專利名稱：具有寬的平坦增益動態(tài)范圍的光學放大器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及光纖放大器，尤其涉及改變光纖放大器的增益譜的整個比例因子而不實質(zhì)性地改變增益譜的形狀的方法。因此，雖然在傳統(tǒng)的摻鉺光纖放大器(EDFA)中，增益譜的幅度和形狀被完全耦合，但本發(fā)明提供一種EDFA增益譜幅度和形狀的去耦合的技術(shù)。
背景技術(shù)：
對于在波長多路復用通信系統(tǒng)中使用的光學放大器，需要實現(xiàn)均勻或平坦的增益譜。利用產(chǎn)生平坦增益譜的鉺的主玻璃材料(例如，共同摻鋁的二氧化硅或者諸如ZBLAN的氟化玻璃)，以及使放大器在提供相關光譜區(qū)內(nèi)提供最佳平坦增益的平均轉(zhuǎn)化下工作，能夠使EDFA的增益平坦度最佳化(C.R.Giles和D.J.D.Giovanni，“摻鉺光纖放大器中增益和噪聲的光譜依賴關系”，IEEEPhotonics Technology Letters，V.2，pp.797-800，1990)。通過采用增益平坦化濾波器能夠進一步改善增益平坦度(M.Tachibana，R.I.Laming，P.R.Morkel和D.N.Payne，“具有平坦增益譜的摻鉺光纖放大器”，IEEEPhotonics Technology Letters，V.3，pp.118-120，1991)。然而，所有這些技術(shù)僅在單個增益值上提供最佳增益平坦度(即，在任何特定波長上的增益)。眾所周知，EDFA的增益是通過改變其轉(zhuǎn)化(例如，通過改變相對抽運率)而改變的，增益以很好限定的光譜依賴方式改變(C.R.Giles和D.J.D.Giovanni，“摻鉺光纖放大器中增益和噪聲的光譜依賴關系”，IEEE Photonics TechnologyLetters，V.2，pp.797-800，1990；J.Nilsson，Y.W.Lee和W.H.Choe，“WDM的具有動態(tài)增益平坦度的摻鉺光纖放大器”，ElectronicsLetters，V.31，pp.1578-1579，1995)。結(jié)果，如果在其增益需要不同于放大器最平坦增益的應用中使用傳統(tǒng)的EDFA，那么，其增益譜將表現(xiàn)過多歸一化增益波紋(在有關波長上計算(最大增益-最小增益)/最小增益)。
通過光學放大光纖傳輸系統(tǒng)提供這是如何成為一個問題的例子，這里，需要支持比設計放大器這些更短的光纖跨距。通常不可能具有為每個光纖跨距所設計的單獨放大器習慣。因此，或是迫使放大器具有畸變增益譜或是給系統(tǒng)增加足夠損失從而使設計增益是來自放大器的實際需要。后者使用比重新設計放大器更大的光學功率，具有差的噪聲性能，即使損失增加在各級EDFA之間(Y.Sugaya，S.Kinoshita和T.Chikama，“WDM系統(tǒng)的低噪聲和寬動態(tài)范圍摻鉺光纖放大器的新穎結(jié)構(gòu)”，光學放大器及其應用，1995 OSA Technical DigestSeries，Vol(美國光學學會)158-161)。
本發(fā)明的目的是提供一種新穎技術(shù)，能夠改變諸如EDFA的光學放大器的增益譜的整個比例因子，而基本上不改變增益譜的形狀。更一般地，本發(fā)明的目的是提供一種對EDFA或其它光學放大器的增益譜幅度和形狀去耦合的技術(shù)。(在傳統(tǒng)的EDFA中使二者完全耦合)。因此，利用本發(fā)明，通過控制增益譜的比例因子，可以以短于設計跨距的跨距提供EDFA，而不增加衰退。
當將一部分鉺雜質(zhì)離子激發(fā)到4I13/2亞穩(wěn)態(tài)時在EDFA中能夠獲得增益。入射在受激離子上的信號能帶光子(波長典型地為1525-1600nm)能夠激發(fā)光子釋放與其相等的能量，引起鉺離子返回到4I15/2基態(tài)。在電信系統(tǒng)中使用的基于二氧化硅的EDFA通常在接近(+/-25nm)1480nm或980nm的波長上被抽運。正如
圖1所示，前者將離子從基態(tài)直接激勵到亞穩(wěn)態(tài)，而后者利用4I11/2輔助態(tài)。其它抽運波段是可能的，但是由于受激狀態(tài)吸收(ESA)通常在650nm和800nm中發(fā)現(xiàn)較低的功率轉(zhuǎn)換效率，因此在商用系統(tǒng)中不采用它們。
EDFA的增益譜可以大致表示為GdB(λ)=10log10(e)Γ(λ)LEDF[N2-σe(λ)-N1-σa(λ)]----(1)]]>式中GdB是以分貝表示的放大器增益，LEDF是放大器中摻鉺光纖(EDF)的總長度，σe和σa分別是發(fā)射和吸收截面，N1和N2分別是基態(tài)和亞穩(wěn)態(tài)能級的平均粒子數(shù)(單位體積的離子數(shù))(C.R.Giles和E.Desurvire，“摻鉺光纖放大器的模型化”Journal of Lightwave Technology，V.9，pp.271-283，1991)。
局部分數(shù)平均轉(zhuǎn)化(即，光纖在特定軸點上的截面面積取平均的轉(zhuǎn)化)計算為 這對于以下改寫方程式(1)將是方便的。
EDFA通常是這樣使用的，幾乎所有鉺離子處于4I13/2亞穩(wěn)態(tài)(能級2)或者4I15/2基態(tài)。這是因為如果不是這種情況降低ESA的效率可以成為問題。當在980能帶內(nèi)抽運時，離子主要從基態(tài)到4I11/2能級。在二氧化硅中，這種狀態(tài)的壽命短，在10微秒的量級上，離子經(jīng)受向亞穩(wěn)態(tài)的非輻射衰退。由于4I11/2能級的壽命比亞穩(wěn)態(tài)的壽命短這么多(在商用通信系統(tǒng)中經(jīng)常碰到的功率電平上)，這一能級的粒子數(shù)同時可忽略不計。在諸如ZBLAN的低光子能量的玻璃(即光子能量顯著地低于二氧化硅的玻璃)中，4I11/2能級的壽命在10毫秒的量級上，這占亞穩(wěn)態(tài)壽命的較大部分。此外，在980nm抽運波段存在ESA，導致離子從4I11/2到4I7/2態(tài)的激發(fā)，這一過程會降低放大器的效率。結(jié)果，由低光子能量玻璃制成的EDFA通常不在980nm能帶中被抽運[6]。最近，在尋找980nm能帶波長上一直在進行工作，該波長提供有效放大，主要為了獲得高轉(zhuǎn)化，以得到低噪聲指數(shù)(良好的噪聲性能)(M.Yamada、Y.Ohishi、T.Kanamori、H.Ono、S.Sudo和M.Shimizu，“由0.97μm激光二極管抽運的低噪聲和增益平坦化基于氟化物的摻Er3+光纖放大器”，Optics Letters，V.33，pp.809-810，1997；M.Yamada、Y.Ohishi、T.Kanamori、S.Sudo和M.Shimizu，“由0.97μm激光二極管抽運的低噪聲和增益平坦化基于氟化物的摻Er3+光纖放大器”，OpticsLetters，V.22，pp.1235-1237，1997)。良好的功率轉(zhuǎn)換效率也已得到演示，盡管如此，經(jīng)濟有效的980nm能帶抽運也已得到證實。由于N1+N2約等于放大器中活性鉺離子的總數(shù)，方程式1可以用分數(shù)粒子數(shù)寫為GdB(λ)=10log10(e)ΓNtotLEDF[N2-(σe+σa)-σe]----(3)]]>式中ni=Ni/Ntot。一旦EDF已經(jīng)制造出來，切割長度并構(gòu)造到放大器中，在方程式1中除n2以外，在方程式右側(cè)的所有變量是固定的。因此，如果放大器的增益被改變，n2(平均轉(zhuǎn)化)需要改變。然而，ΔGdB/Δn2(轉(zhuǎn)化中每Δn2變化的增益變化)正比于Γ(σe+σa)，這是光譜獨立的。結(jié)果，傳統(tǒng)EDFA的增益不能以光譜均勻方式被增大或減小。而是，如果在特定波長上采取步驟增大或減小增益，增益譜的形狀與波長的函數(shù)關系將會畸變。
鑒于以上情況，本發(fā)明的進一步的目的是提供一種EDFA，其中能夠以光譜均勻方式增大或減小增益。換句話說，本發(fā)明的目的是提供一種EDFA或者其它光纖放大器，可以調(diào)節(jié)放大器增益譜的整個比例因子，而與增益譜的形狀基本上無關。
已經(jīng)提出了摻鉺光纖放大器(EDFA)的雙波長或多波長(或混合)抽運，以實現(xiàn)多個目的(見美國專利5710659)。例如，在第一級中通常采用980nm抽運，因為它能夠?qū)崿F(xiàn)鉺離子的完全轉(zhuǎn)化，因此達到最好的噪聲性能。另一方面，1480nm抽運增益級可以具有比980nm抽運級更好的功率轉(zhuǎn)換效率(較低能量1480nm光子的較少部分在放大器中被耗散，以便產(chǎn)生1530nm信號光子)，在有些情況中，1480nm抽運激光器成本要低。因此，第一級用980nm抽運而第二級用1480nm抽運的兩級放大器可以將這些優(yōu)點中的一部分合并在一起。然而，通過簡單地用不同抽運波長從相對兩端對其抽運，可以將這一方法擴展到單個增益級。這提供了可以合并多個泵的附加好處。
本發(fā)明的一個特定目的是提供一種能夠利用多個抽運波長以光譜均勻方式增大或減小增益的EDFA。
發(fā)明概要在本發(fā)明中，這樣使用一個或多個輔助“抽運”或控制波長，即可以將一部分摻雜物離子有意地置于基態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)能級以外的其它狀態(tài)中，從而Ntot＞N1+N2。在這種情況中，方程式(1)可以寫為GdB(λ)=10log10(e)ΓLEDFNtot[N1-+N2-Ntot]{n2-[σe(λ)+σa(λ)]-σa(λ)}----(4)]]>在這種情況中的增益譜的形狀再次由相對平均轉(zhuǎn)化n2決定，但是增益譜的整個比例因子現(xiàn)在正比于項fact=[(N1+N2)/Ntot]，在當前EDFA中這通常為單位一或者不可控制。然而，根據(jù)本發(fā)明，fact可以小于一并可控制，從而能夠?qū)⑾嗤鲆孀V形狀保存在不同絕對增益值上。在更一般的意義上，放大器增益譜的形狀能夠與絕對值本身分離。結(jié)果，可以將放大器設計為靈活的“動態(tài)增益傾斜”補償器。可以調(diào)諧其增益形狀，消除由級聯(lián)的其它放大器中動態(tài)增益傾斜引起的不平衡。然后調(diào)節(jié)其絕對增益電平，與例如鏈路終端設備要求的功率電平相匹配。
本發(fā)明的一個說明性實施例(它實現(xiàn)上述內(nèi)容)可以作如下描述。光學放大器包括摻有雜質(zhì)離子的光纖段，為在所述光纖段中傳播的光學信號提供光學增益。
第一抽運波長的第一源將離子從第一基態(tài)抽運到第二亞穩(wěn)態(tài)。亞穩(wěn)態(tài)通過受激輻射衰退到第一基態(tài)，以提供光學增益。第二抽運波長的第二源將離子從基態(tài)抽運到第三輔助狀態(tài)。輔助狀態(tài)自發(fā)地衰退到亞穩(wěn)態(tài)。因此，通過控制一個或兩個抽運波長的抽運功率，有可能控制在亞穩(wěn)態(tài)中的離子部分。這又允許控制增益譜的整個比例因子，而不實質(zhì)性地影響增益譜的形狀。
示例地，(a)離子是鉺離子；(b)第一抽運波長是1480nm；(c)亞穩(wěn)態(tài)是4I13/2；(d)第二抽運波長是980nm；以及(e)第三狀態(tài)是4I11/2。
較佳地，光纖段是由諸如ZBLAN的低光子能量玻璃形成的。(其它的低光子能量玻璃包括碲化物或鋁酸銫)。在這種情況中，輔助狀態(tài)的壽命占亞穩(wěn)態(tài)壽命的一個重要部分。這使得通過將一部分離子抽運到輔助狀態(tài)而控制亞穩(wěn)態(tài)的粒子數(shù)，因而控制增益譜的比例因子成為可能。
附圖簡述圖1是Er3+的縮寫能級圖。
圖2是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明說明性實施例的光纖放大器。
圖3A和3B是圖2所示EDFA的成對增益譜的曲線圖。
圖4是圖3A和3B中數(shù)據(jù)導出的歸-化增益差的曲線圖。
圖5是曲線圖，表明利用本發(fā)明的技術(shù)可提供增益譜范圍的擴展。
本發(fā)明的詳細描述按照本發(fā)明的說明性實施例，在EDFA中，降低fact(即能夠提供增益的鉺離子的部分)的一種方法是對在1480nm和980nm兩個波長上在4I11/2能級中具有長壽命(例如大于1ms)的EDF進行抽運。由每個抽運源提供的功率總量是可以調(diào)節(jié)的，以產(chǎn)生可提供增益譜的整個范圍。1480nm能帶泵將粒子從基態(tài)直接激發(fā)到4I13/2亞穩(wěn)態(tài)能級。980nm能帶泵將粒子從基態(tài)直接激發(fā)到4I11/2輔助狀態(tài)。由980nm能帶抽運光平均地激發(fā)的鉺離子在自發(fā)地衰退到會參與放大過程的亞穩(wěn)態(tài)之前被延遲一段時間，這段時間等于4I11/2的壽命。結(jié)果，一部分鉺摻雜物離子將占據(jù)4I11/2(由于ESA較高能級)以及fact將被降低到一以下。輔助狀態(tài)的壽命越長，利用輔助或控制抽運激光器“兼并(sideline)”一部分離子所用的功率越小。
總之，根據(jù)本發(fā)明，諸如EDFA的光學放大器是這樣工作的，即可控制的一部分活性摻雜物離子處于這樣的能量狀態(tài)中，即它們(暫時)不與被放大的光學信號相互作用，以便獨立地控制光學放大器增益的形狀和幅度。較佳地，摻雜物離子離開基態(tài)并經(jīng)輔助狀態(tài)到達亞穩(wěn)態(tài)所用的時間至少為1或2ms(在ZBLAN的情況中這為10ms)。
圖2示意性地示出按照本發(fā)明工作的光纖放大器。光纖放大器10包括摻鉺光纖段20。示例性地，光纖段20為以1000ppm摻有鉺的一段4.6m長的ZBLAN。較佳地，光纖段20是由諸如ZBLAN的低光子能量的玻璃形成的，使得輔助狀態(tài)4I11/2具有相對較長的壽命。待放大的光學信號在輸入端22進入放大器10并通過隔離器24。光學信號的波長在1525-1600nm波段內(nèi)或許超出1700nm。經(jīng)放大的光學信號通過隔離器34并經(jīng)輸出端32退出放大器系統(tǒng)。放大器10包括兩個泵50和60。泵50是980nm能帶的激光器。980nm抽運波段中的光學能量通過WDM(波分多路復用器)42被耦合到光纖20中并在光纖20中與光學信號同向傳播。泵60是1480nm能帶的激光器。1480nm抽運波段中的光學能量通過WDM 44被耦合到光纖20中并在光纖20中與光學信號逆向傳播。
本發(fā)明還能夠用逆向安排實施(980nm抽運功率與信號逆向傳播而1480nm波段抽運功率與信號同向傳播)。如果采用接近970nm的抽運波長，980nm抽運功率與信號逆向傳播具有降低放大器噪聲指數(shù)的優(yōu)點(M.Yamada、Y.Ohishi、T.Kanamori、H.Ono、S.Sudo和M.Shimizu，“由0.97μm激光二極管抽運的低噪聲和增益平坦化基于氟化物的摻Er3+光纖放大器”，OpticsLetters，V.33，pp.809-810，1997；M.Yamada、Y.Ohishi、T.Kanamori、S.Sudo和M.Shimizu，“由0.97μm激光二極管抽運的低噪聲和增益平坦化基于氟化物的摻Er3+光纖放大器”，Optics Letters，V.22，pp.1235-1237，1997)。然而，由于ESA造成的效率損失在這種結(jié)構(gòu)中會比如果逆轉(zhuǎn)抽運方向的話更高。因此，泵的最佳安排將不得不基于逐個情況確定。
圖3A和3B示出用寬帶源和時域消光技術(shù)測量的上述的放大器的增益譜。所有增益譜是在同一放大器上測量的。較高的增益譜主要利用1480nm能帶抽運光測量的。較低增益譜是通過增大980nm抽運光量和減小1480nm抽運光量獲得的。圖3A和3B中的成對曲線演示了如何明顯地降低增益而通常伴隨這種增益變化的增益形狀沒有大的變化。
圖4進一步示出這一情況，這里圖3A和3B的增益曲線之間的差別是利用單個1480nm能帶泵為這一放大器測量的動態(tài)增益傾斜函數(shù)繪出的。在所有情況中，已經(jīng)用峰值對曲線進行了歸一化，以表示增益變化與波長的依賴關系。動態(tài)增益傾斜函數(shù)代表從抽運/信號功率調(diào)節(jié)得出的增益偏差量，沿著它簡單改變平均轉(zhuǎn)化。從圖3A和3B導出的數(shù)據(jù)中相對偏差明顯小于傳統(tǒng)放大器的偏差?？梢员痉糯笃鞯臍w一化增益差(較大增益減較小增益)曲線的斜率或為正或為負斜率，或者通過適當內(nèi)插為零斜率。后者是典型安排，但是能夠采用改變符號的能力提供對由多種放大器技術(shù)組成的系統(tǒng)中增益斜率誤差的補償。為了確定特定需要請求的抽運和輔助“控制抽運”光的合適的量(諸如盡可能提供光譜最平坦增益減小)，在與實際部署條件匹配的條件下同時利用不同抽運功率的測量量可以進行放大器增益譜的一系列測量。然后能夠?qū)С鰧Ⅱ?qū)動電流與增益形狀和輸入功率相聯(lián)系的查看表。然后在標定測量中所使用的激勵功率之間能夠內(nèi)插中間增益譜。
由于獨立控制放大器的增益的幅度和放大器有效平均轉(zhuǎn)化(它決定增益譜的形狀)的能力，對放大器的增益譜的控制比以前可能做到的要高得多。雖然方程式(3)預示將特定放大器的增益譜構(gòu)造成不交叉的單個參數(shù)曲線族，圖5表明利用這里所描述的方法可以提供增益譜的顯著擴展范圍。例如，可以使上部兩條曲線交叉，由此對增益譜兩端提供更高增益。
在摻鉺的基于二氧化硅光纖的980nm抽運波段內(nèi)抽運波長的變化自身表現(xiàn)為在鉺增益波段(約1540-1565nm)的較長波長部分中增益斜率的變化(K.W.Bennett、F.Davis、P.A.Jakobson、N.Jolley、R.Keys、M.A.Newhouse、S.Sheih和M.J.Yadlowsky，“EDFA的增益譜的980nm波段抽運波長調(diào)諧”，光纖放大器及其應用，1997 OSA Technical Digest Seeries，Vol.(OpticalSociety of America，Washington，DC)PD4-1-PDR-4)。由于本發(fā)明能夠用于改變在該區(qū)域中的增益斜率，它提供補償這一效應的一種潛在手段，盡管在摻Er/鋁的二氧化硅中所需功率可能是高的。
通過利用抽運波長的其它組合能夠?qū)崿F(xiàn)上述的增益譜控制。例如，可以采用鉺在850nm的ESA將離子激發(fā)到4S3/2能級。從這一狀態(tài)，典型的衰退路徑是返回到亞穩(wěn)態(tài)級的非輻射級聯(lián)。這一過程發(fā)生所花的時間(這與主材料高度相關)代表離子不能參與1.5μm放大過程的期間。因此，參與ESA過程的所有離子之和降低fact。采用在約850nm的ESA單獨控制fact以及平均轉(zhuǎn)化可以提供對這些參數(shù)的更獨立控制。通過使波長在ESA峰左右最佳化，以便使ESA與基態(tài)吸收(GSA)的比率達到最大，能夠使抽運功能和增益控制操作相對于1480nm/980nm能帶抽運去耦合，盡管在有些情況中這可能以需要更高總抽運功率為代價。對于鉺(或其它摻雜物)的其它ESA線(例如1140nm，790nm等)存在類似的爭論[10]。然而，850nm ESA能帶具有實用優(yōu)點，低成本的GaAs二極管激光器技術(shù)可以提供合適的波長波段。在輔助“抽運”或者ESA波長上所需的功率通常與離子自發(fā)地從“陷獲”狀態(tài)衰退返回到基態(tài)或亞穩(wěn)態(tài)能級并再次參與放大過程所用的時間相關。這一過程用的時間越長，需要的功率越小，所有其它事情是相同的。這建議采用具有長壽命的ESA能級或者衰退到長壽命能級的能級。此外，這建議采用低光子能量的玻璃，由此受激狀態(tài)通常將具有更長的壽命。當發(fā)生具有有害效應的附加ESA過程時，出現(xiàn)上述爭論的例外。缺少病理結(jié)論，附加ESA不會引起問題。具有較高階ESA的潛力包括具有比目標更短壽命的狀態(tài)激發(fā)(由此需要附加輔助“抽運”功率)或者在帶隙上促進離子和可能導致光暗淡的上轉(zhuǎn)換級聯(lián)。
以上方法應當也可以應用于除鉺以外的稀土族摻雜放大器，如果摻雜物在放大躍遷之外具有合適的輔助能級。
最后，以上描述的本發(fā)明的實施例僅僅希望是示例性的。本領域?qū)I(yè)技術(shù)人員可以作出許多替代的實施例，而不偏離以下權(quán)利要求書的精神和范圍。
權(quán)利要求
1．一種操作包括摻有雜質(zhì)離子的光纖段的光學放大器的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(1)用第一抽運波長對所述光纖段進行抽運；(2)用第二抽運波長對所述光纖段進行抽運；(3)選擇所述第一和第二波長中至少一個波長的抽運功率，由此選擇所述光學放大器的增益譜的比例因子，而不改變所述增益譜的形狀與波長的函數(shù)關系。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述離子是鉺離子。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述光纖段是由低光子能量玻璃形成的。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述玻璃是碲化或氟化玻璃。
5．如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述光纖段是由ZBLAN玻璃形成的。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一和第二抽運波長中的一個為980nm，所述第一和第二抽運波長中的另一個為1480nm。
7．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述選擇步驟包括選擇所述第一和第二抽運波長二者的抽運功率。
8．如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述抽運波長中的一個與在所述光纖段中傳播的光學信號同向傳播，所述抽運波長中的另一個與所述光纖段中的所述光學信號逆向傳播。
9．一種操作包括摻有雜質(zhì)離子的光纖段的光學放大器的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟(a)用第一抽運波長將所述離子從第一基態(tài)抽運到第二亞穩(wěn)態(tài)，所述亞穩(wěn)態(tài)經(jīng)受激輻射衰退到所述基態(tài)，將光學增益提供給所述光纖段中傳播的光學信號；(b)用第二抽運波長將所述離子從所述基態(tài)抽運到第三狀態(tài)，所述第三狀態(tài)衰退到所述亞穩(wěn)態(tài)，以及(c)通過控制所述第一和第二抽運波長中至少一個的抽運功率，并由此控制所述離子在所述亞穩(wěn)態(tài)中的部分，選擇所述光學放大器的光學增益譜的比例因子，而不實質(zhì)性地改變所述光學增益譜的形狀與波長的函數(shù)關系。
10．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述光纖段包括低光子能量玻璃。
11．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于(a)所述離子是鉺離子；(b)所述第一抽運波長是1480nm；(c)所述亞穩(wěn)態(tài)是4I13/2；(d)所述第二抽運波長是980nm；以及(e)所述第三狀態(tài)是4I11/2。
12．如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于所述選擇步驟包括選擇所述980nm抽運波長的抽運功率。
13．如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述抽運波長中的一個與在所述光纖段中的所述光學信號同向傳播，所述抽運波長中的另一個與所述光纖段中的所述光學信號逆向傳播。
14．一種光纖放大器，其特征在于所述光纖放大器包括摻有雜質(zhì)離子的光纖段，為在所述光纖段中傳播的光學信號提供光學增益；第一抽運波長的第一源，將所述離子從第一基態(tài)抽運到第二亞穩(wěn)態(tài)，該亞穩(wěn)態(tài)經(jīng)受激輻射衰退到所述第一基態(tài)，以提供所述光學增益；第二抽運波長的第二源，將所述離子從所述基態(tài)抽運到第三狀態(tài)，該第三狀態(tài)衰退到所述第二亞穩(wěn)態(tài)；通過控制所述抽運波長中至少一個的抽運功率，并由此控制所述離子在所述亞穩(wěn)態(tài)中的部分，選擇所述光學放大器的光學增益譜的比例因子，而不改變所述光學增益譜的形狀與波長的函數(shù)關系的電路。
15．如權(quán)利要求14所述的光纖放大器，其特征在于所述光纖段包括低光子能量玻璃。
16．如權(quán)利要求15所述的光纖放大器，其特征在于(a)所述離子是鉺離子；(b)所述第一抽運波長是1480nm；(c)所述亞穩(wěn)態(tài)是4I13/2；(d)所述第二抽運波長是980nm；以及(e)所述第三狀態(tài)是4I11/2。
17．一種光纖放大器，其特征在于所述光纖放大器包括由低光子能量玻璃形成的并摻有雜質(zhì)離子的光纖段，為在所述光纖段中傳播的光學信號提供光學增益；第一抽運波長的第一源，將一些所述離子從第一基態(tài)抽運到第二亞穩(wěn)態(tài)，該亞穩(wěn)態(tài)衰退到所述第一基態(tài)；第二抽運波長的第二源，將一些所述離子從所述基態(tài)抽運到第三輔助狀態(tài)，該第三輔助狀態(tài)衰退到所述第二亞穩(wěn)態(tài)。
18．如權(quán)利要求17所述的光纖放大器，其特征在于經(jīng)所述輔助狀態(tài)將離子從所述基態(tài)帶到所述亞穩(wěn)態(tài)所花的時間至少為1ms。
19．一種操作包括摻有雜質(zhì)離子的光纖段的光纖放大器以對在所述光纖段中傳播的光學信號進行放大的方法，所述方法包括一些步驟用第一抽運波長和第二抽運波長對所述光纖段進行抽運，使可控制的一部分離子處在這樣的能量狀態(tài)中，即它們不與在所述光纖段中傳播的所述信號相互作用，從而獨立地控制所述放大器的增益譜的形狀和幅度。
全文摘要
一種光學放大器,包括摻有諸如鉺的雜質(zhì)離子的光纖段(20),對在光纖段中傳播的光學信號提供光學增益。第一抽運波長的第一源(50)將離子從第一基態(tài)抽運到第二亞穩(wěn)態(tài)。亞穩(wěn)態(tài)通過受激輻射而衰退到基態(tài),提供光學增益。第二抽運波長的第二源(60)將離子從基態(tài)抽運到第三輔助態(tài)。輔助態(tài)衰退到亞穩(wěn)態(tài)。因此,通過控制在一個或兩個抽運波長的抽運功率,有可能控制在亞穩(wěn)態(tài)中的部分離子。這又允許控制增益譜的整個比例因子,而不實質(zhì)性地影響增益譜的形狀。
文檔編號H01S3/067GK1295728SQ99804653
公開日2001年5月16日 申請日期1999年2月9日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月31日
發(fā)明者M·J·亞達勞斯基 申請人:康寧股份有限公司