專(zhuān)利名稱(chēng)：硫?qū)倩锊ＡЩ睦鈱W(xué)放大器的制作方法
本申請(qǐng)要求2000年8月29日提出的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.60/228,665的權(quán)利。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及喇曼光學(xué)放大器。
相關(guān)技術(shù)的描述為了補(bǔ)償衰減，光通信系統(tǒng)中通常沿光傳輸光纖以均勻間隔提供對(duì)光信號(hào)的放大?？梢杂苫谌玢s和鐿的稀土元素的放大器產(chǎn)生放大，或者由基于喇曼效應(yīng)的放大器產(chǎn)生放大。由于它們對(duì)選定原子能級(jí)躍遷的依賴(lài)性，故稀土放大器具有有限的帶寬。放大發(fā)生在相應(yīng)于選定原子躍遷的分立波長(zhǎng)處。寬波帶摻鉺光纖放大器在某種程度上是對(duì)稀土放大器的改進(jìn)，使得這些稀土放大器可以驅(qū)動(dòng)某些波分復(fù)用(WDM)光學(xué)網(wǎng)絡(luò)。另一方面，喇曼放大器是自然可調(diào)諧的，能夠?qū)挷◣?nèi)的波長(zhǎng)提供放大。在這種放大器中，通過(guò)調(diào)諧泵浦激光器產(chǎn)生一個(gè)波長(zhǎng)，使得在該選定波長(zhǎng)處能夠產(chǎn)生受激喇曼發(fā)射，從而簡(jiǎn)單地選擇放大波長(zhǎng)。喇曼放大器比稀土放大器覆蓋更寬的頻譜范圍。另外，喇曼放大器具有比稀土放大器更低的噪音。這些優(yōu)點(diǎn)使得喇曼放大器更符合遠(yuǎn)程WDM系統(tǒng)的需要，在遠(yuǎn)程WDM系統(tǒng)中傳輸帶寬可能會(huì)很寬。
然而，傳統(tǒng)的喇曼放大器具有相當(dāng)?shù)偷脑鲆妗Ｔ谶@種放大器中，光信號(hào)通常必須穿過(guò)一個(gè)長(zhǎng)且被強(qiáng)泵浦的放大器光纖來(lái)獲得適當(dāng)?shù)姆糯蟆＠?，為了產(chǎn)生20-dB的放大，某些傳統(tǒng)的喇曼光纖放大器使用10到100千米(km)的放大器光纖以及300到1000毫瓦(mW)的泵浦光。高泵浦光功率需要昂貴的泵浦激光器，并且使得泵浦激光器的工作成本增加。因此，需要一種基于較短放大器光纖和較低泵浦功率的喇曼放大器。
發(fā)明概述按照一個(gè)方面，本發(fā)明的特征為一種光學(xué)放大器，包括一具有光輸入端和輸出端的硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)，一泵浦光波導(dǎo)，以及一波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器。由泵浦光波導(dǎo)將該波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器耦合到該硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)上。
按照第二個(gè)方面，本發(fā)明的特征為一種對(duì)光進(jìn)行放大的方法。該方法包括調(diào)諧波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器以產(chǎn)生泵浦光，隨著硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)中對(duì)選定波長(zhǎng)光的接收，該泵浦光的波長(zhǎng)能夠在硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)中產(chǎn)生喇曼放大。該方法還包括將泵浦光傳送到硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)，并且將具有選定波長(zhǎng)的輸入光接收到硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)中。
按照第三個(gè)方面，本發(fā)明的特征為一種光通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個(gè)石英玻璃光纖和至少一個(gè)耦合在兩個(gè)石英玻璃光纖之間的喇曼放大器。本發(fā)明的喇曼放大器包括一連接兩個(gè)石英光纖的硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)，一泵浦光波導(dǎo)和一波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器。由泵浦光波導(dǎo)將該泵浦激光器耦合到該硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)上。
附圖簡(jiǎn)述

圖1給出了喇曼放大器的一個(gè)例子；圖2給出了喇曼放大器的另一個(gè)例子；圖3給出了用于圖1和2中喇曼放大器某些實(shí)施例的硫?qū)倩锊ＡЧ饫w的橫截面圖；圖4給出了使用圖1或2中喇曼放大器的光通信網(wǎng)絡(luò)的一部分；圖5給出了使用圖1或2中的喇曼放大器對(duì)光進(jìn)行放大的方法的流程圖；圖6和7給出了圖5所示方法中泵浦光波長(zhǎng)與輸入光波長(zhǎng)之間關(guān)系曲線(xiàn)圖；圖8給出了用來(lái)拉制用于圖1和2所示喇曼放大器的某些實(shí)施例中的硫?qū)倩锊ＡЧ饫w的設(shè)備；圖9給出了用于制造圖1和2所示喇曼放大器的某些實(shí)施例中的硫?qū)倩锊ＡЧ饫w的流程圖。
發(fā)明的詳細(xì)描述通過(guò)使用由硫?qū)倩锊Ａе瞥啥皇怯墒⒒蚱渌趸锊Ａе瞥傻墓鈱W(xué)放大媒質(zhì)，本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例提供了改進(jìn)的喇曼放大。
圖1給出了喇曼放大器10的一個(gè)例子，其中波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器12通過(guò)一個(gè)2×1光連接器16耦合到硫?qū)倩锊ＡХ糯笃鞑▽?dǎo)14的一個(gè)輸入端。泵浦激光器12的波長(zhǎng)調(diào)諧能力使得對(duì)光的放大是寬波段的，不象傳統(tǒng)的基于稀土的放大器，由于放大波長(zhǎng)不可調(diào)，從而泵浦源不是波長(zhǎng)可調(diào)諧的。在不同實(shí)施例中，放大器媒質(zhì)14或者是光纖，或者為平面型波導(dǎo)。
光連接器16還將諸如石英光傳輸光纖的一個(gè)輸入波導(dǎo)18連接到硫?qū)倩锊ＡХ糯笃鞑▽?dǎo)14的輸入端。通過(guò)光耦合器22，硫?qū)倩锊ＡХ糯笃鞑▽?dǎo)14的一個(gè)輸出端被耦合到一個(gè)輸出波導(dǎo)20，比如另一個(gè)石英光傳輸光纖。在一些實(shí)施例中，耦合器22有選擇地濾除泵浦激光器12所產(chǎn)生的光，使得泵浦光不會(huì)被傳輸?shù)捷敵霾▽?dǎo)20。
通過(guò)使用一種硫?qū)倩锊ＡХ糯竺劫|(zhì)，喇曼放大器10提高了增益，使增益大于石英玻璃喇曼放大器的增益。從波導(dǎo)的喇曼增益G的近似公式可以理解這種增益提高的原因。該公式表示為G＝K′egIL。其中，“g”為喇曼增益系數(shù)，L為放大器波導(dǎo)的長(zhǎng)度，I為泵浦光強(qiáng)。喇曼增益截面與克爾系數(shù)n2成正比。從而，喇曼增益(G)按指數(shù)規(guī)律依賴(lài)于克爾系數(shù)n2與泵浦光強(qiáng)I的乘積。
對(duì)n2的按指數(shù)規(guī)律的依賴(lài)性表明，許多硫?qū)倩锊Ａ?huì)比石英玻璃產(chǎn)生更大的增益，因?yàn)榱驅(qū)倩锊ＡУ膎2比石英玻璃的n2要大得多。例如，某些硒化合物硫?qū)倩锊ＡУ膎2大約是石英玻璃的n2的50到1000倍，即n2至少是未摻雜石英玻璃的50或200倍。喇曼放大器10使用一種高n2的硫?qū)倩锊Ａё鳛榉糯笃鞑▽?dǎo)14的光芯。
增益(G)公式還提供了一種確定硫?qū)倩锊ＡЧ饫w長(zhǎng)度的指導(dǎo)，因?yàn)槿康姆糯笕Q于乘積LIn2。例如，為了產(chǎn)生與LI大約為(10千米)(500mw)的石英喇曼放大器相同的放大，喇曼放大器10所需的長(zhǎng)度與功率的乘積僅為25000到5000米-mW。由于硫?qū)倩锊Ａг黾拥膎2值，有多種放大器使用長(zhǎng)度小于500米的硫?qū)倩锕饫w和所產(chǎn)生的泵浦功率小于500-mW的泵浦光源。例如一個(gè)100米長(zhǎng)的硫?qū)倩锕饫w和一個(gè)50-250mW的泵浦源可以產(chǎn)生一個(gè)10千米(Km)石英喇曼放大器光纖和500-mW泵浦源所產(chǎn)生的放大。
在此，硫?qū)倩锊Ａб?guī)定為一種可發(fā)射可見(jiàn)及近紅外光的非晶態(tài)材料，包括硒(Se)，碲(Te)，和/或硫(S)與其他一種或多種元素所組成的化合物。Se，Te，和/或S的總的摩爾百分比通常為至少25％。在化合物中，其他元素包括鍺(Ge)，砷(As)，錫(Sb)，鉈(Ti)，鉛(Pb)，磷(P)，鎵(Ga)，銦(In)，鑭(La)，硅(Si)，氯(Cl)，溴(Br)，碘(I)和稀土元素。與標(biāo)準(zhǔn)石英光學(xué)玻璃不同，硫?qū)倩锊ＡР皇茄趸锊ＡА?br> 圖2給出了喇曼放大器10’的另一個(gè)實(shí)施例，其中波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器12耦合到硫?qū)倩锊ＡХ糯笃鞑▽?dǎo)14的一端，輸入波導(dǎo)18耦合到硫?qū)倩锊ＡХ糯笃鞑▽?dǎo)14的另一端。在放大器10’中，泵浦光和輸入光在放大器波導(dǎo)14中反向傳輸，使得泵浦光不會(huì)出現(xiàn)在輸出波導(dǎo)20中。
在圖1和2所示放大器10或10’的某些實(shí)施例中，波導(dǎo)14為硫?qū)倩锊ＡЧ饫w。圖3為用在這些實(shí)施例中的硫?qū)倩锊ＡХ糯笃鞴饫w26的橫截面圖。光纖26包括一個(gè)硫?qū)倩锊Ａ?7和一個(gè)硫?qū)倩锊ＡО鼘?8。芯27的直徑大約為2-14微米(μm)，最好是芯徑小于大約5μm。包層28的外徑大約為120-130μm。
芯27和包層28由包含不同化學(xué)成分的硫?qū)倩锊Ａе瞥?，使得在芯—包層的交界面處發(fā)生折射率越變。為了使放大器光纖26內(nèi)傳輸?shù)墓獍l(fā)生全內(nèi)反射，芯27的折射率ncore大于包層28的折射率ncladding。為了保證在放大器光纖26中為單模操作，光纖26為單模，在芯—包層交界面處的折射率越變，即Δ＝[ncore-ncladding]/ncladding在1％到5％之間，Vnumber小于大約2.4。此處，Vnumber＝(πD/λ)(ncore2-ncladding2)1/2，D為芯直徑，λ為在放大器光纖26中所傳輸?shù)墓獠ㄩL(zhǎng)。在WDM系統(tǒng)中，λ在大約1.3到1.6微米之間。
例如，芯27可以由As40Se60玻璃制成，其折射率大約為2.7，包層28可以由As40S60制成，其折射率大約為2.4。那么，Δ＝1.25，且芯27的直徑小于大約3微米，以確保波長(zhǎng)大約為1.5微米的光的單模傳輸。
在某些例子中，芯27由As40-40ySe60-60yS100y，Ge28Se60Sb12，Ge25Se65-67，Te8-10或As50Se35Cu15制成，而且包層28由As40-40xSe60-60xS100x制成。
用于芯27的硫?qū)倩锊ＡУ倪x擇取決于所需的喇曼增益G。增益依賴(lài)于芯玻璃的克爾系數(shù)。As40Se60玻璃具有較大的克爾系數(shù)，可以提高放大器的增益。對(duì)于長(zhǎng)放大器光纖，增益還依賴(lài)于可引起泵浦光損耗的雙分子吸收。如果所選擇的芯玻璃具有比所需泵浦光子能量的兩倍還要大的帶隙，那么就產(chǎn)生較低的雙光子吸收，增加整個(gè)增益。1999年9月20日申請(qǐng)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.09/399,625，發(fā)明人為H.Y.Hwang等人，描述了一種選擇芯27玻璃成分的方法，在此將此專(zhuān)利申請(qǐng)引做參考。
在包層28中硫(S)的摩爾百分比，即100x的選擇取決于上面所討論的對(duì)Vnumber和Δ的保證單模操作的限制條件。當(dāng)100x從0％變化到100％時(shí)，As40-40xSe60-60xS100x的折射率近似從2.7線(xiàn)性變化到2.4，使得能夠選擇包層28中摩爾百分比“100x”來(lái)滿(mǎn)足對(duì)單模操作的限制條件。
圖4表示使用可變波長(zhǎng)、硫?qū)倩锊Ａ?、諸如圖1和2中放大器10，10’的喇曼放大器32的光通信網(wǎng)絡(luò)30。放大器32通常設(shè)置在光傳輸光纖連續(xù)兩段34-36之間，例如光纖段可以由多模石英玻璃光纖制成。段34-36形成了將光發(fā)送器38與光接收器40光連接在一起的傳輸通道。傳輸光纖段34-36的長(zhǎng)度足夠短，可以確保在下一放大階段之前，累積衰減小于大約20dB。例如，對(duì)于大約1.3到1.6μ之間的波長(zhǎng)，現(xiàn)代的石英傳輸光纖產(chǎn)生大約0.2dB/km的衰減。對(duì)于這類(lèi)光纖，單段34-36的長(zhǎng)度不大于大約80km。
圖5為使用圖1或2中的喇曼放大器10，10’對(duì)光進(jìn)行放大的方法50的流程圖。在接收入射光之前，該方法50包括調(diào)諧波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器12，以產(chǎn)生泵浦光，泵浦光的波長(zhǎng)能夠響應(yīng)選定波長(zhǎng)的入射光在硫?qū)倩锊ＡР▽?dǎo)14中進(jìn)行喇曼放大(步驟51)。可以通過(guò)操作員或控制波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器12的可編程計(jì)算機(jī)24完成這種調(diào)諧。如果計(jì)算機(jī)24控制泵浦激光器14，則對(duì)于一放大具有選定波長(zhǎng)的輸入光的外部請(qǐng)求，計(jì)算機(jī)24在數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)表中查詢(xún)適當(dāng)?shù)谋闷止獠ㄩL(zhǎng)。
泵浦波長(zhǎng)的選擇依賴(lài)于硫?qū)倩锊ＡУ穆曌宇l譜和待放大的選定波長(zhǎng)。在喇曼放大器中，通過(guò)輸入光信號(hào)激發(fā)的喇曼作用產(chǎn)生輸出光。由于泵浦光的背景強(qiáng)度而導(dǎo)致了受激作用。在受激喇曼作用中，泵浦光子產(chǎn)生了受激發(fā)射光子和受激發(fā)射聲子。從而，泵浦光子的初始能量和動(dòng)量被分到受激發(fā)射光子與受激發(fā)射聲子之間。初始能量與動(dòng)量的這種分配表明，受激發(fā)射光比產(chǎn)生受激發(fā)射光的泵浦光具有更長(zhǎng)的波長(zhǎng)。由于受激發(fā)射光與入射光具有相同的波長(zhǎng)，泵浦光子的能量必須等于輸入光子與受激發(fā)射聲子的能量之和。從而，泵浦光波長(zhǎng)相對(duì)于輸入光波長(zhǎng)有一個(gè)由聲子所產(chǎn)生的偏移。
與其它和聲子相關(guān)的特性相似，在泵浦和輸入光之間波長(zhǎng)偏移的大小取決于放大器玻璃的物理特性。通過(guò)選擇泵浦光波長(zhǎng)使它等于輸入光波長(zhǎng)，可以減小與放大器波導(dǎo)14中所使用的特定硫?qū)倩锊Ａ嚓P(guān)的與聲子相關(guān)的波長(zhǎng)偏移。與聲子相關(guān)的波長(zhǎng)偏移是公知技術(shù)，并且使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方法可以簡(jiǎn)單地對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。
由于喇曼散射截面具有一定寬度，泵浦光波長(zhǎng)的選擇具有一定的自由度。散射截面使喇曼作用可能作為泵浦和輸入光波數(shù)之間差異的函數(shù)。
圖6給出了As40S60玻璃的喇曼散射橫截面以波數(shù)偏移Δk為函數(shù)的圖表。該波數(shù)偏移滿(mǎn)足Δk＝kpunp-kinput，其中kpump和kinput分別為泵浦光和輸入光的波數(shù)。喇曼散射截面與Δk近似為線(xiàn)性相關(guān)，在峰值處Δk＝348cm-1。通過(guò)選擇使泵浦光的波數(shù)kpump等于輸入光的波數(shù)kinput加上348cm-1，提供較高的喇曼散射，在As40S60比例波導(dǎo)中產(chǎn)生強(qiáng)喇曼放大。
但是，其它喇曼散射截面較大，例如至少是最大橫截面一半的泵浦光波長(zhǎng)也是泵浦光波長(zhǎng)可能的選擇。從而，喇曼橫截面定義了一個(gè)可供選擇的泵浦光波長(zhǎng)λPUMP的窗口“w”。圖7給出了對(duì)于選定入射波長(zhǎng)λINPUT，泵浦光波長(zhǎng)λPUMP的窗口“w”。還給出了用于特定放大器波導(dǎo)中的硫?qū)倩锊Ａc聲子相關(guān)的波長(zhǎng)偏移。在這個(gè)例子中，窗口“w”小于輸入光的光傳輸頻寬，例如傳輸頻寬可能是整個(gè)一組DWDM網(wǎng)絡(luò)信道?？梢哉{(diào)整波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器12，產(chǎn)生一個(gè)新的泵浦波長(zhǎng)λ’PUMP，在初始窗口“w”以外對(duì)隨后接收到的具有新波長(zhǎng)λ’INPUT的輸入信號(hào)進(jìn)行放大。
對(duì)于所選擇的特定的泵浦光波長(zhǎng)，可以選擇放大器媒質(zhì)的組成，即圖1和2中的波導(dǎo)14，在較寬波段中產(chǎn)生放大。一種擴(kuò)展放大波段的方法要求放大器波導(dǎo)由聲子所致喇曼偏移不同的兩種或多種二元硫?qū)倩锘旌衔镏瞥?。例如，放大器波?dǎo)可以為As40S60玻璃和As40Se60玻璃的混合物，其喇曼波長(zhǎng)偏移分別為85和55納米(nm)。對(duì)于這種三元混合物，總的喇曼散射截面是混合物中二元玻璃各自的散射截面之和。這可導(dǎo)致總的散射截面與偏移之間不再為如圖6所示的線(xiàn)性關(guān)系。混合物可以具有多個(gè)峰值，使得喇曼截面至少為其中一個(gè)峰值一半的輸入信號(hào)波長(zhǎng)可以被相同泵浦光波長(zhǎng)所放大。
再次參考圖5，在選擇泵浦光波長(zhǎng)之后該方法50包括將波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器12所發(fā)出的泵浦光傳送給硫?qū)倩锊ＡХ糯笃鞑▽?dǎo)14(步驟52)。該硫?qū)倩锊ＡХ糯笃鞑▽?dǎo)14從輸入波導(dǎo)18接收具有選定的輸入光波長(zhǎng)的輸入光，例如一系列數(shù)字光脈沖(步驟53)。輸入光和同時(shí)被傳送的泵浦光在放大器波導(dǎo)14中產(chǎn)生受激喇曼發(fā)射，導(dǎo)致對(duì)輸入光的放大。該方法50包括將光從硫?qū)倩锊ＡХ糯笃鞑▽?dǎo)14或者簡(jiǎn)單地從放大器波導(dǎo)14的一端發(fā)送到輸出，例如輸出波導(dǎo)20(步驟54)。方法50還可以使放大器波導(dǎo)14所發(fā)出的光通過(guò)一個(gè)濾波器，在將光發(fā)送到輸出波導(dǎo)20之前有選擇地去除泵浦光。
圖8為用于拉制圖3所示硫?qū)倩锊ＡХ糯笃鞴饫w26的設(shè)備70的橫截面圖。設(shè)備70包括內(nèi)部和外部圓筒72、74，用來(lái)分別裝載用于制造光纖芯24和包層26的分離的硫?qū)倩锊ＡьA(yù)制棒76、78。內(nèi)部和外部圓筒72，74是同心圓筒，內(nèi)徑分別為大約5-20mm和10-100mm。圓筒72，74由石英，鉑或鉑合金制成。玻璃預(yù)制棒76具有光纖芯27的組成，并且為棒狀，使預(yù)制棒76可以滑動(dòng)到內(nèi)部圓筒72中。玻璃預(yù)制棒78具有光纖包層28的組成，并且為管形，使得預(yù)制棒78可以滑動(dòng)到內(nèi)部和外部圓筒72和74之間管形空間中。
每個(gè)圓筒72，74在下端都逐漸變細(xì)，形成管形拉制口80，82。在此，上端和下端的方向是關(guān)于重力的方向“z”作出的。內(nèi)部圓筒72的拉制口80，82的內(nèi)徑分別為大約0.1-20mm和0.2-30mm。內(nèi)部口80的下端設(shè)置在從外部拉制口82的下端向上大約0.5-5mm處。
通過(guò)匹配的圓錐形支架部分84，86，使內(nèi)部和外部圓筒72，74之間同心并垂直相對(duì)對(duì)齊。支架部分84，86還密封了內(nèi)部與外部圓筒72，74之間的上部區(qū)域，使之與外界空氣隔離，即密封使外部大氣不能進(jìn)入預(yù)制棒78的上部區(qū)域。
在光纖拉制和將氣體導(dǎo)入以及將氣體從這些區(qū)域去除的過(guò)程中，可調(diào)口88-91可以控制玻璃預(yù)制棒76，78上的大氣壓力。與之相似，可以設(shè)置一個(gè)可移動(dòng)塞92來(lái)關(guān)閉口80，82，并密封玻璃預(yù)制棒76，78下面的空間，從而在熔化過(guò)程中阻止氣體逃逸。
外部圓筒74由一個(gè)圓柱形金屬體94制成，即圓柱形金屬體由Iconel合金或鉑制成。金屬體94在下端逐漸變細(xì)，物理上保持外部圓筒74不下落。體94形成了外部圓筒74與可調(diào)諧加熱器96之間的熱接觸。
美國(guó)專(zhuān)利5,900,036中描述了一種拉制設(shè)備70的結(jié)構(gòu)，該專(zhuān)利在此引做參考。美國(guó)專(zhuān)利5,879,426和6,021,649中描述了拉制硫?qū)倩锕饫w的其它設(shè)備和方法，這些專(zhuān)利在此引做參考。
圖9為使用圖8中的拉制設(shè)備70制造硫?qū)倩锊ＡЧ饫w的方法100的流程圖。該方法100包括將用于制造光纖芯27和包層28的分離的玻璃預(yù)制棒76，78分別設(shè)置在圓筒72，74中，并且安置支架部分84，86以將圓筒72，74上部的區(qū)域密封起來(lái)而與外界氣體隔離(步驟102)。然后該方法100包括將外部圓筒74設(shè)置在加熱器96的金屬體94中，并使用可移動(dòng)塞子92封閉拉制口80，82(步驟104)。接著利用通口88-91將玻璃預(yù)制棒76，78上部區(qū)域中的大氣置換為諸如氮或氦的惰性氣體(步驟105)。調(diào)節(jié)加熱器96，以緩慢加熱預(yù)制棒76，78到一可導(dǎo)致預(yù)制棒76，78的硫?qū)倩锊Ａ刍臏囟?步驟106)。該方法100還包括將預(yù)制棒76、78的熔化物保持在熔點(diǎn)溫度之上一段足夠長(zhǎng)的時(shí)間，例如0.25-6小時(shí)，以從該熔化物中除去氣泡(步驟108)。然后該方法100包括在2-10分鐘內(nèi)將該熔化物冷卻到拉制溫度(步驟110)。在拉制溫度下，硫?qū)倩锊牧系恼扯葹?03到107泊。
接下去，通口88-91被操作而將內(nèi)圓筒72中芯熔化物的氣壓和位于內(nèi)外圓筒72，74之間包層熔化物的氣壓調(diào)整到選定的拉制壓力。(步驟112)。兩個(gè)硫?qū)倩锊Ａ刍锏南鄬?duì)氣壓決定了拉制所產(chǎn)生的芯27和包層28的相對(duì)直徑。通過(guò)保持位于內(nèi)圓筒72中的芯玻璃熔化物相對(duì)于位于圓筒72，74之間的包層玻璃熔化物的相當(dāng)?shù)偷臍怏w壓力，可以制造具有相當(dāng)細(xì)纖芯的光纖。在調(diào)節(jié)拉制壓力之后，將塞子92去掉，并從口80，82拉制光纖(步驟114)。氣壓被保持在比外部氣壓高大約0.01到30磅每平方英寸，以產(chǎn)生大約每分鐘1到10米光纖的拉制速度。
在345℃的拉制溫度、芯和包層玻璃各自熔化物上的拉制壓力分別為25.4mm水產(chǎn)生的壓力和0.5磅每平方英寸下，產(chǎn)生一具有直徑為14μm的As40S58Se2芯27和外徑為130μm的As2S3包層28的硫?qū)倩锕饫w。為了制造具有這些尺寸的光纖，口82的內(nèi)徑大約為5mm，口80的內(nèi)徑大約為1mm并且下端位置大約在口82下端以上的0.5mm處。這些拉制條件產(chǎn)生了大約每分鐘3米光纖的拉制速度。
根據(jù)本申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)、附圖和權(quán)利要求，本發(fā)明的其它實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)放大器，包括一具有光輸入端和輸出端的硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)；一泵浦光波導(dǎo)；以及一波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器，由泵浦光波導(dǎo)將該泵浦激光器耦合到該硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)放大器，其中該硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)為一種光纖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)放大器，其中該光纖的克爾系數(shù)至少約為非摻雜石英玻璃的克爾系數(shù)的50倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)放大器，其中該泵浦激光器被設(shè)計(jì)為可產(chǎn)生一種光，致使該硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)中，響應(yīng)該硫?qū)倩锊▽?dǎo)從輸入端接收到的光而產(chǎn)生受激喇曼發(fā)射。
5.一種光通信系統(tǒng)，包括多個(gè)石英玻璃光纖；至少一個(gè)耦合在兩個(gè)石英光纖之間的喇曼放大器，該喇曼放大器包括一連接兩個(gè)石英玻璃光纖的硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)；一泵浦光波導(dǎo)；以及一波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器，由泵浦光波導(dǎo)將該泵浦激光器耦合到該喇曼放大器的硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光通訊系統(tǒng)，還包括光發(fā)送器與光接收器其中的一個(gè)，光發(fā)送器和光接收器其中的一個(gè)經(jīng)過(guò)一個(gè)石英玻璃光纖連接到喇曼放大器上。
7.一種放大光的方法，包括調(diào)諧波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器以產(chǎn)生泵浦光，該泵浦光能夠響應(yīng)于選定波長(zhǎng)的光在硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)中產(chǎn)生喇曼放大；將泵浦光傳送到硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)；將具有選定波長(zhǎng)的輸入光接收到硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)中；以及將硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)所放大的光發(fā)送到一個(gè)輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中在接收輸入光時(shí)將該泵浦光傳送給硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中該調(diào)諧包括改變泵浦激光器所產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中每千米波導(dǎo)、每100mW泵浦光功率對(duì)輸入光的放大至少為約40dB。
全文摘要
一種光學(xué)放大器,包括一具有光輸入端和輸出端的硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo),一泵浦光波導(dǎo),以及一波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器。由泵浦光波導(dǎo)將該波長(zhǎng)可調(diào)諧泵浦激光器耦合到該硫?qū)倩锊ＡЧ獠▽?dǎo)上。
文檔編號(hào)H01S3/17GK1360222SQ0112585
公開(kāi)日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2001年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月29日
發(fā)明者蓋迪·蘭茲, 理查特·埃略特·斯魯舍 申請(qǐng)人:朗迅科技公司