專利名稱：制造光纖激光器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造光纖激光器的方法。
光纖激光器是一種光學(xué)設(shè)備，包括摻雜光纖(有源光纖)和對摻雜光纖提供泵激輻射的激發(fā)摻雜物的泵激源。用于摻雜的稀土元素一般包括鉺(Er)、釹(Nd)、鐿(Yb)、釤(Sm)、銩(Tm)與鐠(Pr)。應(yīng)以具體稀土元素按激光發(fā)射的波長與泵光的波長決定。
受激發(fā)摻雜物由于其去激發(fā)而易于產(chǎn)生受激發(fā)射輻射。光纖激光器還包括反射元件，適用將受激發(fā)射放射限制在光纖內(nèi)，在達到預(yù)定放大條件時可輸出部分這種放射。反射元件可以是例如可寫在摻雜光纖相對端部上的布喇格光柵。布喇格光柵包括交替的高折射率區(qū)與低折射率區(qū)，相互隔開一建立反射波長(布喇格波長)的距離。
布喇格光柵一般刻寫在普通發(fā)射光纖即不是為受激發(fā)射而摻雜的光纖的纖芯里，以便限定發(fā)射信號的反射元件。在普通光纖上作刻寫處理之前，通常在易于接納該光柵的區(qū)域內(nèi)對纖芯添加某種光敏劑。于是，刻寫處理包括使光敏區(qū)曝露于紫外輻射，在感生折射率變化的所述纖芯區(qū)產(chǎn)生一種干涉圖。該干涉圖可用不同的技術(shù)得到，其中最常用的是“相掩膜”技術(shù)，該技術(shù)包括在所述纖芯區(qū)上聚集兩條干涉紫外束。
通過將廣譜源(如白光燈或LED)的輻射鎖給光纖一端，并用光譜分析儀檢測光纖同一端的反射光譜或光纖相對端的發(fā)射光譜，可得到刻寫期間有關(guān)光柵特性的實時信息。這種方法提供了有關(guān)光柵的最大波長、光強與形狀的信息，而這些信息可用來控制紫外光強、刻寫持續(xù)時間與光柵長度等加工參數(shù)。
獲取有關(guān)刻寫加工信息的另一技術(shù)，包括向光纖一端饋送波長調(diào)協(xié)的激光輻射，并用功率計檢測反射光功率(在同一光纖端)或發(fā)射光功率(在相對光纖端)。與前一技術(shù)相比，該技術(shù)速度較慢，分辨率卻更高。因此，第一種技術(shù)(寬帶輻射饋送)適于實時監(jiān)視刻寫加工，而第二種技術(shù)(調(diào)協(xié)的激光輻射饋送)適于在刻寫加工結(jié)束時作光柵特性化。
在有源光纖上實現(xiàn)諧振腔的簡易技術(shù)包括把有源光纖與兩段不摻雜光纖連接在一起，每段不摻雜光遷包括一個在預(yù)定激光波長具有布喇格波長的布喇格光柵。然而，光纖連接區(qū)不可避免的插入損失造成激光功率減小和諧振腔內(nèi)不希望有的反射，劣化了激光器性能。
另一種方法是把布喇格光柵直接刻寫在有源光纖纖芯里。在此情況下，有源光纖在饋給光纖的輻射波長(即用于實時監(jiān)視或光柵特性化的波長)下的高吸收使上述監(jiān)視技術(shù)不可行。
一般在有源光纖上刻寫光柵前，通過研究預(yù)先對同樣但不摻雜的光纖收集的數(shù)據(jù)，評估出所需的曝光時間。然而，這種方法得不到有關(guān)在刻寫加工結(jié)束時得到的有效光柵反射率，因而也得不到有效激光效率。
Mikael Svalgaard提出的文件”鍺硅石中紫外光誘導(dǎo)折射率結(jié)構(gòu)(Ultraviolet light induced refractive index structures ingermanosilica)”(Ph.D.thesis，March 1997，MikroelektronikCentret，Published by Mikro-elektronik Centret，Technical University ofDenmark，Building 345 east，Technical University of Denmark，Building345 east，Dk-2800 Lyngby，Denmark)，在第四章提出的一項研究工作針對研究摻鉺光纖激光器的頻率穩(wěn)定性，該激光器將布喇格光纖光柵配置為端面鏡。Svalgaard指出，形成布喇格光柵的動力學(xué)涉及與光柵帶寬同等級的光譜騙移(一般為幾分之一納來)，而且如此小的變化在紫外刻寫時會嚴(yán)重影響所得到的光纖激光的性能。推薦的一種方法可根據(jù)同時紫外光柵制造和泵激摻鉺光纖實時監(jiān)視激光器性能。
在描述實驗裝置時(4.2節(jié))，研究了一種10cm的摻鉺光纖，其兩端與普通通信光纖拼接。發(fā)射中用寬帶1550nm LED源監(jiān)視(第一)光柵形成動態(tài)特性。第一光柵連續(xù)曝光，直到透射率在布喇格波長下為0.028±0.001。在刻寫第二光柵時，980nm多模二極管激光器通過1530/980nm波分復(fù)用光纖耦合器(WDM)對摻鉺光纖泵激，并在光譜分析儀上監(jiān)視激光輸出(接近1530nm)。當(dāng)?shù)诙鈻诺钠毓鈺r間與第一光柵的曝光時間接近時，就達到了最大激光功率。為避免在二極管與光纖激光器二者后面使用反饋光學(xué)隔離器，所有光纖端部都到一角度。如4.3節(jié)所述，為實現(xiàn)穩(wěn)固的單頻操作，腔體必須極短。在該特定場合中，腔長12.5±1mm。另外，據(jù)Svalgaard稱，要發(fā)生激光激發(fā)，第二光柵布喇格波長與第一光柵布喇格波長相匹配是關(guān)鍵。
申請人發(fā)現(xiàn)，上述文件研究的光纖激光器是一種單縱向橫波長穩(wěn)定的摻雜光纖激光器，包括在布喇格波長下吸收相對低的有源光纖，主要原因是光纖極短。這一特征允許利用普通技術(shù)(向光纖饋送寬帶輻射并檢測相關(guān)的光纖輸出光譜)監(jiān)視第一光柵在刻寫加工時的特征。
申請人指出，若要實現(xiàn)的光纖激光器必須包括在布喇格波長下吸收高的有源光纖，上述方法則不再適合了。
對本發(fā)明目標(biāo)而言，“高吸收”指在以布喇格波長為中心的約±10nm范圍內(nèi)，吸收至少為15dB。光纖的吸收主要取決于其幾何結(jié)構(gòu)、長度與摻雜的濃度。
申請人特別指出，在高吸收光纖的情況下，由于光纖內(nèi)過大的信號損失妨礙了正確的光譜檢查，所以不能用LED源或另一種寬帶源監(jiān)視第一光柵刻寫。
在光學(xué)傳輸系統(tǒng)中，可將包括高吸收有源光纖在內(nèi)的光纖激光器用作例如光學(xué)放大器的泵源。對這類應(yīng)用，也無需擁有單模穩(wěn)定的激光輻射，而有源光纖最好設(shè)計成使泵激吸收最大，于是有源光纖最好是一種相對長的重摻雜光纖。還知道，為實現(xiàn)極高的泵激吸收，光纖激光器可以有利地包括一種雙包層有源光纖，即一種具有激光發(fā)射纖芯、比纖芯更大用于接收泵激輻射的內(nèi)包層與外包層的有源光纖。泵激輻射逐漸從內(nèi)包層傳到摻雜物激發(fā)纖芯。例如可從SDL有限公司名下的美國專利5,530,709了解包含雙包層有源光纖的光纖激光器。
申請人提到，若考慮的有源光纖是雙包層光纖，會在光柵刻寫監(jiān)視方面造成造成額外的困難。其實在此情況下，寬帶源的光將主要在內(nèi)包層(幾何截面要比纖芯截面大得多)里傳播，檢出的光譜并不指示刻入纖芯里的光柵。若有源光纖是雙包層光纖，則光纖吸收的上述條件更緊迫，比15dB低得多的吸收值(在以布喇格波長為中心約±10nm的范圍)足以妨礙正確地應(yīng)用已知技術(shù)。
申請人發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)包含高吸收有源光纖的光纖激光器的方法，包括限定與有源光纖有關(guān)聯(lián)的反射表面在第一光柵刻寫期間，為在第一光柵與反射表面之間造成放大的自發(fā)輻射，泵激有源光纖，產(chǎn)生激光輻射。對這一激光輻射作檢測與處理，可在刻寫加工時控制激光性能。于是該方法包括以同樣方式刻寫第二光柵，把諧振腔限定在第一與第二光柵之間。
申請人發(fā)現(xiàn)，在光柵刻寫加工期間，通過最小與最大值之間反復(fù)掃描饋給有源光纖的泵激輻射，合理地處理有源光纖的輸出功率，可得出激光器效率與聞值功率的實時值，這些值有利于用來控制光柵反射率，以實現(xiàn)優(yōu)化的激光性能。
根據(jù)第一個方面，本發(fā)明涉及一種制造光纖激光器的方法，包括刻寫在有源光纖中具有第一反射波長帶的第一光柵，且包括以下步驟一在刻寫所述第一光柵的步驟之前，先限定與有源光纖相關(guān)的反射表面，所述反射表面具有比第一反射波長帶更寬的第二反射波長帶；一在刻寫第一光柵步驟期間，以光學(xué)方法泵激有源光纖，以便在第一光柵與反射表面之間激發(fā)放大的受激發(fā)射，再從有源光纖感生出激光輻射；一在刻寫第一光柵期間，測量激光輻射的光功率；一按測出的光功率控制刻寫第一光柵步驟。
較佳地，該方法包括在有源光纖中刻寫到第一光柵，第二光柵適于與第一光柵一起限定所述光纖激光器的諧振腔。
在刻寫第一光柵的步驟中，本方法較佳地包括以預(yù)定的功率范圍掃描泵激輻射功率。
較佳地，按預(yù)定的掃描周期重復(fù)掃描步驟，而測量光功率的步驟包括在預(yù)定掃描周期內(nèi)獲得預(yù)定數(shù)量的光功率值。
獲得預(yù)定數(shù)量的光功率值的步驟，較佳地包括計算在預(yù)定測量周期內(nèi)測得的光功率的平均值，以得到每個所述光功率值。
為獲得當(dāng)前激光器效率值，本方法較佳地包括處理所述光功率值的步驟。
處理步驟較佳地包括在對應(yīng)于所述光功率值的激光增蓋特性曲線上，對預(yù)定數(shù)量的點找出一條擬合直線，并且評估所述直線的斜率。
控制刻寫步驟的步驟較佳地包括檢查所述激光器效率的當(dāng)前值是否達到極值，若達到所述極值，就停止刻寫第一光柵的步驟。
檢查步驟較佳地包括對于最后掃描周期相關(guān)的所述激光器效率當(dāng)前值周期與前一掃描周期相關(guān)的前一激光器效率值進行比較。
本方法較佳地包括按所述極值評估所述第一光柵的反射率。
限定反射表面的步驟較佳地包括切割和清結(jié)有源光纖的一端，以將反射表面限定于玻璃/空氣界面。
有源光纖的吸收較佳地在以對應(yīng)于所述第一光柵最大反射波長的波長為中心的±10nm范圍內(nèi)，至少為15dB。
有源光纖較佳地包括一種雙包層有源光纖。
本方法較佳地包括以下步驟一在刻寫第二光柵期間，以光學(xué)方法泵激有源光纖，以便在所述第一與第二光柵之間激發(fā)出放大的受激發(fā)射，并從有源光纖感生出激光輻射；一在刻寫第二光柵步驟期間，測量激光輻射的光功率；一按測出的光功率控制刻寫第二光柵的步驟。
在刻寫第二光柵期間，本方法較佳地包括在預(yù)定功率范圍內(nèi)掃描泵激輻射的功率。
較佳地以預(yù)定掃描周期重復(fù)掃描步驟，測量光功率的步驟較佳地包括在預(yù)定掃描周期內(nèi)獲得預(yù)定數(shù)量的光功率值。
為得到每個所述光功率值，獲得預(yù)定數(shù)量光功率值的步驟較佳地包括計算在預(yù)定測量周期內(nèi)測得的光功率的平均值。
本方法較佳地包括處理所述光功率值以得到當(dāng)前激光器效率值的步驟。
處理步驟較佳地包括從所述光功率值獲得當(dāng)前激光器聞值功率值。
控制刻寫步驟的步驟較佳地包括檢查所述當(dāng)前激光器效率值是否達到最大值，若已達到所述最大值，就停止刻寫第二光柵的步驟。
控制刻寫步驟的步驟較佳地包括在達到了所述當(dāng)前激光器效率值與聞值功率之間的預(yù)定關(guān)系時，停止刻寫第二光柵的步驟。
本方法較佳地包括所述最大值評估所述第二光柵的反射率。
本方法較佳地包括在刻寫第二光柵的步驟之前，規(guī)定一反射率可忽略的區(qū)域以代替所述反射表面。
較佳地，第二光柵具有第三反射波長帶，而且第三與第一反射波長帶之間的比率為1.5～3。
根據(jù)另一個方面，本發(fā)明涉及一種光纖激光器，包括有源光纖、刻寫在該有源光纖第一部分中具有第一反射波長帶的第一光柵及刻寫在有源光纖第二部分中具有第二反射波長帶的第二光柵，第一與第二光柵對光纖激光器限定一諧振腔，其中所述第一與第二反射波長帶的寬度比為1.5至3之間。
有源光纖較佳地包括一種雙包層有源光纖。
有源光纖的吸收較佳地在以相應(yīng)于所述反射波長帶中心的波長為中心約±10nm范圍內(nèi)，至少為15dB。
上述一般說明與下面詳細描述僅作示例，并不限制如權(quán)利要求所要求的本發(fā)明內(nèi)容。以下描述和本發(fā)明的實施提出了本發(fā)明的附加優(yōu)點與目的。
結(jié)合在此并構(gòu)成本說明書一部分的附圖，示出了本發(fā)明諸實施例，它與指述一起說明本發(fā)明的諸優(yōu)點與原理。


圖1是符合本發(fā)明的光學(xué)傳輸系統(tǒng)的框圖；圖2是圖1中光學(xué)傳輸系統(tǒng)光譜增益特性的定性曲線圖，指定了信號傳輸帶(BB、RB1、RB2)；圖3是圖1中光學(xué)傳輸系統(tǒng)復(fù)用部分的詳圖；圖4是圖1中光學(xué)傳輸系統(tǒng)發(fā)射機功率放大器部分的詳圖；圖5是圖1中光學(xué)傳輸系統(tǒng)去加重濾光器的濾光器性能形狀曲線圖；圖6是圖1中光學(xué)傳輸系統(tǒng)中間站的詳圖；圖7是圖1中光學(xué)傳輸系統(tǒng)接收機前置放大部分的詳圖；圖8是圖1中光學(xué)傳輸系統(tǒng)復(fù)用部分的詳圖；圖9示意表示本發(fā)明的光學(xué)放大單元；圖10示意表示圖9中光學(xué)放大單元中包含的泵源；圖11a與圖11b示意表示圖10中泵源使用的雙包層光纖和雙包層光纖的多模泵激操作；圖12示出用于在圖10泵源的雙包層光纖中刻寫光柵的光柵刻寫組件；圖13示出用于實驗測量的光纖激光器的響應(yīng)特性曲線；圖14～16示出用本發(fā)明的放大單元得到的實驗結(jié)果；圖17a與17b是在用于圖10泵源的有源光纖中刻寫光柵方法的流程圖；圖18a與18b示意示出按圖17a與17b方法作光柵刻寫加工期間預(yù)定參數(shù)的變化；圖19～21示出用于圖10泵源光纖激光器的模擬性能。
參照圖1，光學(xué)傳輸系統(tǒng)1包括第一終端站10、第二終端站20、連接這兩個終端站10與20的光纖線30及至少一個沿光纖線路30插在終端站10與20之間的線路站40。
為簡化起見，下面描述的光學(xué)傳輸系統(tǒng)1是單向的，即信號從某一終端站傳給另一終端站(本例為從第一終端站傳給第二終端站)，但下面的任何研究也適用于雙向系統(tǒng)，其中信號以雙向傳送。另外，盡管光學(xué)傳輸系統(tǒng)1適合發(fā)射128條信道，從下面描述顯而易見，信道數(shù)并非是本發(fā)明范圍與精神的限制特征，根據(jù)具體光學(xué)傳輸系統(tǒng)的要求，信道數(shù)可以少于或多于128條。
第一終端站10較佳地包括適合接收多條輸入信道16的復(fù)用部(MUX)11和發(fā)射機功放部(TPA)12。第二終端站20較佳地包括接收機前置放大(RPA)部14和適于輸出多條輸出信道17的分用部(DMUX)15。
下面參照圖3描述的復(fù)用部11，較佳地將輸入信道16復(fù)用或組合成三個子帶，稱為蘭帶BB、第一紅帶RB1和第二紅帶RB2，盡管復(fù)用部11也可將輸入信道16組成若干大于或小于3的子帶。
隨后，TPA部12至少在一個線路站40與第二終端站20把三條子帶BB、RB1與RB2連續(xù)接收為分離的子帶或組合的寬帶。光纖線路部30將至少一個線路站40與TPA部12、RPA部14和其它線路站的40(未示出)連接起來。以后將參照圖4描述的TPA部12，從復(fù)用部11接收分離的子帶BB、RB1與RB2，對它們作放大與優(yōu)化，然后把它們組合成單個寬帶SWB在光纖線路30第一部分上傳輸。以后將參照圖6描述的線路站40，接收該單個寬帶SWB，并把它再分成三個子帶BB、RB1與RB2，最后在各子帶BB、RB1與RB2中插入與分出諸信號，放大并優(yōu)化這三個子帶BB、RB1與RB2，再把它們重組成單個寬帶SWB。對于插入與分出操作，可對線路站40設(shè)置已知類型或例如在申請人名下的EP專利申請No.98110594.3中描述類型的光學(xué)插入/分出復(fù)用器(OADM)。
光纖線路30的第二部分把線路站40的輸出耦合至另一線路站40(未示出)或第二終端站20的RPA部14。下面參照圖7描述的RPA部14也放大并優(yōu)化單個寬帶SWB，并在輸出前把單個寬帶SWB分成三個子帶BB、RB1與RB2。
后面參照圖8描述的分用部15從RPA部14接收這三個子帶BB、RB1與RB2，并把它們分成各個輸出信道17的波長。由于有些信道可能在線路站40中分出和/或插入，所以輸入信道16與輸出信道17的數(shù)量可能不一。
如上所述，對每個子帶BB、RB1與RB2，將光學(xué)鏈路限定在TPA部12相應(yīng)的輸入端與RPA部14相應(yīng)的輸出端之間。
圖2是光學(xué)傳輸系統(tǒng)1中使用的放大器光譜放取范圍的定性曲線，近似相當(dāng)于信號信道通過光纖鏈路傳播的不同增益和三個子帶BB、RB1與RB2的不同配置。具體而言，第一子帶BB較佳地覆蓋1529nm～1535nm范圍，對應(yīng)于摻鉺光纖放大器的第一放大波長范圍，分配給16條信道；第二子帶RB1落在1541nm與1561nm之間，對應(yīng)于摻鉺光纖放大器的第二放大波長范圍，分配給48條信道；第三子帶RB2覆蓋1575nm～1602nm范圍，根據(jù)本發(fā)明，對應(yīng)于摻鉺/鐿光纖放大器的增益譜曲線，雖然1575nm～1602nm范圍在放大倍數(shù)方面提供了最佳性能，但是信道可有利地向下分配到1565nm，向上分配到1620nm。
在推薦的128條信道系統(tǒng)中，相鄰信道最好有50GHz的恒定間距。或者，可以使用不同的恒定間距，即為了減弱眾所周知的四波混合現(xiàn)象，頻率間距可以不等。
在鉺放大波段內(nèi)，RB1與RB2帶的增益特性相當(dāng)平坦，而BB帶在增益響應(yīng)曲線中包括明顯的凸峰。如下所述，為在BB帶中應(yīng)用摻鉺光纖光譜輻射范圍，光學(xué)傳輸系統(tǒng)1利用均一裝置在該范圍使增益特性平坦。結(jié)果，通過把摻鉺光纖1529nm～1602nm的光譜輻射范圍分成分別包括BB帶、RB1帶與RB2帶的三個小范圍，光學(xué)傳輸系統(tǒng)1能有效地應(yīng)用大部分摻鉺光纖光譜輻射范圍，并提供密集的WDM。
下面詳細描述圖1所示本發(fā)明的各種模塊。
圖3示出第一終端站10的詳圖。除了復(fù)用部11與TPA部12(圖3中未示出)以外，第一終端站10還包括光學(xué)線路終端部(OLTE)41和波長變換部(WCS)42。
OLTE41可以相當(dāng)于用于普通系統(tǒng)如SONET、ATM、IP或SDH系統(tǒng)的普通線路終端設(shè)備，它包括數(shù)量等于WDM系統(tǒng)10中信道數(shù)的收發(fā)(TX/RX)單元(未示出)。在一較佳實施例中，OLTE41發(fā)射多個本征波長信號。如圖3所示，在一較佳實施例中，OLTE41輸出第一組16條信道、第二組48條信道和第三組64條信道。但如上所述，根據(jù)具體的光學(xué)傳輸系統(tǒng)的需求，信道數(shù)可以變化。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易明白，OLTE41可以包括匯集的更小的分立OLTE，如三個，它們向WCS42饋送信息頻率。相應(yīng)地，WCS42包括128個波長變換模塊WCM1～WCM128。
單元WCM1～WCM16各自接受從OLTE41發(fā)出的第一組信號的各自一個信號，單元WCM17～WCM64各從OLTE41發(fā)出的第二組信號里接收一個信號，而單元WCM65～WCM128各從OLTE41發(fā)出的第三組信號里接收一個信號，各單元能把信號從本征波長變換成選擇的波長，并且再發(fā)射該信號。諸單元可以標(biāo)準(zhǔn)格式接受和再發(fā)射信號(如OC-48或STM-16格式)，不過WCM1～128較佳地操作對應(yīng)用的特定數(shù)據(jù)格式是顯而易見的。
各WCM1～128較佳地包括一種模塊，它具有光電二極管(未示出)，用于接收來自O(shè)LTE41的光信號并把它轉(zhuǎn)換為電信號；激光器或光學(xué)源(未示出)，用于產(chǎn)生固定的的載波波長；和電光調(diào)制器，如馬赫-倫德爾(Mach-Zehnder)調(diào)制器(未示出)，用于以電信號外部調(diào)制固定載波波長。或者，各WCM1～128可以包括與激光二極管(未示出)連在一起的光電二極管(未示出)，可用電信號直接調(diào)制，以便把接收的波長變換成激光二極管的載波波長。還有，各WCM1～128還包括一種模塊，它具有高靈敏度接收機(如符合SDH或SONET標(biāo)準(zhǔn))，如可通過波長分用器從干線光纖線路端接收光信號，并把它變換成電信號；而且還具有直接或外部調(diào)制的激光源。應(yīng)用后一種方法，可能用于線光纖線路的輸出再生信號，并在本發(fā)明的光通信系統(tǒng)中傳輸，可延長鏈路總長度。
雖然圖3示出信號由OLTE41與WCM1～128組合提供與產(chǎn)生，但是信號還可由某種源直接提供與產(chǎn)生而不管其來源。
復(fù)用部11包括三個波長復(fù)用器(WM)43～45。對于優(yōu)選的128信道系統(tǒng)，單元WCM1～16輸出的各選擇的波長信號由WM43接收，WCM17～64輸出的各選擇的波長信號由WM44接收，而WCM65～128輸出的各選擇的波長信號由WM45接收。WM43～45把收到的三個帶BB、RB1與RB2的信號組合成三個各自的波分復(fù)用信號。如圖3所示，WM43是16信道波長復(fù)用器，如普通1×16平面光學(xué)分離器，WM44是48信道波長復(fù)用器，如普通1×64平面光學(xué)分離器，有16個未用端口，WM45是64信道波長復(fù)用器，如普通1×64平面光學(xué)分離器。各波長復(fù)用器可以包括第二端口(如2×16和2×64分離器)，對光學(xué)傳輸系統(tǒng)1提供一光學(xué)監(jiān)視信道(未示出)。而且，WM43～45的輸入端可以多于系統(tǒng)使用的輸入端，為系統(tǒng)擴展提供空間。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以利用無源石英-硅(SiO2-Si)或石英-石英(SiO2-SiO2)技術(shù)制作波長復(fù)用器。例如，為減少插入損失，還可對WM應(yīng)用其它技術(shù)，實例有AWG(陣列式波導(dǎo)光柵)、級聯(lián)的馬赫-倫德爾、光纖光柵和干涉濾光器。
參照圖4，TPA部12接收復(fù)用部11輸出的BB、RB1與RB2帶。這些帶信號可從某個源而不是圖3所示的OLTE41、WCS42和WM43～45結(jié)構(gòu)提供給TPA部12。例如，用戶可以產(chǎn)生BB、RB1與RB2帶信號并直接提供給TPA部12，這不違背下面詳述的本發(fā)明的目的。
TPA部12包括三個放大部51～53(用于各自的BB、RB1與RB2帶)、耦合濾光器54和均一濾光器61。放大部51、52較佳地是摻鉺兩極光纖放大器(雖然可用其它摻稀土的光纖放大器)。根據(jù)本發(fā)明，放大部53是一種摻鉺/鐿(Er/Yb)的光纖放大器，將參照圖9加以詳述。
濾光器54接收放大器51～53的輸出，它還將BB、RB1與RB2帶組合成單個寬帶(SWB)。
放大器51與52各由一只或兩只激光二極管泵激，以向要放大的信號提供光學(xué)增益。選擇各放大器的特性，包括其長度與泵激波長，以優(yōu)化該放大器對要放大的特定子帶的性能。例如，放大部51與52的第一級(前置放大)可用工作于980nm的激光二極管(未示出)泵激，以在線性或飽和區(qū)域中分別放大BB帶與RB1帶，本申請人可提供合適的激光二極管。激光二極管可以應(yīng)用980/1550WDM耦合器(未示出)耦合至前置放大器的光路，這種耦合器一般有市售，如E-TEK DYNAMICS有限公司的SWDM0915SPR型(1885 LundyAve-，San Jose，CA(USA))。與其它可能的泵波長相比，該980nm激光二極管可對放大器提供低噪聲指數(shù)。
各放大器部51～53的第二級最好工作于飽和狀態(tài)，放大器部51的第二級較佳地摻鉺，并用另一個980nm泵(未示出)放大BB帶，該泵利用上述WDM耦合器(未示出)耦合至BB帶光路。對于覆蓋1529～35nm低帶區(qū)域中的信號，980nm泵提供更佳的增益特性與噪聲指數(shù)。放大部52的第二極管最好摻鉺，并用工作于1480nm的激光二極管泵激放大RB1帶。這種激光二極管有市售，如JDS FITEL有限公司(570 Heston Drive，Nepean，Dntario(CA))提供的FOL1402PAX-1型。該1480nm泵提供更優(yōu)的飽和變換效率特性，對于覆蓋1542～61nm區(qū)域中更大數(shù)量的信道而言，可在RB1帶內(nèi)利用該特性。另外，還可在980nm波長區(qū)內(nèi)使用更高功率的980nm泵激光器或復(fù)用泵源。下面參照圖9詳述部分53。
濾光器61位于RB1帶放大鏈路內(nèi)，有助于在跨越RB1帶的系統(tǒng)輸出端均衡信號和SNR。具體而言，濾光器61包括一去加重濾光器，可在RB1帶內(nèi)衰減高放大倍數(shù)的波長區(qū)。使用的話，該去加重濾光器可以應(yīng)用長周期布喇格光柵技術(shù)、分束富里葉濾光器等。作為實例，去加重濾波器的工作波長范圍可以是1541～1561nm，在1541～1542nm和1559～1560nm具有最大傳輸波長，對這些峰值間的波長有較低的相對恒定的傳輸。圖5示出一較佳去加重濾波器61的形狀或相對衰減性能，曲線表示出去加重濾波器61在1542nm與1560nm附近具有最大傳輸區(qū)，在1546nm與1556nm之間具有相對恒定或平坦衰減的區(qū)域。為了幫助增益響應(yīng)曲線平坦的跨越高帶，摻鉺光纖放大器的去加重濾光器61只要求在峰間波長處添加約3～4db的衰減。根據(jù)使用的實際系統(tǒng)的增益平坦化要求，如光纖放大器使用的摻雜物或這些放大器泵源的波長等，去加重濾光器61的衰減特性可以不同于圖5所示的特性。
或者，可以省去去加重濾光器61，利用校正的衰減在第一終端站10的復(fù)用部11中實現(xiàn)去加重操作。
分別從放大部51～53輸出的BB、RB1與RB2帶通過TPA12的放大器放大后，被濾光器54接收。濾光器54是一個帶組合濾光器，例如可以包括兩個級聯(lián)的干涉三端口濾光器(未示出)，第一個濾光器使BB帶與RBi帶耦合，第二個濾光器使第一濾光器提供的BB/RB1帶與RB2帶耦合。
還可在公共端口通過WDM1480/1550干涉濾光器(未示出)添加光學(xué)監(jiān)視器(未示出)和在與通信信道不同的波長如1480nm的服務(wù)線路插入。光學(xué)監(jiān)視器檢測光信號，確保光學(xué)傳輸系統(tǒng)1不存在斷裂。服務(wù)線路插入可接入線路服務(wù)模塊，能通過光學(xué)監(jiān)視信道管理報警、監(jiān)源、性能與數(shù)據(jù)監(jiān)視控制與維護報警及話音頻率傳號線的遙測。
從TPA部12的濾光器54輸出的單個寬帶通過諸如100公里的光纖線路30的一段傳輸光纖(未示出)。衰減單個寬帶SWB內(nèi)的信號，因此線路站40接收并放大單個寬帶SWB內(nèi)的信號。如圖6所示，線路站40包括若干放大器(AMP)64～69、三個濾光器70～72、一個均衡濾光器(EQ)74和三個OADM級75～77。
濾光器70接收單個寬帶SWB并將RB2帶與BB和RB1帶分開，放大器64接收并放大BB與RB1帶，而濾光器71接收放大器64的輸出并分離BB帶與RB1帶。BB帶由均衡濾光器74均衡，被第一OADM級75接收，在其中分出和/或插入預(yù)定的信號，再被放大器65放大。已在TPA12中通過去加重濾光器61的RB1帶，首先由放大器66放大，然后被第二OADM級76接收，在其中分出和/或插入預(yù)定的信號。再由放大器67放大。RB2帶先由放大器68放大，再被第三級OADM77接收，在其中分出和/或插入預(yù)定的信號，再被放大器69放大。接著，濾光器72把放大的BB、RB1與RB2帶復(fù)合成單個寬帶SWB。
接收單個寬帶SWB的放大器64，較佳地包括工作于線性區(qū)的單個光纖放大器，即放大器64工作于某個條件，其輸出功率取決于其輸入功率。根據(jù)實際情況，放大器64也可以是單級或多級放大器。通過在線性條件下工作，放大器64有助于在BB與RB1帶信道之間確保相對功率獨立。換言之，在放大器64工作于線性條件時，若添加或除去了其它子帶RB1、BB里的信道，則兩子帶BB、RB1之一中個別信道的輸出功率(和信噪比)并無明顯變化。在密集WDM系統(tǒng)中，為了相對存在的某些或所有信道實現(xiàn)耐用性，在線路站40中，在提取部分信道作分離均衡與放大前，第一級放大器(如放大器64與68)必須工作于不飽和區(qū)。在一較佳實施例中，放大器64與68均為摻鉺光纖放大器，由工作于980nm泵的激光二極管(未示出)沿共同傳播方向泵激，以對各帶實現(xiàn)較佳地小于5.5dB的噪聲指數(shù)。
例如，濾光器71可以包括三端口器件，較佳地是一種干涉濾光器，它具有一個把BB帶饋入均衡濾光器74的卸端口和一個把RB1帶饋入放大器66的反射端口。
放大器66較佳地是飽和工作的單個摻鉺光纖放大器，其輸出功率基本上與其輸入功率無關(guān)。這樣，與BB帶的信道相比，放大器66對RB1帶的信道增加了功率提升。在該較佳實施例中，由于RB1帶比BB帶有更多的信道，即48條對16條，在通過放大器64時，RB1帶信道的增益一般較低，因此，與BB帶相比，放大器66有助于平衡RB1帶信道的功率。當(dāng)然，對于信道在BB帶與RB1帶之間的其它配置情況，放大器66可以位于或可以不位于線路站40的BB帶一側(cè)。
就RB1帶信道而言，可將放大器64與66一起視作兩極放大器，第一級工作于線性模型，第二級飽和工作。為有助于穩(wěn)定RB1帶諸信道間的輸出功率，放大器64與66最好用同一激光二極管泵源泵激。這樣，如EP695049所述，可將放大器64剩余泵功率提供給放大器66。尤其是，線路站40包括一位于放大器64與濾光器71之間的WDM耦合器，可提取保留在放大器64輸出里的980nm泵激光。例如，這種WDM耦合器可以是E-TEK DYNAMICS有限公司(1885 Lundy Ave-，San Jose，CA(USA))供應(yīng)的SWDMCPR3PS110型。該WDM耦合器的輸出饋入位于放大器66后面光路中的同類型第二WDM耦合器。這兩個偶合器以較低損失發(fā)射剩余980nm泵信號的光纖78連接。第二WDM耦合器沿相反傳播方向?qū)⑹Ｓ?80nm泵功率傳入放大器66。
RB1帶信號從放大器66傳至已知類型(在本申請人名下的EP專利申請No.98110594.3中有描述)的OADM級76，并且在饋給放大器67。對于優(yōu)選的摻鉺光纖放大器，放大器67具有來自激光二極管(未示出)的例如1480nm的泵波長，而該激光二極管的泵功率超過了驅(qū)動放大器64與66的激光器(未示出)。較之摻鉺光纖的其它泵波長，1480nm波長對高輸出功率具有良好的轉(zhuǎn)換效率?；蛘?，可以用高功率980nm泵源或一組復(fù)用泵源(如一個為975nm，另一個為986nm)或兩個工作于980nm的偏振復(fù)用泵源來驅(qū)動放大器67。放大器67最好工作于飽和區(qū)以對RB1帶內(nèi)的信號提供功率提升，而需要的話，可包括一多級放大器。
通過放大器64與濾光器71后，BB帶進入均衡濾光器74。如上所述，摻鉺光纖光譜輻射范圍的增益特性在BB帶區(qū)域有一峰值，但在RB1帶區(qū)域內(nèi)仍相當(dāng)平坦。結(jié)果，當(dāng)BB帶或單個寬帶SWB(包括BB帶)被摻鉺光纖放大器放大時，BB帶區(qū)域內(nèi)的諸信道被不等地放大。而且，如上所述，在應(yīng)用均衡裝置克服這一不等放大問題時，對整個信道譜都作了均衡，導(dǎo)致連續(xù)增益不均衡。然而，將信道譜分成BB帶與RB1帶，在BB帶縮小的工作區(qū)中作均衡能合理地使BB帶信道的增益特性平坦。
在一較佳實施例中，均衡濾光器74包括一種基于長周期線性調(diào)頻布喇格光柵技術(shù)的雙端口器件，在不同波長可給出選擇的衰減。例如，BB帶均衡濾光器74的工作波長可以是1529～1536nm，谷低波長為1530.3～1530.7nm。均衡濾光器74不需要單獨使用，可同其它濾光器(未示出)級聯(lián)起來形成優(yōu)化濾光形狀，從而對應(yīng)于WDM系統(tǒng)1的特定放大器作增益均衡。均衡濾光器74可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員制造，或從眾多供貨商處買到。應(yīng)該理解，均衡濾光器74使用的具體結(jié)構(gòu)為技術(shù)人員所知，可以包括例如像長周期光柵一樣的專用布喇格光柵、干涉濾光器或馬赫-倫德爾型濾光器。
BB帶信號從均衡濾光器74傳到OADM級75(如與OADM級76同類型)，再傳給放大器65。運用優(yōu)選的摻鉺光纖放大器，放大器65具有激光二極管源(未示出)提供并經(jīng)WDM耦合器(未示出)耦合到光路的980nm泵激波長，用于沿相反傳播方向泵激放大器65。由于BB帶信道通過兩個放大器64與65，所以均衡濾光器74可補償這兩個放大器造成的增益不均衡。因此，應(yīng)按照BB帶的總放大倍數(shù)與線路功率要求來確定均衡濾光器74的分貝跌落。放大器65最好飽和工作，以對BB帶信號提供功率提升，需要時可包括一多級放大器。
RB2帶由光纖放大器68接收，放大器68最好是一種摻鉺光纖放大器，按系統(tǒng)要求用980nm或1480nm泵光泵激。RB2帶信道從放大器68傳給OADM級77(如與OADM級75和76同類型)，再饋給放大器69。根據(jù)本發(fā)明，放大器69是一種適于放大RB2帶的摻鉺/鐿放大器，將參照圖10詳述。
分別通過放大器65、67與69放大的BB、RB1和RB2帶，接著由濾光器72復(fù)合成單個寬帶SWB。像圖4的濾光器54一樣，濾光器72可以例如包括兩個級聯(lián)的干涉三端口濾光器(未示出)，第一個將BB與RB1帶耦合，第二個將第一濾光器提供的BB和RB1帶與RB2帶相耦合。
像TPA部12一樣，線路站40還可包括光學(xué)監(jiān)視器和通過如WDM1480/1550干涉濾光器(未示出)插入與取出的服務(wù)線路(未示出)。一個或多個這些單元可包括在線路站40的任一互連點。
除了放大器64～69、濾光器70～72與74以及OADM級75～77以外，線路站40還可包括一色散補償模塊(DCM)(未示出)，用于補償信號沿長途通信鏈路傳輸期間可能出現(xiàn)的色散。該DCM(未示出)最好包括與上游的一個或多個放大器65、67、69耦合的小單元，用于補償一個或多個BB、RB1和RB2帶信道的色散，而且還可具有若干形式。例如，DCM可以有一個光學(xué)循環(huán)器，把第一端口接成接收三個帶BB、RB1和RB2的信道?？梢园丫€性調(diào)頻布喇格光柵附接于循環(huán)器的第二端口。諸信道將在第二端口出射并在線性調(diào)頻布喇格光柵中反射，以補償色散。然后，色散補償?shù)男盘枌⒃谘h(huán)器下一端口出射，在WDM系統(tǒng)中繼續(xù)傳輸。除了線性調(diào)頻布喇格光柵外，其它器件如一段色散補償光纖也可用于補償色散。DCM部的設(shè)計與應(yīng)用并不限制本發(fā)明，根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成的總體要求，WDM系統(tǒng)1中可以設(shè)置或省略DCM部。
在線路站40之后，組合的單個寬帶SWB信號通過光纖線路30的一段長距離光傳輸光纖。如果第一與第二終端站10與20間的距離長得足以造成光信號衰減，即100公里或更長，可使用一個或多個提供放大作用的附加線路站40。在一實際配置中。使用了由四個放大線路站40分開的五段長距離傳輸光纖(各段的功率損失為0.22dB/km，長度為總跨度損失接近25dB)。
在最后一段傳輸光纖后面，RPA部14從最后一個線路站40接收單個寬帶SWB，并準(zhǔn)備好單個寬帶SWB信號在通信鏈路末端接收和檢測。如圖7所示，RPA部14可以包括放大器(AMP)81～85、濾光器86與87、均衡濾光器88，需要的話，還包括三個路由器模塊91～93。
濾光器86接收單個寬帶SWB，把RB2帶同BB與RB1帶分開。放大器81最好摻鉺，放大BB與RB1帶，以利提高BB與RB1帶信道的信噪比。例如，放大器81用980泵或另一波長泵泵激，以提供放大器低噪聲指數(shù)。BB與RB1帶再用濾光器87分開。
與TPA部12和線路站40一樣，放大器82與83分別以980nm泵激放大BB帶與RB1帶。為有助于穩(wěn)定RB1帶信道間的輸出功率，通過應(yīng)用以較低損失發(fā)射剩余980nm泵激信號的連接光纖89，最好以同一個980nm激光二極管泵源泵激放大器81與83。尤其是，放大器81與位于放大器81與濾光器87之間的WDM耦合器相關(guān)聯(lián)，后者提取保持在放大器81輸出里的980nm泵激光。該WDM耦合器可以是例如E-TEK DYNAMICS公司(1885 Lundy Ave-，SanJose，CA(USA))提供的SWDMCPR3PS110型。該WDM耦合器的輸出饋入位于放大器83之后光路中的同類型第二WDM耦合器。這兩只耦合器用以較低損失發(fā)射剩余980nm泵信號的光纖89連接。第二WDM耦合器把剩余980nm泵功率沿相反傳播方向傳入放大器83。這樣，放大器81～83、濾光器87和均衡濾光器88執(zhí)行的功能分別同線路站40的放大器64、65、67、濾光器71和均衡濾光器74一樣，根據(jù)整個系統(tǒng)要求，可以包括同樣或等效的部件。
放大器84耦合于濾光器86以接收和放大RB2帶。放大器84是例如摻鉺放大器，與圖6的放大器68相同。然后，RB2帶信道由放大器85即最好是已知類型的摻鉺放大器接收。
RPA部14還包括一路由級90，使BB、RB1與RB2帶內(nèi)的信道間距適應(yīng)分用部15的信道分離能力。具體而言，若分用部15的信道分離能力適合較寬的信道間距(如100GHz網(wǎng)絡(luò))，而WDM系統(tǒng)1里的信道間隔密集(如50GH2)，則RPA部14可以包括圖7所示的路由級90。根據(jù)分用部15的信道分離能力，可對RPA部14增添其它結(jié)構(gòu)。
路由級90包括三個路由器模塊91～93，各模塊把各自的帶分成兩個子帶，各子帶包括相應(yīng)帶的一般信道。例如，若BB帶包括16信道λ1-λ16，各自分離50GHz，則路由器模塊91就把BB帶分成分離100GHz第一子帶BB’(擁有信道λ1、λ3……λ15)和子帶BB’的信道交織的分離100GHz的第二子帶BB”(擁有信道λ2、λ4……λ16)。以同樣方式，路由器模塊92與93把RB1帶和RB2帶分別分成第一子帶DB1’與DB2’和第二子帶DB1”與DB2”。
每個路由器模塊91～93可以例如包括一耦合器(未示出)，它具有附接到第一端口的第一組布喇格光柵和附接到第二端口的第二組光柵。附接到第一端口的布喇格光柵具有對應(yīng)每條其它信道(即偶數(shù)信道)的反射波長，而附接到第二端口的布喇格光柵具有對應(yīng)于其余信道(即奇數(shù)信道)的反射波長。這一光柵結(jié)構(gòu)還可講單系輸入通路分成兩系輸出通路，使信道間距加倍。
通過RPA部14后，BB、RB1與RB2帶或它的各自子帶被分用部15接收。如圖8所示，分用部15包括6個波長分用器(WD)95’、95”、96’、96”、97’、97”。它們接收各自的子帶BB、’BB”、RB1’、RB1”、RB2’、RB2”，產(chǎn)生輸出信道17。分用部15還包括接收輸出信道17的接收單元Rx1～Rx128。
波長分用器較佳地包括陣列式波導(dǎo)光柵器件，但可用其它結(jié)構(gòu)實現(xiàn)同樣或類似的波長分離。例如，可以用常規(guī)方式用干涉濾光器、琺-珀(Fabry-Perot)濾光器或光纖內(nèi)布喇格光柵對子帶BB、’BB”、RB1’、RB1”、RB2’、RB2”內(nèi)的信道分路。
在一較佳結(jié)構(gòu)中，分用部15結(jié)合了干涉濾光器與AWG濾光器技術(shù)?；蛘撸墒褂矛m-珀濾光器或光纖內(nèi)布喇格光柵。較佳為8個信道分用器的帶干涉濾光器的WD95’、95”分別接收和分離第一子帶BB’和第二子帶BB”。具體而言，WD95’分離信道λ1、λ3……λ15，而WD95”分離信道λ2、λ4……λ16。然而，兩個WD95’與95”可以是1×8型AWG100GHz分用器。同樣地，WD96’與96”分別接收和分離第一子帶RB1’和第二子帶RB1”，產(chǎn)生信道λ17～λ64，而WD97’和97”分別接收和分離第一子帶RB2’與第二子帶RB2”，產(chǎn)生信道λ65～λ128。WD96’與96”都可以是1×32型AWG100GHz分用器，配備成只使用24個現(xiàn)有的分用器端口。而WD97’和97”可以是1×32型AWG100GHz分用器，使用全部現(xiàn)有的分用器端口。輸出信道17包括各條由WD95’、95”、96’、96”、97’、97”。分離的信道，輸出信道17的各信道由每個接收單元Rx1～Rx128接收。
圖9示出本發(fā)明的光學(xué)放大器100，可應(yīng)用于光學(xué)傳輸系統(tǒng)1，包括圖4的放大部53和圖6的放大部69中，用于放大RB2帶信號。
放大器最好是一種雙向泵激光學(xué)放大器，包括一輸入端口101，輸入要放大的光信號；一輸出端口102，輸出放大的光信號；一有源光纖103，其第一端103a光耦合至輸入端口101，第二端103b光耦至輸出端口102，適于放大光信號；一第一泵源104，用第一光耦器105光耦至有源光纖103，適于最好相對發(fā)射的信號沿其同傳播方向把第一泵輻射饋給有源光纖103；一第二泵源106，用第二光耦器107光耦至有源光纖103，適于最好相對發(fā)射信號沿相反傳播方向?qū)⒌诙幂椛漯伣o有源光纖103。
或者，通過適時的復(fù)用第一泵輻射、第二泵輻射和光信號，可把第一與第二泵輻射沿同一方向最好都沿其同傳播方向饋給有源光纖103。
或者，可用多個泵源代替第一和/或第二泵源。這些多個泵源能以波長(若工作于不同波長)或偏振方式復(fù)用。
放大器100還可包括已知類型的第一和/或第二光隔離器108和/或109，前者位于輸入口101與第一耦合器105之間，使光只從輸入口101傳輸?shù)今詈掀?05；后者位于第二耦合器107與輸出口102之間，使光只從第二耦合器107傳輸?shù)捷敵隹?02。
有源光纖103是摻鉺與鐿的石英光纖，系單模，長度較佳為10～30m，數(shù)值孔經(jīng)NA較佳為0.15～0.22。有源光纖103的纖芯包括以下標(biāo)明濃度的元素一鋁原子％為0.1～1 3；一磷原子％為0.1～30；一鉺原子％為0.1～0.6；一鐿原子％為0.5～3.5。
鉺與鐿比較佳為1∶5～1∶30，如1∶20。
第一耦合器105較佳為微光學(xué)干涉WDM耦合器，包括
一第一接入光纖105a，光耦至輸入端口101，接收要放大的信號(在RB2帶信道中)；一第二接入光纖105b，用單模光纖110光耦至第一泵源104，接收第一泵輻射；一第三接入光纖105c，光耦至有源光纖103，對有源光纖103饋送準(zhǔn)備與第一泵輻射一起放大的光信號(且沿同一傳播方向)。
第一耦合器105還包括在其接入光纖中間適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)光束的會聚鏡系統(tǒng)(未示出)和選擇反射平面(未示出)，如分色鏡。耦合器內(nèi)反射表面的實際傾斜取決于攜帶信號與泵輻射的進入光束的方向。較佳地，耦合器105中選擇反射表面可透過RB2帶信道的波長而反射第一泵輻射的波長。這樣，RB2帶信道通過反射表面而無損失，第一泵輻射則被反射表面反射入有源光纖103的纖芯。或者，第一耦合器105可以包括一種選擇反射表面，它反射RB2帶信道的波長而透過第一泵輻射波長。
第一耦合器105對光信號的插入損失較佳地不大于0.6db。例如，第一耦合器105可以是Oplink制造的MWDM-45/54型。
根據(jù)另一實施例，第一耦合器105可以是熔融光纖類耦合器。
第二耦合器107較佳是一種熔融光纖WDM耦合器，包括一第一接入光纖107a，光耦至輸出口102，對輸出口102饋送放大的信號；一第二接入光纖107b，用光纖111光耦至第二泵源106，接收相應(yīng)的泵輻射；一第三接入光纖107c，光耦至有源光纖103以從有源光纖103接收放大的光信號，并向有源光纖103饋送第二泵源106產(chǎn)生的泵輻射；和一第四接入光纖107d，具有低反射端接的自由端。
第二耦合器107可通過熔融第一光纖以限定第一與第三接入光纖107a、107c，并熔融第二光纖以限定與第四接入光纖107b、107d而制成。
第二耦合器107對光信號的插入損失較佳地不大于0.3dB。
第一泵源104較佳地是半導(dǎo)體激光二極管，提供波長范圍為1465～1495nm的第一泵輻射，適合在有源光纖103中激發(fā)鉺離子。第一泵源104提供的泵功率較佳地為40～250mW。第一泵源104可以是例如SUMITOMO ELECTRICINDUSTRIES有限公司提供的SLA5610-DA型。
直接泵激鉺離子，尤其是共向泵激，據(jù)信可在有源光纖103中對光信號作前置放大。這一前置放大作用與泵激Yb離子提供的提升效應(yīng)相結(jié)合，據(jù)信是觀察到的放大器性能明顯提高的原由，尤其是，在低輸入功率條件下。
申請人發(fā)現(xiàn)，相對于在980nm帶中的泵激，較佳地是在1480nm帶中直接泵激鉺離子。實際上，1480nm泵輻射與980nm泵輻射的差別在于被緩慢地吸收于有源光纖中，從而提供較長波長(1600nm)的更高熒光。這使得光信號功率沿有源光纖逐漸增高，避免ASE過量累積。
如下所述，提出的放大器能以低達-25dBm的極低輸入功率放大光信號。
參照圖10，第二泵源106較佳地包括光纖激光器112和泵激光二極管113。有利的是，光纖激光器112適合產(chǎn)生波長范圍為1000～1100nm的第二泵輻射，適宜在有源光纖103中激發(fā)Yb離子。光纖激光器112較佳地包括雙包層光纖114和第一和第二布喇格光柵118、119。布喇格光柵118、119刻寫入雙包層光纖114的相對兩端，并確定光纖激光器112的琺-珀諧振腔。
泵激光二極管113光耦至雙包層光纖114一端，可產(chǎn)生激發(fā)輻射以泵激雙包層光纖114。雙包層光纖114的相對端拼接至光纖111，把第三泵輻射發(fā)送給有源光纖103。
圖11a示出不按比例的雙包層光纖114的截面。光纖114包括具有第一折射率n1的纖芯115、包括纖芯115且具有第二折射率n2小于n1的內(nèi)包層116及包繞內(nèi)包層116且具有第三折射率n3小于n2的外包層117。纖芯115、內(nèi)包層116與外包層117均同軸。
光纖114是石英光纖，為了產(chǎn)生波長適合泵激有源光纖103第二泵輻射，纖芯115較佳地用高濃度鐿摻雜，鐿濃度較佳大于0.1原子％，更佳為0.7～1.5％。
纖芯115其它元素的濃度最好在下列范圍，一鍺0.1～20原子％一鋁0.1～6原子％一磷0.1～20原子％泵激光二極管113較佳地是寬區(qū)激光器，輻射光譜的適合泵激雙包層光纖114的摻雜物離子的波長為中心，較佳范圍為910～925nm。泵激光二極管113較佳地設(shè)置一根輸出多模光纖120，纖芯幾乎與有源光纖114的內(nèi)包層116同直徑和同數(shù)值孔徑，以便以極高效率(近100％)把激發(fā)輻射耦入有源光纖114。
如圖11b所示，在正常操作條件下，泵激光二極管113產(chǎn)生的泵輻射饋入內(nèi)包層116，逐漸被纖芯115吸收，激發(fā)Yb離子。Yb離子的去激發(fā)導(dǎo)致在波長范圍1000～1100nm的受激發(fā)射，傳入纖芯115并自放大。光柵118、119在1000～1100nm范圍內(nèi)反射一預(yù)定波長(如1047nm)，多次反射后，導(dǎo)致在該特定波長由光纖114相對泵激光二極管113的端部發(fā)射的高功率激光輻射。
光纖激光器112可以這樣實現(xiàn)，即首先制作雙包層光纖114，其特性(長度、幾何形狀與組分)按照期望的激光器性能優(yōu)化，再在光纖114相對兩端上刻寫光柵118與119。
制作光纖114要使用兩個不同的預(yù)制件(未示出)。第一預(yù)制件用于得到纖芯115和內(nèi)包層116的里面部分。第一預(yù)制件的制造方法是，用已知的“化學(xué)汽相淀積”(CVD)法淀積SiO2、P2O5與Al2O3。再用已知的“溶液摻雜”法引入稀土鐿。接著對第一預(yù)制件適當(dāng)加工，將其外經(jīng)縮小到預(yù)定值。
商業(yè)型的第二預(yù)制件用于得到內(nèi)包層116的外面部分和外包層117。第二預(yù)制件有一純SiO2的中心區(qū)和摻氟化物SiO2的包繞區(qū)。第二預(yù)制件的中心區(qū)部分除去，得到一中心縱向孔，其直徑略大于第一預(yù)制件外徑，可插入第一預(yù)制件。內(nèi)包層部分由第一預(yù)制部分由第二預(yù)制件限定。
將如此得到的三層預(yù)制件以常規(guī)方法拉制成光纖114。
光柵118與119可用圖12的光柵刻寫組件130按照本申請人研究的下述技術(shù)刻寫。
參照圖12，在光柵刻寫組件130中，泵激光二極管113光耦至光纖114的第一端114a，光功率測量設(shè)備131較佳地是一位于光纖114第二端114b前面的功率計，而且?guī)V光器132較佳地插在光纖114第二端114b與測量設(shè)備131之間。
測量設(shè)備131例如是ANDO AQ2140型功率計。
濾光器132較佳地是干涉濾光器，以源106激光輻射預(yù)定波長λlaser為中心。
組件130還包括處理器(PC)134，較佳地通過DAC(數(shù)/模轉(zhuǎn)換器)133用專用軟件(如Labview)控制泵激光二極管113和設(shè)備131。DAC133可以是例如National Instruments PCI 6110型。如圖12所示，在光柵刻寫加工期間，根據(jù)測量設(shè)備131提供的信息，處理器134還可提供(在顯示器上)激光器106的Pout/Ppump特性。
另外，組件130包括一適于在光纖114上刻寫光柵118、119的紫外刻寫設(shè)備135，設(shè)備135較佳地包括一激子激光設(shè)備。
這里參照圖16的流程圖和圖18a的方案圖描述刻寫第一光柵118的方法。該方法包括以下步驟一限定與有源光纖相關(guān)聯(lián)的反射表面，較佳地通過切割和清潔(方框200)光纖114第二端114b，以在玻璃/空氣界面達到預(yù)定的反射率R2，較佳為約4％；該反射表面的反射波長帶寬于第一光柵期望的反射波長帶；一利用泵激光二極管113把光功率Pin的泵輻射饋給(方框210)有源光纖114，以便激發(fā)摻雜物離子，導(dǎo)致放大的受激發(fā)射(ASE)而限定自激發(fā)射；一在光纖114第一端114a附近用紫外刻寫設(shè)備105刻寫第一光柵118(方框220)，空間周期對應(yīng)于預(yù)定的激光波長λlaser；第一光柵118具有可變的反射率R1，并與光纖114第二端114b一起限定一諧振腔，允許受激發(fā)射在光纖114中向前向后傳播，輸出波長λlaser的激光輻射；一在刻寫步驟中，通過用處理器134和DAC133驅(qū)動泵激光二極管113，在限定功率范圍內(nèi)(可從零功率開始)反復(fù)掃描泵輻射功率(方框230)；具有激光輻射的最小泵輻射功率值限定了依賴于光柵強度的閾值功率Pth；掃描周期可以是例如15～20秒；一用濾光器132對光纖114第二端1146輸出的光率輻射作光譜濾波(方框240)；濾波可抑制剩余泵輻射，而在刻寫加工開始時，可抑制自激輻射；一在刻寫與掃描步驟中，用測量設(shè)備131測量濾波輸出輻射的光功率(方框250)；測量光功率包括在掃描周期內(nèi)獲得預(yù)定數(shù)N個(如10個)光功率值，各值通過計算在預(yù)定測量周期(如2秒)內(nèi)檢出的功率的平均值得到；預(yù)定的N個光功率值和預(yù)定測量周期同掃描周期值相關(guān)；一為得到激光器的效率η與閾值功率Pth，較佳地通過線性回歸處理測得的光功率(方框260)；線性回歸處理包括找出一條在Pout/Pin曲線上限定最佳擬合的N個最新點(對應(yīng)于最后一個掃描周期得到的N個光功率值)的直線，并估算該直線的斜率和同Pin軸線的交點，以得到當(dāng)前的η值與Pth值；一通過將當(dāng)前η值(圖18a中點A的ηcurr)即與最后一個掃描周期相關(guān)的η值(圖18a中點B的ηprec)即在前一處理步驟中得到并與前一掃描周期相關(guān)的值進行比較，檢查效率η是否在提高(方框270)；效率η的當(dāng)前值ηcurr與第一光柵反射率R1的當(dāng)前值相關(guān)；一若效率η在提高(ηcurr＞ηprec)，重復(fù)刻寫、掃描、濾光、監(jiān)視、處理與檢測(方框220～270)的步驟；一若激光器的效率η開始劣化，即若效率η達到極值ηlimit(圖18a中點c)而不再提高(ηcurr≤ηprec)，就停止加工(方框280)；ηlimit對應(yīng)于第一光柵108的最大反射率R1值(近100％)，也是考慮到R2值(4％)所能得到的最大效率；若過了這一點還繼續(xù)刻寫加工，η將下降(圖18a中點D)，因為光柵劣化與某些外來現(xiàn)象相關(guān)，像缺陷中心飽和與干涉條紋反差減?。灰桓鶕?jù)效率極值ηlimit估算第一光柵118的最終反射率(方框290)。
上述刻寫第一光柵加工的總持續(xù)時間可能為幾分鐘。
第一光柵的反射波長帶較佳為0.3～1nm，更佳為0.4～0.7nm。
第一步驟中使用的反射表面，還可由制作在第二端114b上的多層干涉反射表面、光纖包括光柵的分離部分、微光學(xué)單元(如半反射鏡或透鏡系統(tǒng))等限定。
申請人已觀察到，例如除了用于效率外，閾值功率Pth還是可用來確定必須停止第一光柵刻寫時間的另一個參數(shù)。實際上，閾值功率Pth在刻寫加工期間下降，并且在效率達到其極值ηlimit時也達到極值Pth，limit。然而，申請人發(fā)現(xiàn)，估算Pth比估算η更困難，而且在刻寫加工中，Pth變化小于η變化。還有，Pth的實際值與線性回歸得到的值略有不同。因此，申請人發(fā)現(xiàn)，η是應(yīng)用于檢測步驟的優(yōu)選參數(shù)。
一般而言，在上述加工結(jié)束時得到的極限效率ηlimit，并不對應(yīng)于光纖激光器112可得到的最大效率ηmax(圖18a中點E)。要達到最大效率ηmax，通常必須刻寫第二光柵119并優(yōu)化其反射率。
在某些有源光纖114第二端的反射率能限定具有期望特性的激光腔的應(yīng)用場合中，只刻寫第一光柵118已足夠了。例如，對于“空中激光”，即其輸出輻射在空中直接發(fā)射的激光器而言，有源光纖114第二端4％的反射率已足夠了。
對于所考慮的應(yīng)用，申請人發(fā)現(xiàn)，有反射率至少為4％的第二光柵119，可提高光纖激光器112的性能。
申請人還發(fā)現(xiàn)。前述刻寫技術(shù)也適于刻寫第二光柵119，即使要格外注意第二光柵119的實際光譜分配。這是因為有源光纖114在刻寫步驟中改變了它的折射率，于是光柵波長峰發(fā)生偏移。為糾正這一缺點，第二光柵119較有利的是一種相當(dāng)大的帶狀光柵，使峰偏移包括在光柵的帶內(nèi)。較佳地，第二與第一光柵的反射帶之比為1.5～3。若使用“相掩膜”刻寫技術(shù)，通過在掩膜前面設(shè)置一塊可因如預(yù)定紫外輻射衍射的開狹縫的屏，就可得到反射帶擴大的光柵。
另外，為使與第一光柵118相關(guān)的峰和與第二光柵119相關(guān)的峰重疊，最好在刻寫時對可能的峰偏移作一次先驗的評估。評估方法是估算刻寫加工所需的持續(xù)時間和光柵峰近似的每秒鐘偏移。
這里參照圖17的流程圖和圖18b的方案圖描述刻寫第二光柵119的方法。該法包括以下步驟一切割有源光纖114第二端114b而得到傾斜7～8(相對垂直于光纖軸線的平面)可忽略反射率的端面(方框300)；一為激發(fā)有源光纖114的摻雜物離子，用泵激光二極管113向有源光纖114饋送光功率為Pin的泵輻射(方框310)；一在光纖114第二端114b附近用紫外刻寫設(shè)備105刻寫第二光柵119(方框320)，空間周期對應(yīng)于預(yù)定的激光波長λlaser；第二光柵119具有可變的反射率R2，并與反射率R1近100％的第一光柵118一起限定諧振腔，使受激發(fā)射在光纖114中向前向后傳播，并作為波長為λlaser的激光輻射輸出；一在刻寫步驟中，通過用處理器134和DAC133驅(qū)動泵激光二極管113，在預(yù)定功率范圍內(nèi)(可以與第一光柵刻寫使用的范圍不同)反復(fù)掃描泵輻射功率(方框330)；具備激光輻射的最小泵輻射功率值限定了取決于第二光柵強度的閾值功率Pth；一用濾光器132對光纖114第二端114b輸出的光學(xué)輻射作光譜濾波(方框340)；濾波可抑制剩余泵輻射，而在第二光柵刻寫開始時，還可抑制自激輻射；一在刻寫與掃描步驟中，用測量設(shè)備131測量濾光輸出輻射的光功率(方框350)；在掃描周期內(nèi)，測量光功率包括獲得預(yù)定的N’個(可能與第一光柵刻寫使用的預(yù)定的N個不同)光功率值，各值通過計算在預(yù)定測量周期內(nèi)檢出的平均功率值得到；預(yù)定的N’個光功率值和預(yù)定的測量周期與掃描周期的持續(xù)時間相關(guān)；一為得到激光器的效率η和閾值功率Pth，較佳地通過線性回歸處理測得的光功率(方框360)；先行回歸包括在Pout/Pin特性曲線上找出一條限定最佳擬合的N’個最新點(對應(yīng)于最后一個掃描周期內(nèi)得到的N’個光功率值)的直線，并估算該直線與Pin軸線的斜率與交點，以得到當(dāng)前的η與Pth值，第一個檢出的η值將在零與第一光柵刻寫結(jié)束時發(fā)現(xiàn)的極值ηlimit之間；一通過比較當(dāng)前η值(圖186中點A的ηcurr)即與最后一個掃描周期相關(guān)η值與前一η值(圖186中點B的ηprec)即在前一處理步驟中得到并且與前一掃描周期相關(guān)的值，檢驗效率η是否在提高(方框370)；效率η的當(dāng)前值ηcurr與第二光柵反射率R2當(dāng)前值相關(guān)；一若效率η在提高(ηcurr＞ηprec)，重復(fù)刻寫、掃描、濾光、監(jiān)視、處理與檢驗步驟(方框320～370)；一在激光器的效率η開始劣化，即若效率η不在提高(ηcurr≤ηprec)而達到最大值ηmax(圖18b中點E)時，停止加工(方框380)；ηmax對應(yīng)于第二光柵119反射率R2的最佳值R2，opt(如在4～10％)，并且代表光纖激光器112可得到的最大效率；若過了該點繼續(xù)刻寫加工，η將下降(圖18b中點D)，因為光柵劣化與某些外來現(xiàn)象相關(guān)，如缺隔中心飽和及干涉條紋反差減小；一按最大效率ηmax估算第二光柵119的最終反射率(方框390)。
申請人發(fā)現(xiàn)，在第二光柵刻寫加工期間(R2增高)。閾值功率Pth較低是有利的。因為可以用較低輸入功率產(chǎn)生激光。因此，優(yōu)化光纖激光器112性能的另一改進的標(biāo)準(zhǔn)是，在效率η與閾值功率Pth之間達到最佳折中或預(yù)定關(guān)系時，應(yīng)停止加工。
這一折中可能取決于考慮的具體應(yīng)用。
放大單元100性能的實驗結(jié)果對放大單元100已作過實驗測量，以下詳細描述其特性。
實驗使用的有源光纖103，纖芯直徑為4.3μm，包層直徑為125μm，數(shù)值孔徑NA＝0.2，組份如下
鉺與鐿濃度比約1∶20。
第一耦合器105是OPLINK制造的MWDM-45/54型干涉濾光器，插入損失為0.6dB。
第二耦合器107是熔融光纖WDM耦合器，如上所述，其制造方法是熔融限定接入光纖107a與107c的第一光纖和限定接入光纖107b與107d的第二光纖。第一光纖是SM(單模)光纖，芯直徑3.6μm，包層直徑125μm，數(shù)值孔徑NA＝0.195。第二光纖是SM光纖，芯直徑3.6μm，包層直徑125μm，數(shù)值孔徑NA＝0.195。這兩種SM光纖都是Corning公司生產(chǎn)的CS980型。第二耦合器107的插入損失為1dB。
第一泵源104是激光二極管，在1480nm可提供50～70mW泵輻射功率。光纖110為SM光纖。
第二泵源106由本申請人制造，在1047nm可提供500～650mW泵輻射功率。光纖111是SM光纖。寬區(qū)二極管激光器113可愛915nm提供800mW輻射功率。申請人發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用更強力的寬區(qū)二極管激光器，或許能獲得高得多的放大器飽和功率。
通過SEM分析檢測，第二泵源中有源光纖114在其纖芯115內(nèi)具有如下組份
為得到高濃度鐿，選用的鋁濃度較高。鍺濃度較低，因為高濃度的鋁與鐿決定了高的折射率值。添加磷，以減小光纖的數(shù)值孔徑(NA)。
有源光纖114長10m，其彎曲直徑約40nm。申請人發(fā)現(xiàn)，該彎曲直徑值代表了光纖中吸光效率與感應(yīng)損失間的最佳折中。
諧振腔長度(即第一與第二光柵118、119的距離)接近10m。
有源光纖114的外包層117外徑約90μm，內(nèi)包層116外徑約45μm，纖芯115外徑約4.5μm。纖芯115內(nèi)包層116之間的折射率落差Δn＝n2-n3約0.0083，內(nèi)包層116與外包層117間的折射率落差Δn’＝n2-n3約0.0067。纖芯115和內(nèi)包層116限定一傳遞傳輸信號的單模波導(dǎo)，第一數(shù)值孔徑NA1約為0.155，內(nèi)包層116和外包層117限定一傳遞泵輻射的多模波導(dǎo)，第二數(shù)值孔徑NA2約為0.22。
已用前述方法實現(xiàn)了光柵118、119，二者都具有1047nm的布喇格波長。第一光柵118的最大波長的反射率約99％，第二光柵119同一波長的反射率小于10％。
圖13示出光纖激光器112的響應(yīng)曲線。具體而言，圖13示出了發(fā)射激光輻射的光功率Pout對激光二極管113提供的泵功率Pin的相依性。據(jù)得到的曲線，激光源的效率η＝81.5％，閾值功率Pth＝99mW。
圖14示出放大器100的無源元件造成的插入損失，這些元件分別置于輸入端101與光纖103第一端之間(即第一光隔離器108與第一光耦器105之間)和光纖103第二端與輸出端102(及第二光耦器107與第二光隔離器109)之間。圖14的特性用光譜分析儀測得。
圖15示出在輸入信號從1575nm到1620nm作波長掃描時，放大單元100的增益曲線。圖15中不同的曲線指在-25-10dBm范圍內(nèi)的輸入信號功率?？梢灾赋觯瑢Υ笥?dBm的輸入信號功率，放大單元100提供大于約18dBm的輸出功率，于是可以用作提升放大器。具體而言，在10dBm輸入信號功率，該單元提供高達22dBm的輸出功率，在RB2帶內(nèi)，最大增益變化小于1dB。
在放大器100用作提升單元時，光輸入信號為10dBm或更大，增益曲線在RB2帶內(nèi)呈現(xiàn)的最大變化小于1dB。
另外，放大器100呈現(xiàn)的增益可超出RB2帶，達1620nm。
光柵刻寫法模擬的數(shù)值結(jié)果圖19～21示出的數(shù)值結(jié)果，通過在具有上述實驗測量特性的有源光纖114上模擬上述光柵刻寫法得到。
圖19對第一光柵刻寫加工期間不同的第一光柵反射率值，示出了光學(xué)輸出功率Pout對泵光功率Pin的相依性。諧振腔由第一光柵118和光纖114第二端114b(4％反射率)限定。可以看出，隨著第一光柵反射率的增大，光纖激光器效率逐漸提高，而閾值功率Pth逐漸下降。
圖20示出第一光柵刻寫加工期間，光纖激光器112的效率η和閾值功率Pth對第一光柵反射率的相依性。η與Pth特性曲線上各點對應(yīng)于圖19的直線。
圖21示出在第二光柵刻寫加工期間，光纖激光器112的效率η和閾值功率Pth對第二光柵反射率的相依性，假定第一光柵反射率為99％。對約4％的第二光柵反射率，可檢測出效率曲線的最大值，其值大于80％。若應(yīng)用最佳折中(η與Pth之間)標(biāo)準(zhǔn)，在第二光柵反射率為4-10％時停止刻寫加工較為有利。
權(quán)利要求
1.一種制造光纖激光器，包括刻寫在有源光纖中具有第一反射波長帶的第一光柵的方法，其特征在于它包括以下步驟一在刻寫所述第一光柵步驟前，限定與有源光纖相關(guān)聯(lián)的反射表面，所述反射表面的第二反射波長帶比第一反射波長帶更寬；一在刻寫第一光柵步驟期間，對有源光纖作光學(xué)泵激，以在第一光柵與反射表面之間激發(fā)出放大的受激發(fā)射，繼而從有源光纖感生出激光輻射；一在刻寫第一光柵步驟期間，測量激光輻射的光學(xué)功率；一按測得的光功率控制刻寫第一光柵步驟。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，它包括在刻寫第一光柵之后，在有源光纖中刻寫適合與第一光柵一起限定所述光纖激光器的諧振腔的第二光柵。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在刻寫第一光柵步驟期間，它包括在預(yù)定的功率范圍內(nèi)掃描泵輻射功率。
4.如權(quán)利要求3的方法，其特征在于，以預(yù)定的掃描周期重復(fù)掃描步驟，而測量光功率步驟包括在預(yù)定掃描周期內(nèi)得到預(yù)定數(shù)量的光功率值。
5.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于，得到預(yù)定數(shù)量光功率值的步驟包括計算在預(yù)定測量周期內(nèi)測得的平均光功率值，以獲得每個所述光功率值。
6.如權(quán)利要求4的方法，其特征在于，它還包括處理所述光功率值以得到當(dāng)前激光器效率值的步驟。
7.如權(quán)利要求6的方法，其特征在于，處理步驟包括在對應(yīng)于所述光功率值的激光器增益特性曲線上找出預(yù)定個點數(shù)的擬合直線，并估算所述直線的斜率。
8.如權(quán)利要求6的方法，其特征在于，控制刻寫步驟的步驟包括檢查所述當(dāng)前激光器效率值是否已達到極值，若已達到所述極值，就停止刻寫第一光柵的步驟。
9.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，檢查步驟包括把與最后一個掃描周期相關(guān)的所述當(dāng)前激光器效率值同與前一掃描周期相關(guān)的前一激光器效率值進行比較。
10.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，它還包括按所述極值估算所述第一光柵的反射率。
11.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，限定反射表面的步驟包括切割和清潔有源光纖一端，以限定玻璃/空氣界面的反射表面。
12.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，有源光纖包括吸收在以某一波長為中心的約±10范圍內(nèi)至少為15dB的有源光纖，所述波長對應(yīng)于所述第一光柵的最大反射波長。
13.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于，有源光纖包括雙包層有源光纖。
14.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，還包括以下步驟一在刻寫第二光柵步驟期間，對有源光纖作光學(xué)泵激，以在所述第一與第二光柵之間激發(fā)出放大的受激發(fā)射，繼而從有源光纖感生出激光輻射；一在刻寫第二光柵步驟期間，測量激光輻射的光功率；一按測得的光功率控制刻寫第二光柵步驟。
15.如權(quán)利要求14的方法，其特征在于，在刻寫第二光柵步驟期間，它包括在預(yù)定功率范圍內(nèi)掃描泵輻射功率。
16.如權(quán)利要求15的方法，其特征在于，以預(yù)定掃描周期重復(fù)掃描步驟，而測量光功率的步驟包括在預(yù)定掃描周期內(nèi)獲得預(yù)定數(shù)量的光功率值。
17.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于，獲得預(yù)定數(shù)量光功率值的步驟包括計算在預(yù)定測量周期內(nèi)測得的平均光功率值，以得到每個所述光功率值。
18.如權(quán)利要求16的方法，其特征在于，它還包括處理所述光功率值以得到當(dāng)前激光器效率值的步驟。
19.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，處理步驟包括從所述光功率值獲得當(dāng)前激光器閾值功率值。
20.如權(quán)利要求19的方法，其特征在于，控制刻寫步驟的步驟包括當(dāng)達到了所述當(dāng)前激光器效率值與閾值功率之間的預(yù)定關(guān)系時，停止刻寫第二光柵的步驟。
21.如權(quán)利要求18的方法，其特征在于，控制刻寫步驟的步驟包括檢查所述當(dāng)前激光器效率值是否已達到最大值，若已達到所述最大值，就停止刻寫第二光柵的步驟。
22.如權(quán)利要求21的方法，其特征在于，它還包括按所述最大值估算所述第二光柵的反射率。
23.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，在刻寫第二光柵前，它還包括限定一反射率可忽略的區(qū)域以取代所述反射表面。
24.如權(quán)利要求2的方法，其特征在于，第二光柵具有第三反射波長帶，而第三反射波長帶與第一反射波長帶之比為1.5∶3。
25.光纖激光器，包括有源光纖、刻寫在有源光纖第一部分中且具有第一反射波長帶的第一光柵和刻寫在有源光纖第二部分中且具有第二反射波長帶的第二光柵，第一與第二光柵限定了光纖激光器的諧振腔，其特征在于，所述第一與第二反射波長帶的寬度比為1.5至3之間。
26.如權(quán)利要求25的光纖激光器，其特征在于，有源光纖包括雙包層有源光纖。
27.如權(quán)利要求25的光纖激光器，其特征在于，有源光纖的吸收在以某一波長為中心的約±10nm范圍內(nèi)至少為15dB，所述波長對應(yīng)于反射波長帶中心。
全文摘要
為制造光纖激光器(106)，在第一端(114a)附近預(yù)置一條摻Y(jié)b的雙包層有源光纖(114)，以接收適合刻寫第一布喇格光柵的紫外輻射；刻寫加工期間，向有源光纖第一端饋送掃描的泵激輻射，以在第一光柵與有源光纖第二端(114b)先前切割和清潔的反射表面之間激發(fā)出放大的受激發(fā)射，繼而從有源光纖感生出激光輻射；測量和處理激光輻射的光功率，得出激光器效率；在達到最大效率值時，停止刻寫加工；可用同樣的步驟刻寫有源光纖第二端(114b)附近的第二光柵。
文檔編號H01S3/00GK1402896SQ00816346
公開日2003年3月12日 申請日期2000年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月29日
發(fā)明者G·奧利維提, G·羅茜, M·托門 申請人:康寧O.T.I股份公司