專利名稱：偏振波保持型光纖放大器和光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把添加稀土類的光纖作為放大媒體的光放大器，特別是涉及能夠保持信號(hào)光的偏振波，進(jìn)行光放大，提高增益，降低噪聲的光纖放大器。本發(fā)明尤其涉及能夠輸出具有優(yōu)良的直線偏振狀態(tài)的放大光的光放大器。
背景技術(shù)：
作為使用光纖的光放大器，把在線芯中添加鉺的光纖(以下簡(jiǎn)稱為「EDF」)作為放大媒體的光纖放大器已經(jīng)被廣泛使用。
當(dāng)把該光放大器與光調(diào)制器等偏振波與光零件進(jìn)行組合使用時(shí)，光放大器的輸入輸出光的偏振波狀態(tài)是重要的。在這樣的光放大器中，由于在輸入輸出光中使用直線偏振光，則為了保持信號(hào)光的偏振波狀態(tài)，而使用偏振波保持型的光放大器。
對(duì)于該偏振波保持型的光放大器，在日本專利公開公報(bào)特開平7-142798號(hào)公報(bào)和特開平11-112065號(hào)公報(bào)中已有記載。
在圖6中表示了現(xiàn)有的光纖放大器的構(gòu)成。
在圖6中，標(biāo)號(hào)1是信號(hào)光源，該信號(hào)光源1連接在光傳輸線路2上。該光傳輸線路2連接在第一光隔離體3a的輸入端口上，在第一光隔離體3a的輸出端口上連接作為放大媒體的EDF 4的一端。
該EDF 4的另一端連接在WDM耦合器5的一方的輸入端口上，在該WDM耦合器5的另一方的輸入端口上連接激發(fā)光源6，在WDM耦合器5的輸出端口上連接第二光隔離體3b的輸入端口。該第二光隔離體3b的輸出端口連接在光傳輸線路2上。
在該光纖放大器中，通過WDM耦合器5把來自激發(fā)光源6的激發(fā)光和來自信號(hào)光源1的信號(hào)光進(jìn)行光波合成，輸入到EDF 4中，在此進(jìn)行光放大，放大信號(hào)光輸出到光傳輸線路2中。
如果使用偏振波保持型的光零件和偏振波保持型光纖作為構(gòu)成該光纖放大器的光零件和連接這些光零件的光纖，就能一邊保持偏振波面一邊進(jìn)行光放大。
但是，在該光纖放大器中，為了使從在EDF4中所添加的鉺發(fā)出的自然發(fā)光在光纖中進(jìn)行傳輸，而對(duì)該自然發(fā)光進(jìn)行放大。
通過該自然發(fā)光的放大，當(dāng)EDF4的信號(hào)光出射端的反轉(zhuǎn)分布變差時(shí)，信號(hào)光的增益飽和，而難于得到高增益。而且，由于在自然發(fā)光的放大中使用激發(fā)光的能量，激發(fā)效率變差。而且，當(dāng)在信號(hào)光入射端上的反轉(zhuǎn)分布上出現(xiàn)劣化時(shí)，噪聲指數(shù)變差。
而且，當(dāng)構(gòu)成光放大器的光零件的數(shù)量和這些光零件的熔焊連接部的數(shù)量增加時(shí)，由于由其引起的偏振波交調(diào)失真，而發(fā)生信號(hào)光的偏振度變差的問題。
而且，在這樣的光放大器中，如果輸入信號(hào)光的偏振波狀態(tài)是理想的直線偏振光，就沒有問題，但是，在包含相對(duì)于該偏振光方向的垂直方向的偏振光成分的情況下，該不需要的垂直成分的光被放大，在輸出信號(hào)光中包含不需要的偏振光成分的光。這意味著當(dāng)入射直線偏振光時(shí)，光從直線偏振光向與其垂直的成分泄漏的比例(以下簡(jiǎn)稱為「交調(diào)失真」)增加了，引起偏振波保持型光放大器的性能的變差。
發(fā)明概述為了解決這樣的問題，本發(fā)明的目的是提供一種光纖放大器，保持信號(hào)光的偏振波，進(jìn)行光放大，能夠?qū)崿F(xiàn)增益的提高、噪聲指數(shù)的降低。
而且，本發(fā)明的目的是提供一種光放大器，能夠抑制輸出信號(hào)光中包含的不需要的偏振光成分的光。
為了解決上述課題，本發(fā)明的第一形態(tài)是一種偏振波保持型光纖放大器，把添加了稀土類元素的偏振波保持型光纖作為放大媒體，設(shè)置用于激發(fā)該添加稀土類光纖的激發(fā)光源，其特征在于，串聯(lián)連接兩段以上的多級(jí)的添加稀土類光纖，在添加稀土類光纖的至少一個(gè)的連接之間設(shè)置直線偏振光透過零件，用于僅使作為傳輸偏振波保持型光纖時(shí)的傳輸速度慢的偏振光成分的慢軸方向成分和作為與該慢軸正交并且傳輸速度快的偏振光成分的快軸方向成分的任意一方的直線偏振光透過。
本發(fā)明的第二形態(tài)是在第一形態(tài)的偏振波保持型光纖放大器中，其特征在于，直線偏振光透過零件是偏振光鏡。
本發(fā)明的第三形態(tài)是在第一形態(tài)的偏振波保持型光纖放大器中，其特征在于，直線偏振光透過零件是具有僅透過慢軸方向或者快軸方向任意一方的直線偏振光，而不透過具有由與其垂直的偏振光成分構(gòu)成的直線偏振光的特性的偏振波依賴偏振波保存型光隔離體。
本發(fā)明的第四形態(tài)是在第一形態(tài)的偏振波保持型光纖放大器中，其特征在于，添加稀土類光纖是添加了鉺的光纖。
本發(fā)明的第五形態(tài)是在第一形態(tài)的偏振波保持型光纖放大器中，其特征在于，添加稀土類光纖、激發(fā)光源、直線偏振光透過零件等光零件通過偏振波保持型光纖進(jìn)行連接。
本發(fā)明的第六形態(tài)是一種光放大器，其特征在于，包括由在線芯中添加了稀土類元素的偏振波保持型光纖所構(gòu)成的放大媒體、用于激發(fā)該偏振波保持型光纖的激發(fā)光源、連接在上述偏振波保持型光纖的輸入側(cè)的第一直線偏振光透過零件、連接在上述偏振波保持型光纖的輸出側(cè)的第二直線偏振光透過零件，第一直線偏振光透過零件僅使作為傳輸偏振波保持型光纖時(shí)的傳輸速度慢的偏振光成分的慢軸方向成分和作為與該慢軸正交并且傳輸速度快的偏振光成分的快軸方向成分的任意一方的直線偏振光透過，第二直線偏振光透過零件具有與上述第一直線偏振光透過零件大致相同的光學(xué)特性，僅使透過上述第一直線偏振光透過零件的直線偏振光透過。通過這樣的措施，能夠保持信號(hào)光的直線偏振光狀態(tài)來進(jìn)行光放大，而防止對(duì)不需要的偏振光成分進(jìn)行放大。
本發(fā)明的第七形態(tài)是在第六形態(tài)的光放大器中，其特征在于，在偏振波保持型光纖中添加鉺。
本發(fā)明的第八形態(tài)是在第六形態(tài)的光放大器中，其特征在于，放大媒體、激發(fā)光源、直線偏振光透過零件等光零件通過偏振波保持型光纖進(jìn)行連接。
本發(fā)明的第九形態(tài)是在第六形態(tài)的光放大器中，其特征在于，第一直線偏振光透過零件、第二直線偏振光透過零件至少一方是偏振光鏡。
本發(fā)明的第十形態(tài)是在第六形態(tài)的光放大器中，其特征在于，第一直線偏振光透過零件、第二直線偏振光透過零件至少一方是僅透過一方的直線偏振光而不使由與其垂直的偏振光成分構(gòu)成的直線偏振光透過的偏振波依賴型隔離體。
本發(fā)明的第十一形態(tài)是在第六形態(tài)的光放大器中，其特征在于，由激發(fā)光源所產(chǎn)生的激發(fā)方法是以下之一在與信號(hào)光的行進(jìn)方向相同的方向上入射激發(fā)光來進(jìn)行激發(fā)的前方向激發(fā)、在與信號(hào)光的行進(jìn)方向相反的方向上入射激發(fā)光來進(jìn)行激發(fā)的后方向激發(fā)、從與信號(hào)光的行進(jìn)方向相同的方向和相反的方向的兩個(gè)方向上入射激發(fā)光來進(jìn)行激發(fā)的雙方向激發(fā)。
本發(fā)明的第十二形態(tài)是在第六形態(tài)的光放大器中，其特征在于，在第一直線偏振光透過零件的輸入側(cè)或者第二直線偏振光透過零件的輸出側(cè)至少設(shè)置一個(gè)用于使輸入光或者輸出光的一部分分路來作為監(jiān)視光的偏振波保持型光分路耦合器。通過這樣的措施，能夠一邊監(jiān)視輸入輸出光的偏振波狀態(tài)，一邊進(jìn)行光放大，穩(wěn)定地保持光功率，同時(shí)，輸出使直線偏振光狀態(tài)被維持的放大光。
本發(fā)明的第十三形態(tài)是在第六形態(tài)的光放大器中，其特征在于，添加了鉺的偏振波保持型光纖的長(zhǎng)度為320m以下。
本發(fā)明的第十四形態(tài)是在第六形態(tài)的光放大器中，其特征在于，添加了鉺的偏振波保持型光纖，在線芯的外部的包層內(nèi)具有相對(duì)于該線芯對(duì)稱配置的應(yīng)力施加部。
如上述那樣，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，通過在EDF之間配置由偏振光鏡或者偏振波依賴偏振波保持型光隔離體構(gòu)成的直線偏振光透過零件，抑制自然發(fā)光的強(qiáng)度，能夠使各EDF的信號(hào)光入射端上的反轉(zhuǎn)分布不變差，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)可以防止噪聲指數(shù)變差的偏振波保持型光纖放大器。
而且，由于能夠把入射到EDF中的自然發(fā)光的功率減半，而能夠降低放大該自然發(fā)光時(shí)所使用的激發(fā)光功率，能夠?qū)崿F(xiàn)可以高效率地進(jìn)行信號(hào)光的放大的偏振波保持型光纖放大器。
而且，能夠?qū)崿F(xiàn)可以改善信號(hào)光通過構(gòu)成光放大器的各光零件和這些光零件的連接點(diǎn)時(shí)發(fā)生的偏振波交調(diào)失真的偏振波保持型光纖放大器。
而且，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，由于使用偏振光鏡或者偏振波依賴型光隔離體，保持信號(hào)光的直線偏振光狀態(tài)來進(jìn)行光放大，而防止了不需要的偏振光成分的光被放大，能夠?qū)崿F(xiàn)可以輸出直線偏振光狀態(tài)被維持的放大光。
而且，通過插入偏振波保持型分路耦合器來一邊監(jiān)視輸入輸出光的功率一邊進(jìn)行光放大，而實(shí)現(xiàn)了能夠在穩(wěn)定地保持光功率的同時(shí)，輸出直線偏振光狀態(tài)被維持的放大光的光放大器。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是表示本發(fā)明的偏振波保持型光纖放大器的例子的圖；圖2是表示本發(fā)明的偏振波保持型光纖放大器的另一個(gè)例子的圖；圖3是表示使用偏振光鏡作為直線偏振光透過零件的光放大器的例子的圖；
圖4是表示使用偏振波依賴型光隔離體作為直線偏振光透過零件的例子的圖；圖5是表示使用分路耦合器來監(jiān)視輸入輸出光，進(jìn)行光放大的光放大器的例子的圖；圖6是表示現(xiàn)有的光纖放大器的例子的圖。
用于實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)下面參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。
第一實(shí)施例在圖1中表示了本發(fā)明的偏振波保持型光纖放大器的例子。
在圖1中，標(biāo)號(hào)1是信號(hào)光源，該信號(hào)光源1連接在光傳輸線路2上。該光傳輸線路2連接在第一光隔離體3a的輸入端口上，在第一光隔離體3a的輸出端口上連接一WDM耦合器5a的一方的輸入端。在第一WDM耦合器5a的另一方的輸入端上連接激光二極管等第一激發(fā)光源6a，在第一WDM耦合器5a的輸出端上連接作為放大媒體的第一EDF 4a的一端。
該第一EDF 4a的另一端連接在作為直線偏振光透過零件的偏振光鏡7上。該偏振光鏡7連接在第二EDF 4b的一端上。第二EDF 4b的另一端連接在第二WDM耦合器5b的一方的輸入端口上。在該第二WDM耦合器5b的另一方的輸入端口上連接激光二極管等第二激發(fā)光源6，在第二WDM耦合器5b的輸出端口上連接第二光隔離體3b的輸入端口。該第二光隔離體3b的輸出端口連接在光傳輸線路2上。在該例中，各光零件之間的連接通過熔焊連接來進(jìn)行。
偏振光鏡7由偏振光棱鏡和利用偏振光角上的反射的玻璃板等組成，具有僅使一個(gè)偏振光軸方向的直線偏振光透過的功能。在該例中，使用偏振光鏡7作為直線偏振光透過零件，用于僅使作為傳輸偏振波保持型光纖時(shí)的傳輸速度慢的偏振光成分的慢軸方向成分和作為與該慢軸正交并且傳輸速度快的偏振光成分的快軸方向成分的任意一方的直線偏振光透過。
作為第一WDM耦合器5a和第二WDM耦合器5b，使用偏振波保持型的WDM耦合器。而且，在連接添加了鉺的光纖和各個(gè)光零件的光纖中使用偏振波保持型光纖。
作為第一光隔離體3a和第二光隔離體3b，最好使用偏振波依賴偏振波保持型光隔離體。所謂偏振波依賴偏振波保持型光隔離體是具有僅使一方的直線偏振光透過鉺不使由與其垂直的偏振光成分組成的直線偏振光透過的特性的光隔離體。
下面對(duì)該例的偏振波保持型光纖放大器的動(dòng)作進(jìn)行說明。
從信號(hào)光源1所發(fā)出的信號(hào)光是直線偏振光，在慢軸方向或者與該慢軸正交的快軸方向的任意一方的方向上被入射。
透過第一光隔離體3a的信號(hào)光，在第一WDM耦合器5a中與從第一激發(fā)光源6a所發(fā)出的激發(fā)光進(jìn)行光波合成，被輸入第一EDF 4a。在該第一EDF 4a中，進(jìn)行原樣保持信號(hào)光的直線偏振光狀態(tài)的信號(hào)光的放大，與此同時(shí)，使從鉺所發(fā)出的自然發(fā)光被放大。
由此，從第一EDF 4a的出射端與所放大的信號(hào)光一起出射被放大的自然發(fā)光，向偏振光鏡7入射。
偏振光鏡7配置成僅使與信號(hào)光平行的偏振光成分透過，在入射到偏振光鏡7中的光中，與信號(hào)光垂直的偏振光成分的光不能透過偏振光鏡7。這樣，自然發(fā)光中，與信號(hào)光正交的偏振光成分被除去，因此，能夠原樣地維持信號(hào)光強(qiáng)度，把自然發(fā)光的功率減半。
伴隨著該衰減的自然發(fā)光的放大信號(hào)光入射到第二EDF 4b中。在該第二EDF4b中，通過第二WDM耦合器5b與從第二激發(fā)光源6b所發(fā)出的激發(fā)光進(jìn)行光波合成的信號(hào)光被放大。在該第二EDF 4b中，與第一EDF 4a相同，在信號(hào)光被放大的同時(shí)，自然發(fā)光被放大。
在此，在由鉺產(chǎn)生的自然發(fā)光中，與信號(hào)光相反方向上傳輸并放大的自然發(fā)光從第二EDF4b的信號(hào)光輸入端出射，通過偏振光鏡7。在偏振光鏡7中，在自然發(fā)光中，由于與信號(hào)光正交的偏振光成分被除去，入射到第一EDF 4a中的自然發(fā)光的功率被減半。
這樣，通過在第一EDF 4a和第二EDF 4b之間配置偏振光鏡7，能夠抑制第一EDF 4a的信號(hào)光入射端上的自然發(fā)光的強(qiáng)度，反轉(zhuǎn)分布不會(huì)變差。這樣，能夠防止噪聲指數(shù)的變差。所謂噪聲指數(shù)是由信號(hào)增益與自然發(fā)光功率之比所表示的參數(shù)，在使用偏振光鏡7的該例的偏振波保持型光纖放大器中，與噪聲指數(shù)為4.9dB相對(duì)，在未插入偏振光鏡7的情況下，噪聲指數(shù)為7.0dB，通過插入偏振光鏡7，可獲得噪聲指數(shù)的改善。
而且，通過偏振光鏡7的插入，能夠使入射到第一EDF 4a和第二EDF 4b中的自然發(fā)光的功率減半，因此，能夠降低在放大該自然發(fā)光中使用的激發(fā)光功率，能夠高效率地進(jìn)行信號(hào)光的放大。在使用偏振光鏡7的該例的偏振波保持型光纖放大器中，當(dāng)信號(hào)輸入光的功率為-2dBm時(shí)，由于信號(hào)增益為20dB，所需要的激發(fā)光功率為126mW，與此相對(duì)，在未插入偏振光鏡7的情況下，必須使激發(fā)光功率為150mW，通過插入偏振光鏡7，可獲得激發(fā)效率的改善。
而且，信號(hào)光由于在通過光隔離體3a，3b、WDM耦合器5a，5b、EDF 4a，4b等光零件及這些光零件的連接點(diǎn)時(shí)發(fā)生的偏振波交調(diào)失真，而具有與信號(hào)光的偏振光方向垂直的方向的偏振光。該偏振波交調(diào)失真是指當(dāng)使直線偏振光入射光零件時(shí)，光從所入射的直線偏振光向與其垂直的偏振光成分泄漏的比例。通過插入偏振光鏡7，能夠除去該垂直成分，改善偏光度。
在使用偏振光鏡7的該例的偏振波保持型光纖放大器中，偏振波交調(diào)失真為-25dB，與此相對(duì)，在未插入偏振光鏡7的情況下，偏振波交調(diào)失真為-15dB，通過插入偏振光鏡7，可獲得偏振波交調(diào)失真的改善。
在以上的說明中，作為兩段連接EDF的構(gòu)成，但是，在連接兩段以上的多段的EDF的情況下，也可以根據(jù)需要而在EDF段間設(shè)置偏振光鏡。
而且，可以在EDF的段間設(shè)置僅在信號(hào)光的傳輸方向透光的偏振波依賴偏振波保持型光隔離體，以取代偏振光鏡。在圖2中表示了在EDF的段間設(shè)置偏振波依賴偏振波保持型光隔離體的偏振波保持型光纖放大器的例子。
在圖2中，標(biāo)號(hào)8是偏振波依賴偏振波保持型光隔離體，配置在第-EDF 4a與第二EDF 4b之間。當(dāng)使用該偏振波依賴偏振波保持型光隔離體8時(shí)，對(duì)于從第二EDF 4b的信號(hào)光輸出端所出射的向第一EDF 4a傳輸?shù)淖匀话l(fā)光，不僅能夠除去與信號(hào)光的偏振波方向垂直的成分，而且能夠除去平行的成分。因此，能夠進(jìn)一步改善噪聲指數(shù)和激發(fā)效率。
在以上的說明中，作為兩段連接EDF的構(gòu)成，但是，在連接兩段以上的多段的EDF的情況下，也可以相據(jù)需要而在EDF段間設(shè)置偏振波依賴偏振波保持型光隔離體。
第二實(shí)施例本發(fā)明是在光放大器的輸入側(cè)和輸出側(cè)上，連接用于僅使傳輸偏振波保持型光纖的兩個(gè)偏振光方向即慢軸方向和快軸方向任意一方的軸方向的直線偏振光透過的直線偏振光透過零件，除去與輸入信號(hào)光的直線偏振光垂直的偏振光成分，防止該不需要的偏振光成分的光被放大。
作為在此所使用的直線偏振光透過零件，可以使用偏振光鏡、偏振光依賴型光隔離體等。
首先，作為本發(fā)明的光放大器的第一例，對(duì)使用偏光角來作為直線偏振光透過零件的光放大器進(jìn)行說明。
在圖3中表示該例的光放大器的構(gòu)成。在圖3中，標(biāo)號(hào)2是光傳輸線路，該光傳輸線路2連接在第一光隔離體13a的輸入端口上。在該第一光隔離體13a的輸出端口上連接第一偏振光鏡17a，該第一偏振光鏡17a連接在光波合成耦合器10的一方的輸入端口上。在該光波合成耦合器10的另一方的輸入端口上連接激光二極管等激發(fā)光源16，光波合成耦合器10的輸出端口連接在作為放大媒體的EDF 14的一端上。該EDF 14的另一端連接在第二光隔離體13b的輸入端口上。在第二光隔離體13b的輸出端口上連接第二偏振光鏡17b。該第二偏振光鏡17b連接在光傳輸線路2上。在該例中，各光零件之間的連接通過熔焊連接來進(jìn)行。
在該例的光放大器中，在從光傳輸線路2所發(fā)出的信號(hào)光中，僅慢軸方向或者快軸方向任意一方的軸方向的直線偏振光能夠通過第一偏振光鏡17a。該第一偏振光鏡17a偏振光棱鏡和利用偏光角上的反射的玻璃板等組成，具有僅使一個(gè)偏振光軸方向的直線偏振光透過的功能。
這樣，直線偏振光狀態(tài)被保持的信號(hào)光在光波合成耦合器10中與從激發(fā)光源16所發(fā)出的激發(fā)光進(jìn)行光波合成，而輸入到EDF 14中，在此進(jìn)行光放大，從EDF 14的另一端輸出到第二偏振光鏡17b中。在第二偏振光鏡17b中，由于僅有透過第一偏振光鏡17a的直線偏振光透過，因此，僅有被放大的偏振波方向的偏振光透過第二偏振光鏡17b，被輸出給光傳輸線路1。
作為該例的光纖放大器，使用偏振光鏡來保持信號(hào)光的直線偏振光狀態(tài)，進(jìn)行光放大，因此，防止了不需要的偏振光成分的光被放大，而能夠?qū)崿F(xiàn)可以輸出直線偏振光狀態(tài)被維持的放大光的光放大器。
下面，作為本發(fā)明的光放大器的第二例，對(duì)使用偏振波依賴型光隔離體作為直線偏振光透過零件的光放大器進(jìn)行說明。所謂偏振波依賴型光隔離體是具有這樣的特性的光隔離體雖然某個(gè)偏振光軸方向的直線偏振光能夠透過，但是，由與該偏振光軸垂直的方向的偏振光成分組成的直線偏振光不能透過。
在圖4中表示了該例的光放大器的構(gòu)成。在圖4中，標(biāo)號(hào)2是光傳輸線路，該光傳輸線路2連接在第一偏振波依賴型光隔離體11a的輸入端口上。該第一偏振波依賴型光隔離體11a的輸出端口連接在光波合成耦合器10的一方的輸入端口上，在光波合成耦合器10的輸出端口連接激發(fā)光源5，另外光波合成耦合器10連接在作為放大媒體的EDF 14的一端上。該EDF 14的另一端連接在第二偏振波依賴型光隔離體11b的輸入端口上，第二偏振波依賴型光隔離體11b的輸出端口連接在光傳輸線路2上。在該例中，各個(gè)光零件之間的連接通過熔焊連接來進(jìn)行。
在該例的光放大器中，在從光傳輸線路2所發(fā)出的信號(hào)光中，僅慢軸方向或者快軸方向任一方的軸方向的直線偏振光能夠通過第一偏振波依賴型光隔離體11a。這樣，直線偏振光狀態(tài)被保持的信號(hào)光在光波合成耦合器10中與從激發(fā)光源16所發(fā)出的激發(fā)光進(jìn)行光波合成，而輸入到EDF 14中，在此進(jìn)行光放大，從EDF 14的另一端輸出到第二偏振波依賴型光隔離體11b中。在第二偏振波依賴型光隔離體11b中，由于僅有透過第一偏振波依賴型光隔離體11a的直線偏振光透過，因此，僅有被放大的偏振波方向的偏振光透過第二偏振波依賴型光隔離體11b，被輸出給光傳輸線路2。
作為該例的光纖放大器，使用偏振波依賴型光隔離體來保持信號(hào)光的直線偏振光狀態(tài)，進(jìn)行光放大，因此，防止了不需要的偏振光成分的光被放大，而能夠?qū)崿F(xiàn)可以輸出直線偏振光狀態(tài)被維持的放大光的光放大器。
下面，作為本發(fā)明的光放大器的第三例，對(duì)使用分路耦合器來監(jiān)視輸入輸出光的功率，進(jìn)行光放大的光放大器進(jìn)行說明。
在圖5中表示了該例的光放大器的構(gòu)成。在圖5中，標(biāo)號(hào)2是光傳輸線路，該光傳輸線路2連接在第一偏振波保持型光分路耦合器8a的輸入端口上，在該第一偏振波保持型光分路耦合器8a的一方的輸出端口上連接第一光檢測(cè)器9a。
在第一偏振波保持型光分路耦合器8a的另一個(gè)輸出端口上連接第一偏振波依賴型光隔離體11a的輸入端口，該第一偏振波依賴型光隔離體11a的輸出端口連接在光波合成耦合器10的一方的輸入端口上。在該光波合成耦合器10的另一個(gè)輸入端口上連接激發(fā)光源16，光波合成耦合器10的輸出端口連接在作為放大媒體的EDF 14的一端上。
該EDF 14的另一端連接在第二偏振波依賴型光隔離體11b的輸入端口上，第二偏振波依賴型光隔離體11b的輸出端口連接在第二偏振波保持型光分路耦合器8b的輸入端口上。在該第二偏振波保持型光分路耦合器8b的一方的輸出端口上連接第二光檢測(cè)器9b，另一個(gè)輸出端口連接在光傳輸線路2上。在該例中，各個(gè)光零件之間的連接通過熔焊連接來進(jìn)行。
在該例的光放大器中，通過偏振波依賴型光隔離體11a，11b，直線偏振光狀態(tài)被保持，放大信號(hào)光被輸出的情況與第二例相同，但是，通過偏振波保持型光分路耦合器8a，8b，由第一，第二光檢測(cè)器9a，9b監(jiān)視輸入輸出光的功率。在該例中，由于光分路耦合器是偏振波保持型的，所監(jiān)視的輸入輸出光的偏振波被保持。
在使用不是偏振波保持型的光分路耦合器的情況下，依賴于偏振波的損失成為原因，由于入射到光檢測(cè)器中的監(jiān)視光的功率變化，或者，光檢測(cè)器的靈敏度隨偏振波而不同，則不能進(jìn)行功率的穩(wěn)定的監(jiān)視，但是，在該例的光放大器中，通過偏振波保持型的光分路耦合器來進(jìn)行監(jiān)視，由此，能夠除去依賴于偏振波的損失和檢測(cè)器的靈敏度的影響，而能夠進(jìn)行光功率穩(wěn)定的監(jiān)視。
根據(jù)該例的光纖放大器，經(jīng)過偏振波保持型的光分路耦合器來一邊監(jiān)視輸入輸出光的功率一邊進(jìn)行光放大，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)可以在穩(wěn)定地保持光功率的同時(shí)輸出直線偏振光狀態(tài)被維持的放大光的光放大器。
添加了鉺的偏振波保持型光纖的長(zhǎng)度最好為320m以下。而且，添加了鉺的偏振波保持型光纖最好是在線芯的外部的包層內(nèi)具有相對(duì)于該線芯對(duì)稱配置的應(yīng)力施加部的光纖(以下簡(jiǎn)稱為「PANDA光纖」)。
PANDA光纖的實(shí)用的交調(diào)失真為-25dB/100m以下。另一方面，偏振波保持型的光零件的交調(diào)失真一般為-20dB以下。相當(dāng)于-20dB的交調(diào)失真的光纖長(zhǎng)度為約320m。這樣，當(dāng)使用PANDA光纖作為一個(gè)光零件時(shí)，最好短于320m。
而且，在偏振波保持型光纖中具有Bow-tie光纖和橢圓線芯光纖等，但是，一般廣泛地使用PANDA光纖。在PANDA光纖的熔焊連接時(shí)，通過光學(xué)側(cè)面查看光纖的方法對(duì)偏振光軸的軸心進(jìn)行調(diào)整，因此，通過使用PANDA型的添加稀土類光纖，能夠容易并且低損失地進(jìn)行與作為各種光零件的引入光纖的PANDA光纖的熔焊連接。
在上述光放大器的第一、第二、第三例子中，連接各光零件的光纖最好是偏振波保持型光纖。
對(duì)于光放大媒體，作為其一例，對(duì)使用EDF的情況進(jìn)行了說明，但是，并不僅限于此，也可以使用具有光放大功能的其他添加稀土類光纖。
而且，對(duì)于激發(fā)方法，在圖3、4，5中表示了在與信號(hào)光的行進(jìn)方向相同的方向上入射激發(fā)光來進(jìn)行激發(fā)的前方向激發(fā)，但是，并不僅限于此，也可以是在與信號(hào)光的行進(jìn)方向相反的方向上入射激發(fā)光來進(jìn)行激發(fā)的后方向激發(fā)，或者，可以是從與信號(hào)光的行進(jìn)方向相同方向和相反方向的雙方向上入射激發(fā)光來進(jìn)行激發(fā)的雙方向激發(fā)。
而且，并不僅限于把隔離體、偏振光鏡、光波合成耦合器作為單獨(dú)的光零件來進(jìn)行組裝的結(jié)構(gòu)，也可以作為把這些光零件一體化的光復(fù)合模塊，來裝入該光復(fù)合模塊。
實(shí)驗(yàn)的具體例子下面表示實(shí)驗(yàn)的具體例子。
使用偏振波依賴型光隔離體來制作圖4所示構(gòu)成的光放大器。使用發(fā)出波長(zhǎng)為1480nm的激發(fā)光的激光二極管作為激發(fā)光源。
信號(hào)光的波長(zhǎng)為1550nm，輸入功率為-13dBm，輸出功率為+4.5dBm。偏振波保持型光纖的慢軸方向的輸入信號(hào)光的功率Ps為-13.5dBm，快軸方向的輸入信號(hào)光的功率Pf是-23.0dBm。
對(duì)于這樣制作的光放大器，與使用偏振波非依賴型光隔離體的情況進(jìn)行比較，對(duì)在輸出信號(hào)光中包含的不需要的偏振光成分的抑制效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。在表1中表示了在該評(píng)價(jià)中使用的光零件的光學(xué)特性。
表1


在使用偏振波非依賴型光隔離體的情況下，在輸出信號(hào)光中包含的不需要的偏振光成分的功率為-24.7dBm，與此相對(duì)，在本發(fā)明的使用偏振波依賴型光隔離體的光放大器中，在輸出信號(hào)光中包含的不需要的偏振光成分的功率為-36.8dBm根據(jù)以上的結(jié)果，通過使用偏振波依賴型光隔離體的光放大器，在輸出信號(hào)光中包含的不需要的偏振光成分的功率被抑制了12.1dB以上，而確認(rèn)了為了得到保持直線偏振光狀態(tài)的放大光，使用偏振波依賴型光隔離體是有效的。這樣的結(jié)果，在使用偏振光鏡的情況下也被確認(rèn)。
而且，在該具體例子中，使激發(fā)光的波長(zhǎng)為1480nm，但是，也可以使用其他波長(zhǎng)的激發(fā)光，例如980nm的激發(fā)光。
權(quán)利要求
1.一種偏振波保持型光纖放大器，包括把添加了稀土類元素的偏振波保持型光纖作為放大媒體，激發(fā)該添加稀土類光纖的激發(fā)光源，直線偏振光透過零件，串聯(lián)連接兩段以上的多級(jí)的添加稀土類光纖，直線偏振光透過零件，在添加稀土類光纖的至少一個(gè)的連接之間，僅使作為傳輸偏振波保持型光纖時(shí)的傳輸速度慢的偏振光成分的慢軸方向成分和作為與該慢軸正交并且傳輸速度快的偏振光成分的快軸方向成分的任意一方的直線偏振光透過。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振波保持型光纖放大器，其特征在于，上述直線偏振光透過零件是偏振光鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振波保持型光纖放大器，其特征在于，上述直線偏振光透過零件是具有僅透過慢軸方向或者快軸方向任一方的直線偏振光而不透過由與其垂直的偏振光成分構(gòu)成的偏振光的特性的偏振波依賴型光隔離體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振波保持型光纖放大器，其特征在于，上述添加稀土類光纖是添加了鉺的光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振波保持型光纖放大器，其特征在于，上述添加稀土類光纖、上述激發(fā)光源、上述直線偏振光透過零件等光零件通過偏振波保持型光纖進(jìn)行連接。
6.一種光放大器，其特征在于，包括由在線芯中添加了稀土類元素的偏振波保持型光纖所構(gòu)成的放大媒體、用于激發(fā)該偏振波保持型光纖的激發(fā)光源、連接在上述偏振波保持型光纖的輸入側(cè)的第一直線偏振光透過零件、連接在上述偏振波保持型光纖的輸出側(cè)的第二直線偏振光透過零件，第一直線偏振光透過零件僅使作為傳輸上述偏振波保持型光纖時(shí)的傳輸速度慢的偏振光成分的慢軸方向成分和作為與該慢軸正交并且傳輸速度快的偏振光成分的快軸方向成分的任意一方的直線偏振光透過，第二直線偏振光透過零件具有與上述第一直線偏振光透過零件大致相同的光學(xué)特性，僅使透過上述第一直線偏振光透過零件的直線偏振光透過。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光放大器，其特征在于，在上述偏振波保持型光纖中添加鉺。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光放大器，其特征在于，上述放大媒體、上述激發(fā)光源、上述直偏振光透過零件等光零件通過偏振波保持型光纖進(jìn)行連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光放大器，其特征在于，上述第一直線偏振光透過零件、上述第二直線偏振光透過零件至少一方是偏振光鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光放大器，其特征在于，上述第一直線偏振光透過零件、上述第二直線偏振光透過零件至少一方是僅透過一方的直線偏振光而不使由與其垂直的偏振光成分構(gòu)成的直線偏振光透過的偏振波依賴型隔離體。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光放大器，其特征在于，由上述激發(fā)光源所產(chǎn)生的激發(fā)方法之一在與信號(hào)光的行進(jìn)方向相同的方向上入射激發(fā)光來進(jìn)行激發(fā)的前方向激發(fā)、在與信號(hào)光的行進(jìn)方向相反的方向上入射激發(fā)光來進(jìn)行激發(fā)的后方向激發(fā)、從與信號(hào)光的行進(jìn)方向相同的方向和相反的方向的兩個(gè)方向上入射激發(fā)光來進(jìn)行激發(fā)的雙方向激發(fā)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光放大器，其特征在于，在上述第一直線偏振光透過零件的輸入側(cè)或者上述第二直線偏振光透過零件的輸出側(cè)至少設(shè)置一個(gè)用于使輸入光或者輸出光的一部分分路來作為監(jiān)視光的偏振波保持型光分路耦合器。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光放大器，其特征在于，添加了鉺的上述偏振波保持型光纖的長(zhǎng)度為320m以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光放大器，其特征在于，添加了鉺的上述偏振波保持型光纖，在線芯的外部的包層內(nèi)具有相對(duì)于該線芯對(duì)稱配置的應(yīng)力施加部。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供能夠保持信號(hào)光的偏振波來進(jìn)行光放大，并且能夠提高增益、降低噪聲的光纖放大器以及能夠抑制輸出信號(hào)光中包含的不需要的偏振光成分的光放大器。為此，在第一EDF 4a與第二EDF 4b之間連接偏振光鏡7。從第一EDF 4a的出射端與所放大的信號(hào)光一起出射所放大的自然發(fā)光，向偏振光鏡7入射。偏振光鏡7配置成僅使與信號(hào)光平行的偏振光成分透過，在入射到偏振光鏡7中的光中，除去與信號(hào)光垂直的偏振光成分的光。
文檔編號(hào)H01S3/094GK1397832SQ0213039
公開日2003年2月19日 申請(qǐng)日期2002年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月13日
發(fā)明者瀨木武, 北林和大, 酒井哲彌 申請(qǐng)人:株式會(huì)社藤倉