的摻釹YAG組成，放大纖維2由1公里左右長(zhǎng)的摻GeO2的SiO2單模纖維組成，其直徑可為1.55微米，泵浦信號(hào)波長(zhǎng)為1300毫微米(在此波長(zhǎng)上，所作光纖具有極低的損耗)，信號(hào)波長(zhǎng)為1360毫微米，即離泵浦信號(hào)一個(gè)斯托克斯頻移，當(dāng)泵浦功率為140mW時(shí)，得到15dB的增益。已經(jīng)證明，對(duì)于一個(gè)放大纖維中的給定損耗，一個(gè)最佳的增益，存在著一個(gè)臨界長(zhǎng)度。
本發(fā)明的光纖放大器結(jié)構(gòu)可被用于光傳輸線路，以增加任何必需的再生器之間的線路長(zhǎng)度，并且提供實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)運(yùn)程無(wú)再生器線路的可能性。
上邊已敘述了以摻釹YAG作為組成單晶體纖維的材料，然而，其它的材料，例如摻釹Y2O3也是可以的。已經(jīng)敘述了使用一個(gè)側(cè)激勵(lì)單晶體纖維激光器，然而，也可以應(yīng)用一個(gè)單個(gè)的LED對(duì)單晶體纖維端面激勵(lì)，加上一段適當(dāng)長(zhǎng)度的放大纖維，構(gòu)成另一種光放大器。
權(quán)利要求
1.一種放大器，其特征在于它包括一段光纖(2)；一個(gè)輸出端連到光纖上的單晶體纖維激光器(1)，以及裝置(3)、(4)，它們用以激勵(lì)該纖維激光器，從而使之發(fā)射第一種波長(zhǎng)(λp)的光信號(hào)；在此使用的第二種波長(zhǎng)(λs)的待放大光信號(hào)，被送到該纖維激光器的輸入端；在光纖中得到的待放大信號(hào)的增益，依賴于激勵(lì)功率；第二種波長(zhǎng)(λs)為一個(gè)始自第一種波長(zhǎng)(λp)的斯托克斯頻移。
2.一種權(quán)項(xiàng)1中申明的光放大器，其特征在于單晶體纖維激光器(1)由幾個(gè)同步動(dòng)作的發(fā)光二極管(3)側(cè)面激勵(lì)。
3.一種權(quán)項(xiàng)1或權(quán)項(xiàng)2中申明的光放大器，其特征在于單晶體纖維激光器(1)由摻釹釔鋁石榴石構(gòu)成。
4.一種前述任一權(quán)項(xiàng)中申明的光放大器，其特征在于光纖(2)由單模SiO2纖維或摻GeO2的SiO2纖維構(gòu)成。
專利摘要
通過將傳輸系統(tǒng)的纖維連到一個(gè)單晶體纖維激光器(1)的輸入端，再將(1)的輸出耦合到一段放大纖維組成的光纖(2)中，從而在光纖傳輸系統(tǒng)內(nèi)得到一個(gè)波長(zhǎng)為λ
文檔編號(hào)G02F1/35GK85103663SQ85103663
公開日1986年12月10日 申請(qǐng)日期1985年5月20日
發(fā)明者凱文·克里斯托弗·拜倫 申請(qǐng)人:標(biāo)準(zhǔn)電話和電纜公共有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan