专利名称：连续波泵浦的平行光纤光学参数放大器的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及一种光纤放大器，尤其涉及一种具有抑制串扰的参数放大器(parametric amplifier)。
背景技术：
当今，不同种类的数据通信变得越来越频繁，这种发展需要可获得的用于通信的更宽的带宽。在过去十年中不同种类电信系统的容量急剧地增加，该容量的增加部分由光纤来提供，该光纤相比于普通导线能提供几个数量级的带宽增量。
通过利用波分复用(WDM)技术以有效的方式使用光纤的带宽。可以在一个以及同一光纤中不相互干扰地同时传输利用大量略微不同波长的多个信道。密集波分复用(DWDM)技术在最近几年得到了发展，并将频域的利用带到了更深的层次。有用的光谱被区分为不同的波段，范围从1460nm到1530nm的S波段(短波段)，范围从1525.6nm到1562.5nm的C波段(常规波段)以及从1569.4nm到1612.8nm的L波段(长波段)。
光通信的主要问题在于，由于内在光纤损耗造成的光信号的衰减。在传输一定距离之后，光信号衰减并且必须通过某种或其它方式来补偿。通过引入光放大器，就不再需要任何到电信号的转换。然而宽波段，例如承载了大量WDM信道的完整的S波段、C波段和L波段，其放大不完全是直接的。现有技术中有几种不同的放大器。
掺杂稀土元素的光纤放大器是一种广泛使用的光放大器。它们呈现低噪声，并且能在相当大的带宽中操作，同时具有可以忽略的串扰。然而，其操作波长区域依赖于掺杂离子。
光放大器还通过受激拉曼散射(SRS)而基于拉曼效应。SRS是一非线性过程，其中由于光学声子的激发，通过在光波和媒质之间的能量传递产生新的频率。由于这是一个非谐振过程，因此在任何波长可得到增益。对于二氧化硅的情况，该频移峰位与泵浦频率距离大约13THz。已知该下移频率为斯托克斯频移。拉曼增益超过约40THz，但是对于应用目的来讲有用的带宽小于该数值。
第三种类型的光放大器是光纤光学参数放大器(FOPA)。由于在密集波分复用(DWDM)传输系统中可能用于放大和波长转换，因此这种类型的放大器在最近几年被大量地研究。由于放大频段依赖于所用的光纤设计并因此能被移到常规稀土元素窗口频段之外，因而吸引了大家的关注。这将允许使用熔融石英光纤的完全低损耗窗口。根据泵浦波长和光纤零色散波长，该波长原则上能被适当地调整为1300nm至1600nm，光纤光学参数放大器可在任何通信频段(S-C-L)中工作。
光纤光学参数放大器的操作基于混合波的非线性过程，由此在靠近光纤零色散波长的给定波长处的泵浦源导致从自发噪声中产生空载波段和信号波段。如果同时施加外部注入信号，该外部注入信号能在信号波段和空载波段的任何一个中被放大，该信号波段和空载波段基本上关于泵浦波长对称。
已知光纤光学参数放大器通常具有低的效率，这意味着需要非常高的激光泵浦功率。光纤光学参数放大器的增益通常依赖于三个参数非线性系数□、用作放大媒介的光纤的长度L、以及泵浦能量PP。较小的非线性系数需要使用较高的泵浦功率或长的光纤长度。然而，近来商业上已经可以获得具有较高非线性系数的光纤。
光纤光学参数放大器的相对较大的问题在于其放大原理导致串扰。由于四波长混合(FWM)，具有一个波长的光信号将在放大过程中在其它波长处产生“错误”信号。在DWDM系统中，该串扰通常是无法接受的。
相关领域在US6,239,903中，光纤光学参数放大器与拉曼放大器串联使用，以拓宽放大增益。IEEE J.Lightwave Technol“光波技术”.19，977-979(2001)，由M.C.Ho，K.Uesaka，M.E.Marhic，Y.Akasaka和L.G.Kazovsky所著的“结合参数和拉曼增益的200nm带宽的光纤光学放大器”(200-nm-Bandwidth Fiber Optical AmplifierCombinedParametric and Raman Gain)中示出了类似的方法。在US6,049,417(等价于EP0883218)中，平行的子波段通过使用不同类型的稀土光学放大器放大。在US6,317,254中公开了一种具有平行的EDFA结构的平行光纤放大器，该结构中重复使用反向的ASE作为次级泵浦源。在US5,452,116中，平行光学子波段放大器与单个满带放大器串联使用以补偿不均匀的增益特性。在IEEE Photon.Technol.Lett.13，194-196(2001)，由J.Hansryd和P.A.Andrekson所著的“具有49dB增益的宽带连续波泵浦的光纤光学参数放大器和波长转换效率”(Broad-bandcontinuous-wave-pumped fiber optical parametric amplifier with49-dB gain and wavelength-conversion efficiency)中，使用多段光纤设计以获得相对大的带宽和高增益的参数放大器。参见例如IEEESelect.Topics Quantum Electron.8，538-547(2002)，由C.J.McKinstrie，S.Radic和A.R.Chraplyvy所著的“通过两个泵浦波驱动的参数放大器”(Parametric amplifiers driven by two pumpwaves)中也使用了双泵方案。
发明内容
根据现有技术的参数放大器的一个普遍问题在于，根据前面讨论的来自四波混合产物中潜在的串扰。另外，通常缺少可获得的增益带宽的平稳度，因此需要额外的平滑装置。另外，通常还需要增加带宽。
因此本发明的一个目的在于提供一种具有改进的抑制串扰的参数放大器装置和方法。本发明的另一个目的在于提供一种在宽频段中产生放大的参数放大器装置和方法。本发明的又一个目的在于提供一种具有足够用于例如波分复用应用的增益平稳度的参数放大器装置和方法。另外的目的在于，在宽的带宽上产生高的增益，优选大于20dB。同样，放大器优选地应能工作于光纤低损耗波段内的任何光谱区。
通过根据所附专利权利要求的装置、系统和方法来实现上述目的。通常，多个非线性光纤以平行结构构建。由波长稍长于各个光纤的零色散波长的光泵来泵浦光纤。通过允许光信号在特定波长间隔内进出不同的光纤从而获得参数的放大。通过选择所允许的波长间隔，优选位于放大光谱的高增益部分，使得泵浦波长位于间隔之外，从而抑制由与泵浦波长相关的共轭信号产生的串扰。
根据不同的光纤性能，可由单独的激光泵泵浦非线性光纤，或者由同一个泵泵浦两个或更多的非线性光纤。通过调整光纤性能，例如零色散波长、二阶色散系数、和四阶色散系数，可在不同的波长间隔内获得有利的放大特性。通过组合多个上述被调整的子波段放大器，能够获得抑制串扰的参数放大。该放大器优选用于WDM和DWDM系统。
采用本发明，由于产生共轭所导致的所有串扰实际上得到抑制。另外，在约1250nm到约1650nm范围的宽带光谱内获得高的增益，该光谱从而覆盖了S-C-L波段。在适当的条件下，所产生的这些波段足够平滑因此不需要额外的平滑装置。
参考结合附图的如下描述，可以更好地理解本发明以及本发明的另外目的和优点，附图中图1是根据本发明光放大器装置的一个实施例的示意图；图2A图解图1的一个非线性光纤中参数放大的理想增益谱；图2B图解图1的另一非线性光纤中参数放大的理想增益谱；图2C是图1的光输出内组合信号中参数放大的理想增益谱；图3是根据本发明光放大器装置另一实施例的示意图；图4图解图3的实施例中参数放大的理想增益谱；图5是根据本发明光放大器装置又一实施例的示意图；图6图解图5的实施例中参数放大的理想增益谱；图7图解根据本发明十分支装置的参数放大的理想增益谱；图8是具有不同的二阶和四阶色散系数的非线性光纤中参数放大的增益谱；图9是利用与其它放大方法组合的本发明混合实施例的示意图；图10是根据本发明方法的一个实施例的流程图；以及图11是一个光学系统的框图，其中优选使用根据本发明的放大器装置。
具体实施例方式
在本发明中将说明一种利用平行结构的新设计，该结构使减小串扰成为可能。相同的设计还可用来扩展有用的带宽。即使利用商业上可获得的光纤，其允许具有最高的非线性，而本设计仍然表明更大的带宽是可能的。
光纤光学参数放大器的基本操作原理在现有技术中是已知的。使用了具有非线性性能的光纤。由于四波混合，高密度的光信号可转变为具有不同波长的光信号。如果一个特定的频率被应用于非线性光纤，则在适当的环境下可从噪声中逐渐形成边带频率。当泵浦波长稍大于非线性光纤的零色散波长时出现最佳的操作条件。增益谱大致相对于泵浦提供的信号波段和空载波段对称。为了对该基本原理有更深的理解，可以参考圣地亚哥学术出版社1995年出版的，由G.P.Agrawal所著的“非线性光纤光学”(Nonlinear fiber optics)第二版中的第404-435页，以及IEEE Select.Topics Quantum Electron.8，506-520(2002)中由J.Hansryd，P.A.Andrekson，M.Westlund，J.Li和P.-O.Hedekvist所著的“基于光纤的光学参数放大器和它们的应用”(Fiber-basedoptical parametric amplifier and their applications)。
然而，空载的产生能导致空载波段中信道的四波混合(FWM)串扰。这种特殊的串扰源于与泵浦波长相关的共轭信号的产生，且其对参数放大器中总串扰有着大的贡献。共轭信号串扰最初出现在光纤的非线性效应中，因此是参数放大器所特有的。在典型的情况下，串扰信号的产生将有用的带宽限制在所形成的总增益谱的一半。由于信号波段实际上仅为15nm到25nm量级，因此这也限制了现有技术的光纤光学参数放大器的实际应用。然而，如果采用如下面所提出的平行几何结构，则可以减小串扰，尤其是与光泵浦波长相关的共轭信号。作为另一个优点，可以增加有用的操作波段以及可以创建平滑的增益谱。
在图1中，图解了根据本发明光放大器装置1的一个实施例。假定光输入10如输入光纤，传输多个具有不同波长的光信号。该光信号在光信号分离器14中被分成两个子波段。该子波段是独立的，即它们之间没有交叉部分。来自一个子波段的信号传输到具有非线性光纤12A的第一分支，来自另一个子波段的信号传输到具有非线性光纤12B的第二分支在本发明的实施例中第一和第二非线性光纤12A和12B基本上具有相同的性能，例如关于非线性或色散。一个光泵浦，在本实施例中为激光泵18，被设置成为两个非线性光纤12A、12B提供基本上具有泵浦波长λP的单色光。激光泵18优选是可调的，以允许对泵浦波长λP的精细调整。优选约0.1nm的线宽，因为由此可避免布里渊(Brillouin)散射效应。光纤12A和12B是非线性的，即它们给出了大于0的γ值(非线性系数)，优选远大于0。光纤12A、12B还具有零色散波长λ0，其稍小于泵浦波长λP。
非线性光纤12A和12B还连接到光多路复用器16，其将来自非线性光纤12A、12B的信号合并或多路复用到光输出20，例如输出光纤。允许只有在第一子波段出现的信号离开第一非线性光纤12A，且允许只有在第二子波段出现的信号离开第二非线性光纤12B，从这个意义上说，光多路复用器16是光信号分离器14的“镜像”装置。
图2A是从光纤光学参数放大器，即由具有适当波长的激光泵提供的非线性光纤中获得的理想光谱100的示图。该增益给出两个波段波长小于泵浦波长λP的信号波段102以及波长大于泵浦波长λP的空载波段104。空载波段104基本上是信号波段102关于泵浦波长λP的镜像波段。还可注意到，零色散波长λ0稍小于泵浦波长λP。光信号106在信号波段中被提供并因此被放大。然而由于FWM效应，串扰信号108也出现在空载波段104中。这些干扰信号是光信号106关于泵浦波长λP的共轭信号。在本实施例中，零色散波长λ0是1545nm，且选择泵浦波长使得二阶色散系数β2等于-0.035ps2/km。
如果允许子波段Δλ1中的光信号106，其中子波段Δλ1被限制在泵浦波长λP的一侧，则任何串扰信号108，即光信号106关于泵浦信号的共轭信号，将出现在泵浦波长λP的另一侧。在图2A中，子波段Δλ1是覆盖以泵浦波长λP为上限的波长间隔的子波段。串扰信号108随后出现在子波段Δλ2中，该子波段覆盖以泵浦波长λP为下限的波长间隔。为了抑制串扰，泵浦波长必须位于任何被允许由该特定分支中参数放大器放大的子波段之外。
研究图2A，同时考虑图1的结构，图2A所示的情形可以对应于第一非线性光纤12A。子波段Δλ1中的光信号106是唯一被允许进入第一非线性光纤12A的光信号。类似地，子波段Δλ1中的光信号也是唯一被允许从第一分支，即从第一非线性光纤12A传输到光输出光纤20中的光信号。这意味着串扰信号108被禁止进入输出光纤20。第一非线性光纤12A对输出光纤20中信号的贡献于是对应于图2A中的阴影部分。
图2B图解了第二分支中，即在第二非线性光纤12B中的相应情形。这里，子波段Δλ2中的光信号112被允许进入。光信号112在空载波段104中被放大并在信号波段102中产生串扰信号114。由于只有子波段Δλ2中的光信号被允许从第二非线性光纤12B传输到输出光纤20，因此抑制了串扰信号114。
图2C示出了输出光纤20的理想光谱。容易注意到平行放大器结构的输出是图2A和图2B两个光谱的组合，该输出受到串扰信号的影响较小。1532nm到1555nm的带宽与典型的现有技术的参数放大器相比是其两倍。必须记住，某些串扰仍然存在，由于例如相同子波段中两个信号波长之间的相互作用中还会出现串扰。然而由于泵浦波长的高密度，关于泵浦波长的共轭信号对参数放大器系统中的整个串扰有着大的贡献。
图2C的增益在带宽上有很大的变化，这有时也妨碍其某些应用。可以使用放大平滑装置(未示出)来提供更平滑的增益谱。另外，在许多应用中需要比图2C中获得的带宽更大的带宽。
图3是图1的基本原理的进一步发展，其中图解本发明另一实施例。首先，在该实施例中给出三个非线性光纤12A、12B和12C。光信号分离器14和光多路复用器16被相应地修改，将输入光信号划分为三个子波段。在该实施例中所有的非线性光纤12A-C由同一激光泵18泵浦。作为说明性的示例，泵浦波长λP被设置为1450nm。然而与图1中所示的情形不同，不同的非线性光纤12A-C具有不同的光学特性。
在图4中示出了图3的三个非线性光纤12A-C空载波段的预期增益特性。曲线120对应于第一非线性光纤12A，在该特定示例中其参数β2的值为-0.060ps2/km。曲线122对应于第二非线性光纤12B，在该特定的实施例中其参数β2的值为-0.020ps2/km。曲线124对应于第三非线性光纤12C，在该特定的实施例中其参数β2的值为-0.008ps2/km。这里，不同的分支还有不同的零色散波长λ0。设置光信号分离器14和光多路复用器16以允许第一波段Δλ3内的信号进出第一非线性光纤12A。同理，第二波段Δλ4的信号被允许进入第二非线性光纤12B，最后第三波段Δλ5的信号被允许进入第三非线性光纤12C。在各非线性光纤12A-C中执行各子波段的放大，串扰减小了的信号最终被组合于输出光纤20中。
从图4的图中清楚地示出了上述放大的结果。在大约1470nm到约1550nm，即80nm间隔的带宽内，增益仅在GL和GU之间变化，这对应于仅为±4％的增益变化。这里可以注意到，所选的子波段并不自始至终覆盖到泵浦频率，而仅利用增益曲线的高增益部分。然而重要的特征在于子波段不包括泵浦波长λP。可以相信在大部分应用中，子波段将与泵浦波长λP完全分离。
图5图解了根据本发明的又一实施例。在该实施例中还存在三个非线性光纤12A、12B和12C。相应地修改了光信号分离器14和光多路复用器16，将输入的光信号划分为三个子波段。在该实施例中，非线性光纤12A-C中每一个都由独立的激光泵18A-C泵浦。作为说明性的示例，第一光纤的泵浦波长λP设置为1450nm，第二光纤的泵浦波长设置为1470nm，第三光纤的泵浦波长设置为1490nm。根据图3中的情形，不同的非线性光纤12A-C具有不同的光学特性。
图6中，该解了图5的三个非线性光纤12A-C中空载波段的预期增益特性。在该说明性的示例中所有光纤具有值为-0.020ps2/km的参数β2。曲线126对应于第一非线性光纤12A。曲线128对应于第二非线性光纤12B。曲线130对应于第三非线性光纤12C。这里可以注意到，对于不同的分支，由于泵浦波长λP的不同，零色散波长λ0是不同的。第一非线性光纤12A中零色散波长λ0最短，第三非线性光纤12C中零色散波长λ0最长。设置光信号分离器14和光多路复用器16以允许第一波段Δλ6内的信号进出第一非线性光纤12A。类似地，第二波段Δλ7的信号被允许进入第二非线性光纤12B，最后第三波段Δλ8的信号被允许进入第三非线性光纤12C。在各非线性光纤12A-C中执行各子波段的放大，且串扰减小了的信号最终被组合于输出光纤20中。
从图6的图表中清楚地示出了上述放大的结果。在大约1487nm到约1553nm，即66nm间隔的带宽范围内，增益几乎是恒定的(±2％)。
根据上述实施例，本领域任何技术人员意识到不同的组合和变化是可能的。首先能使用几乎任何数目的分支，即非线性光纤，这增加了拓展带宽和改进整体增益特性的可能性。每个非线性光纤能由一个各自的泵泵浦或由一个或多个非线性光纤共用的一个泵泵浦。利用参数放大器的每个分支中的光纤具有散射和非线性特性，其适合所用的泵浦波长和光信号分离器所选的特定波长间隔。在每个非线性光纤中利用信号波段或空载波段，但在同一光纤中不能两者都使用。然而可以同时地在一个光纤中使用信号波段而在另一个光纤中使用空载波段。
对应于理论上具有10分支结构的增益图如图7所示。这里5个激光泵分别泵浦两个分支。在每对分支中，一个分支利用信号波段，另一分支利用空载波段。因此能提供几乎根本没有增益变化的240nm的有用带宽。这相当于基于稀土掺杂放大器的正常带宽的几乎10倍。
本发明的原理已经通过实验得到了证明。零色散分别为1545nm和1556nm的两个不同的色散偏移光纤(DSF)利用两个掺杂铒光纤的环形激光器所泵浦。泵浦激光器的波长分别为1546.6nm和1558.6nm。这些激光器是可调谐的并且线宽约为0.4nm。可调谐外腔的二极管激光器产生待放大的光信号。该信号被反方向使用的宽带WDM(如信号分离器)耦合到依赖于波长的一个光纤或其它光纤，其具有1525nm到1540nm的第一窗口或子波段以及具有1540nm以上的第二窗口。在这种情况下，该信号和泵同时耦合到适当的DSF。来自两个光纤的信号通过相同种类(用作多路复用器)的另一宽带WDM结合起来并连接到光谱分析仪。
实验结果给出增益为12dB以上的整个有用的带宽大约是27nm，这与通常的掺铒放大器具有相同的数量级。整个系统仅利用标准的色散偏移光纤和现成的光学元件来构建。
评估整个发明的优点时，可以意识到其性能很大程度上依赖于光纤特性、泵浦波长和泵浦功率的实际选择。通过调整光纤的参数，例如非线性系数γ或色散项，能获得适当的增益响应。最常用光纤的非线性系数γ能达到2W-1km-1。然而今天具有非线性系数为20W-1km-1的光纤都是司空见惯的了。由于总的增益很大程度依赖于泵浦功率、光纤长度和非线性系数，因此优选非线性系数γ大于10W-1km-1。
为了能将每个非线性光纤调整到适合特定的波长区域，在光纤制造的过程中可以改变色散项例如零色散波长λ0和二阶色散系数β2。还发现，在调整适当的光纤特性的过程中甚至四阶色散系数β4是有用的。在图8中说明了一组具有不同β4参数的增益谱。这里，β4从1.0×10-4ps4km-1变化到5.0×10-3ps4km-1，光纤非线性系数固定为γ＝15km-1.PP且光纤长度固定为L＝0.20km(β2也从-0.0316变化到-0.224ps2/km)。较小值的β4通常给出较平滑且更宽的增益曲线，见曲线132。较高值的β4通常给出较窄的增益曲线，见曲线134。比较图8和图4，很明显的是，不需要附加的平滑装置，整个FOPA的带宽上增益的变化更接近于零。在这种方式下，组合的可能性实际上是没有限制的，且光纤设计的进一步发展增加了这种可能性。采用适当的光纤设计，覆盖从1250到1650nm的整个波长范围应该是可能的。
本发明的另一实施例如图9所示，这里非线性光纤的两个平行分支由一个共同的泵来泵浦。这两分支中的一个分支放大信号波段的高增益部分内的信号，而另一分支放大空载波段的高增益部分内的信号。然而这些高增益波段之间的波长范围并没有被这些分支所覆盖。第三分支考虑到该波段范围。在该分支中使用了另一光学放大技术19，例如掺稀土放大器、拉曼放大器等等。
图10的流程图说明了根据本发明过程的实施例。该过程起始于步骤200。在步骤201中，光信号被多路分解为第一波长间隔和第二波长间隔。在步骤202中，第一波长间隔的信号被导向第一非线性光纤。平行地，在步骤204中，第二波长间隔的信号被导向第二非线性光纤。在步骤206中，通过向非线性光纤提供来自泵的具有合适波长的光，执行第一参数放大。平行地在步骤208中执行第二参数放大。最后，在步骤210中，已放大的光信号被多路复用为最终的输出信号。在步骤212则结束该过程。
图11中图解了普通的光通信系统，其中使用根据本发明的光放大器装置具有优势。多个节点56通过双向线路54与集线器50通信。根据WDM方案，优选根据DWDM，集线器50将不同信号多路复用到光纤52内，该光纤52互连两个集线器50。沿着上述通路光信号衰减，在沿着光纤52的特定位置上，光信号必须被光放大器装置1放大，该光放大器装置优选地为根据本发明的光放大器。任何本发明技术人员都应当理解的是，本发明原理的应用并不限于例如辐辏拓朴系统(hub-and-spoke)的拓扑技术，而可在例如基于环形拓扑技术、点对点、点对多点网络的其它任何类型的光学网络中进行操作。然而，该原理最好用于采用波长多路复用技术的系统中。
本领域技术人员将理解，在不背离由所附权利要求定义的本发明范围的情况下，可以进行各种进一步的修改和变化。
参考文献US5,452,116US6,049,417US6,239,903IEEE J.Lightwave Technol.《光波技术》19，977-979(2001)由M.C.Ho，K.Uesaka，M.E.Marhic，Y.Akasaka和L.G.Kazovsky所著的“组合参数和拉曼增益的200nm带宽的光纤光放大器”(200-nm-Bandwidth Fiber Optical Amplifier Combined Parametric and RamanGain)；IEEE Photon.Technol.Lett.《光子技术》13，194-196(2001)由J.Hansryd和P.A.Andrekson所著的“具有49dB增益的转换器频带连续波泵浦光纤光学参数放大器以及波长转换效率”(Broad-bandcontinuous-wave-pumped fiber optical parametric amplifier with49-dB gain and wavelength-conversion efficiency)；IEEE Select.Topics Quantum Electron.精选专题中，《量子电子》8，538-547(2002)由C.J.McKinstrie，S.Radic和A.R.Chraplyvy所著的“由两个泵浦波驱动的参数放大器”(Parametric amplifiersdriven by two pump waves)；圣地亚哥学术出版社1995年出版的，由G.P.Agrawal所著的“非线性纤维光学”(Nonlinear fiber optics)第二版中的第404-435页；IEEE Select.Topics Quantum Electron.精选专题《量子电子》8，506-520(2002)中由J.Hansryd，P.A.Andrekson，M.Weatlund，J.Li和P.-O.Hedekvist所著的“基于光纤的光学参数放大器及其应用”(Fiber-based optical parametric amplifier and theirapplications)。
权利要求
1.光放大器装置(1)，包括光输入(10)；第一非线性光纤(12)，具有包括第一零色散波长(λ0)的第一组光纤特性参数；第二非线性光纤(12)，具有包括第二零色散波长(λ0)的第二组光纤特性参数；光信号分离器(14)，连接所述光输入(10)以及所述第一和第二非线性光纤(12)，将在第一波长间隔(Δλ)内的光信号导向所述第一非线性光纤(12)，并将在第二波长间隔(Δλ)内的光信号导向所述第二非线性光纤(12)；至少一个光泵(18)，用具有邻近各自所述零色散波长(λ0)的泵浦波长(λP)的辐射泵浦所述第一和第二非线性光纤(12)；所述第一非线性光纤(12)，在所述第一波长间隔(Δλ)中给出一高参数放大，以及所述第二非线性光纤(12)，在所述第二波长间隔(Δλ)中给出一高参数放大；光输出(20)；且光多路复用器(16)，连接所述第一和第二非线性光纤(12)和所述光输出(20)，并将来自所述第一和第二非线性光纤(12)的光信号合并为所述光输出(20)；提供给所述第一非线性光纤的泵浦波长(λP)，其位于所述第一波长间隔之外，以及提供给所述第二非线性光纤的泵浦波长(λP)，其位于所述第二波长间隔之外。
2.根据权利要求1的光放大器装置，其特征在于在所述第一非线性光纤中，所述第一波长间隔位于所述参数放大的增益分布的高增益部分，且在所述第二非线性光纤中，所述第二波长间隔位于所述参数放大的增益分布的高增益部分。
3.根据权利要求1或2的光放大器装置，其特征在于所述第一组光纤特性参数不同于所述第二组光纤特性参数。
4.根据权利要求1至3中任何一个的光放大器装置，其特征在于所述第一非线性光纤和所述第二非线性光纤由同一个光泵泵浦，由此所述第一和第二非线性光纤由相同的泵浦波长(λP)泵浦。
5.根据权利要求4的光放大器装置，其特征在于所述第一非线性光纤具有二阶色散系数β2，其不同于所述第二非线性光纤的二阶色散系数β2。
6.根据权利要求1至3中任何一个的光放大器装置，其特征在于所述第一非线性光纤由第一光泵泵浦，且所述第二非线性光纤由第二光泵泵浦。
7.根据权利要求6的光放大器装置，其特征在于所述第一光泵的泵浦频率不同于所述第二光泵的泵浦频率。
8.根据权利要求7的光放大器装置，其特征在于所述第一和第二非线性光纤基本上具有相同的二阶色散系数β2。
9.根据权利要求3至8中任何一个的光放大器装置，其特征在于所述第一非线性光纤的零色散波长不同于所述第二非线性光纤的零色散波长。
10.根据权利要求1的光放大器装置，其特征在于所述第一组光纤特性参数基本上与所述第二组光纤特性参数相同。
11.根据权利要求1至10中任何一个的光放大器装置，其特征在于所述第一波长间隔覆盖所述第一非线性光纤的所述参数放大的至少一部分信号波段。
12.根据权利要求1至11中任何一个的光放大器装置，其特征在于所述第二波长间隔覆盖所述第二非线性光纤的所述参数放大的至少一部分空载波段。
13.根据权利要求1至12中任何一个的光放大装置，其特征在于至少另一个光纤连接于所述光信号分离器(14)和所述光多路复用器(16)之间，由此各光纤在各自波长间隔内从所述光信号分离器(14)接收光信号。
14.根据权利要求13的光放大器装置，其特征在于所述至少另一个光纤的至少一个设有非参数放大。
15.根据权利要求1至14中任何一个的光放大器装置，其特征在于至少一个所述非线性光纤具有四阶色散系数β4，用于在相关的波长间隔内给出平滑增益波段。
16.根据权利要求1至15中任何一个的光放大器装置，其特征在于所述第一和第二非线性光纤具有超过10km-1W-1的非线性系数γ。
17.光纤-光通信系统，包括根据权利要求1至16中任何一个的光放大器装置。
18.根据权利要求17的光纤-光通信系统，其特征在于设置所述光纤光学系统采用波分复用技术。
19.根据权利要求18的光纤-光通信系统，其特征在于所述光纤光学系统设成采用密集波分复用技术。
20.光放大方法，包括下列步骤将第一波长间隔内的光信号导向第一非线性光纤；将第二波长间隔内的光信号导向第二非线性光纤；通过用第一泵浦波长的辐射进行泵浦，在所述第一非线性光纤中执行第一参数放大；通过用第二泵浦波长的辐射进行泵浦，在所述第二非线性光纤中执行第二参数放大；所述第一泵浦波长位于所述第一波长间隔之外，且所述第二泵浦波长位于所述第二波长间隔之外；且多路复用来自所述第一和第二非线性光纤中的已放大信号。
21.根据权利要求20的方法，其特征在于所述第一波长间隔位于所述第一参数放大的增益分布的高增益部分，且所述第二波长间隔位于所述第二参数放大的增益分布的高增益部分。
22.根据权利要求20或21的方法，其特征在于下述步骤用具有基本上相同波长的光信号泵浦所述第一非线性光纤和所述第二非线性光纤。
23.根据权利要求22的方法，其特征在于下述步骤用第一光信号泵浦所述第一非线性光纤，并用第二光信号泵浦所述第一非线性光纤，第二光信号的波长不同于所述第一光信号的波长。
24.根据权利要求20至23中任何一个的方法，其特征在于所述第一波长间隔覆盖所述第一非线性光纤的所述参数放大的至少部分信号波段。
25.根据权利要求20至24中任何一个的方法，其特征在于所述第二波长间隔覆盖所述第二非线性光纤的所述参数放大的至少部分空载波段。
全文摘要
多个非线性光纤(12A－C)设置成平行结构。光纤(12A－C)由波长稍大于各个光纤的零色散波长的光泵(18)泵浦。通过信号分离器(14)，在特定波长间隔内的光信号被允许进出不同的光纤，其中能获得参数放大。通过选择各相应间隔外的泵浦波长可抑制串扰。依赖于不同的光纤特性，非线性光纤(12A－C)可以由独立的激光泵泵浦，或两个或多个非线性光纤可以由同一个泵(18)泵浦。通过调整光纤特性，例如零色散波长、二阶色散系数、和四阶色散系数，在不同的波长间隔中能获得有利的放大特性。
文档编号H04B10/17GK1695326SQ02829989
公开日2005年11月9日 申请日期2002年12月5日 优先权日2002年12月5日
发明者A·戈麦斯, C·弗洛里迪亚, M·松德海默, M·R·X·德巴罗斯, J·B·罗索莱姆 申请人:艾利森电讯公司