专利名称：宽带光纤放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种宽带光纤放大器。更具体地说，本发明涉及一种在预定的条件下对从光通信网络传输的光信号进行放大的宽带光纤放大器，从而光信号的损耗或者光功率的降低进行补偿。
背景技术：
光通信系统中使用的传统光纤放大器是用于对各种传输的光信号进行放大的器件。光纤放大器对光信号进行放大，而不存在光电转换。这就便于简单而经济的结构。光纤放大器包括掺杂有至少一种稀土元素的光纤、用于产生泵浦光的泵浦二极管、用于将传输的光信号与泵浦光的组合信号提供给掺杂光纤的波长选择耦合器、以及光隔离器。
可以使用诸如铒(Er)、镨(Pr)、钕(Nd)等光纤用的各种稀土元素掺杂剂。
通过受激发射过程来进行使用掺杂有稀土元素的光纤的光放大。从泵浦二极管发出的泵浦光对掺杂到光纤中的稀土元素进行激发和电离。结果，由受激离子的受激发射对传输到掺杂有稀土元素的光纤的光信号进行放大。
随着通过光通信系统传输的数据量的逐渐增加，对光通信网络的传输带宽进行加宽的要求也日益增加。响应该要求，通常采用光通信系统用的波分复用的宽带光纤放大器，该光纤放大器可以同时使用1530nm到1560nm范围内的C波段的光信号，以及1570nm到1600nm范围内的L波段的光信号。
图1显示传统的宽带光纤放大器100的结构。宽带光纤放大器100包括C/L分路器(splitter)110、三端口光学循环器111、第一和第二放大部分130和140、光隔离器113、121和125、以及第一和第二光信号耦合器115和123。
C/L分路器110将已经从光通信网络传输到宽带光纤放大器中的输入宽带光信号分离为C波段的光信号和L波段的光信号。然后，将分离的C波段的光信号和L波段的光信号分别传输到第一放大部分130和第二放大部分140。
三端口光学循环器111包括第一端口、第二端口和第三端口。通过第一端口接收C波段的光信号。将接收到C波段的光信号通过第二端口输出到第一放大部分130。第二部分还可以接收从第一放大部分130产生的放大的自发发射(ASE)。通过第三端口将接收到的ASE输出到第二光耦合器123。光环形器111还防止通过第二端口的自发发射输入、或者反射的光信号被通过第一端口相反地输出，因而可用作光隔离器。
第一放大部分130包括第二泵浦二极管131、第一波长选择耦合器132、以及掺杂有稀土元素的光纤133，所述的第一放大部分用于对从光环形器111输入的C波段的光信号进行放大。从第一泵浦二极管131产生的泵浦光在第一波长选择耦合器132与C波段的光信号进行组合，并且将组合后的信号输入到掺杂有稀土元素的光纤133。由泵浦光对掺杂到掺杂有稀土元素的光纤133中的稀土元素进行激发，然后在受激发射的情况下，对C波段的光信号进行放大。第一泵浦二极管131可以使用其中可以输出具有大约980nm或者1480nm的泵浦光的激光二极管。将在第一放大部分130的光信号放大期间产生的自发发射输入到光环形器111的第二端口，然后，将该自发发射通过光环形器111的第三端口传输到第二放大部分140。将从第一放大部分130产生的这些自发发射作为第二放大部分140的泵浦光来提供。
然后，通过光隔离器113，将由第一放大部分130放大的C波段的光信号输入到第一光信号耦合器115。
将由C/L分路器110分离的L波段的光信号通过光隔离器121和第二光信号耦合器123，输入到第二放大部分140。然后，由第二放大部分140对分离后的L波段的光信号进行放大。
第二光耦合器123将分离的L波段的光信号与从光学循环器111输入的自发发射进行组合，然后将组合结果输入到第二放大部分140。如上所提到的，将从第一放大部分130产生的自发发射作为用于第二放大部分140的泵浦光提供。
第二放大部分140包括第二和第三泵浦二极管141a和141b、第二和第三波长选择耦合器143a和143b、以及掺杂有稀土元素的光纤145，所述的第二放大部分用于对分离的L波段的光信号进行放大。
将从第二和第三泵浦二极管141a和141b产生的泵浦光通过波长选择耦合器143a和143b中的每一个，输入到掺杂有稀土元素的光纤145。如上所提到的，将从第一放大部分130产生的自发发射用作对L波段的光信号进行放大的泵浦光。由该泵浦光对掺杂到掺杂有稀土元素的光纤145中的稀土元素进行激发，然后在受激发射的情况下，对L波段的光信号进行放大。第二和第三波长耦合器143a和143b中的每一个设置在第二放大部分140的对应的输入侧和输出侧，所述的波长耦合器用于将泵浦光从第二放大部分140的两侧输入到掺杂有稀土元素的光纤145。
通过光隔离器125，将由第二放大部分140放大的L波段的光信号输入到第一光信号耦合器115。
第一光耦合器115对分别由第一和第二放大部分130和140放大的C波段的光信号和L波段的光信号进行组合，然后将组合的结果输出到光通信网络(未示出)。
然而，如上所提到的，由于传统的宽带光纤放大器使用另外的光信号耦合器，将首先从光通信网络中输入的宽带光信号分离为C波段光信号和L波段光信号，然后对分离后的两个波段的光信号中的每一个进行放大，因此该放大器具有严重的问题。例如，增加了噪声系数和插入损耗。此外，由于要制造的元件的增加，因此，增加了制造成本。
因此，存在对改进的光信号放大系统的技术的需要。
发明内容
因此，已经提出了本发明来解决以上提到的在现有技术中存在的问题，并且，本发明的目的是提出通过降低噪声系数和插入损耗来改进光信号的放大质量的宽带光纤放大器。
本发明的另一目的是提出一种通过降低要制造的器件的数量来节省制造花费的宽带光纤放大器。
在一个实施例中，提供一种用于对从光通信网络中输入的宽带光信号进行放大和输出的宽带光纤放大器，其中，所述的宽带光信号包括C波段的光信号和L波段的光信号。所述的放大器包括第一放大部分，用于对由C波段光信号和L波段光信号组成的宽带光信号进行放大和输出，并且输出在对所述的宽带光信号进行放大的过程中产生的放大的自发(激)发射；C/L分路器，用于将由第一放大部分进行放大的宽带光信号分离为C波段的光信号和L波段的光信号，然后输出分离后的光信号；第二放大部分，用于对从C/L分路器中输出的L波段的光信号进行放大和输出；光信号耦合器，用于将从C/L分离器中输出的C波段的光信号与由第二放大部分放大的L波段的光信号进行组合，然后输出组合后的光信号；以及光学循环器，所述的循环器具有第一端口，用于使宽带光信号从光通信网络中被输入；第二端口，用于使输入的宽带光信号被输出，并且使从第一放大部分产生的自发发射被输入；第三端口，用于使自发发射被设置为第二放大部分的泵浦光，并且使由第二放大部分放大的L波段的光信号被输入；以及第四端口，用于使输入到第三端口的L波段的光信号被输出到光信号耦合器。
从结合附图所采用的以下详细描述中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，其中图1显示传统的宽带光纤放大器的结构；图2显示依据本发明第一实施例宽带光纤放大器的结构；以及图3是显示依据本发明第二实施例宽带光纤放大器的结构。
具体实施例方式
下面将参考附图对本发明的优选实施例进行详细的描述。在对本发明的以下描述中，由于可能会使本发明的主题不清楚，省略对所包括的已知功能和配置的详细描述。
图2显示依据本发明的第一实施例的宽带光纤放大器200的结构。如图2所示，宽带光纤放大器200包括四端口光学循环器210、第一和第二放大部分230和240、光隔离器211、C/L分路器213、以及光信号耦合器215。
四端口光学循环器210具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口。使通过第一端口从光通信网络(未示出)输入的宽带光信号通过第二端口被输出到第一放大部分230。光学循环器210还使通过第二端口输入的放大的自发发射(ASE)被输出到第三端口，其中，在第一放大部分230的光信号的放大过程中产生所述的自发发射。将由第二放大部分240放大并且通过第三端口输入的L波段的光信号(如下面所讨论的)输出到第四端口。因此，对光学循环器210进行设计，从而使通过第一端口输入的宽带光信号输出到第二端口；将通过第二端口输入的自发发射输出到第三端口；以及，将通过第三端口输入的L波段的光信号输出到第四端口。同时，光学循环器210阻止光信号中的每一个按照与它的前进反向相反的反向传输而降低放大效率，因而可以充当光隔离器。
第一放大部分230包括第一泵浦二极管231、第一波长选择耦合器232、以及掺杂有稀土元素的光纤233，所述的第一放大部分用于对从光环形器210输入的宽带光信号进行放大。在第一波长选择耦合器232，将从第一泵浦二极管231产生的泵浦光与宽带光信号进行组合，然后将组合的信号输入到掺杂有稀土元素的光纤233。由所述的泵浦光对掺杂到掺杂有稀土元素的光纤133中的稀土元素进行激发，然后，按照受激发射的过程，对宽带光信号进行放大。其中输出具有大约980nm或者1480nm的泵浦光的激光二极管可以用作以上提到的第一泵浦光二极管231。将在第一放大部分230的光信号放大过程中产生的自发发射输入到光环形器210的第二端口，然后将自发发射通过光环形器210的第三端口输入到第二放大部分240。将从第一放大部分130产生的这些自发发射作为第二放大部分240的泵浦光来提供。
将由第一放大部分230放大的宽带光信号通过光隔离器211输入到C/L分路器213。
光隔离器211阻止光信号按照与宽带光信号在第一放大部分和C/L分路器213之间前进的方向相反的反向前进。例如，光隔离器211使输入到光环形器211的第二端口的光信号被指向第三端口，但是防止输入到光隔离器211的第二端口的光信号被指向第一端口。
C/L分路器213将放大的光信号分离为C波段的光信号和L波段的光信号，以便输出分离后的光信号。将由C/L分路器213分离的C波段的光信号输入到光信号耦合器215，而将L波段的光信号输入到第二放大部分240。
第二放大部分240包括第二泵浦二极管241、第二波长选择耦合器242、以及掺杂有稀土元素的光纤243，所述的第二放大部分240用于对由C/L分路器213分离和输入的L波段的光信号进行放大。将从第一放大部分230产生的自发发射、以及从第二泵浦二极管241产生的泵浦光通过第二波长选择耦合器242输入到掺杂有稀土元素的光纤243。由自发发射和泵浦光对掺杂到掺杂有稀土元素的光纤243中的稀土元素进行激发，然后在受激发射的过程中对L波段的光信号进行放大。应该理解按照与L波段的光信号的前进方向相反的方向，将从第一放大部分230中产生的自发发射输入到第二放大部分240。此外，按照与L波段的光信号的前进方向相反的方向，输入从第二泵浦二极管241产生的泵浦光。在这一点上，可以按照与放大的光信号的前进方向相同或者相反的方向，对输入到掺杂有稀土元素的光纤243的泵浦光进行输入。对于第一放大部分230也会具有与上述相同的情况。
将由第二放大部分240放大的L波段的光信号输入到光学循环器210的第三端口，并且将该光信号通过光学循环器210的第四端口指向光信号耦合器215。
光信号耦合器215将由第一和第二放大部分230和240中的每一个分别放大的C波段的光信号和L波段的光信号进行组合，然后使组合后的结果被输出到光通信网络。
结果，由第一放大部分230输入到光环形器210的宽带光信号进行初次放大，然后分离出C波段的光信号和L波段的光信号，继而再由第二放大部分240进行二次放大。将由第一放大部分230产生的自发发射按照与L波段的光信号的前进方向相反的方向，通过光环形器210输入到第二放大部分240，从而充当泵浦光。
应该意识到依据本发明的第一实施例的宽带光纤放大器使用四端口光学循环器，从而可以降低诸如光信号耦合器、光隔离器等的器件的数量。
图3显示依据本发明的第二实施例的宽带光纤放大器300的结构。宽带光纤放大器300包括四端口光学循环器310、第一和第二放大部分330和340、光隔离器311、C/L分路器313、以及光信号耦合器315。
就对于宽带光信号的放大而言，依据本实施例的宽带光纤放大器300与以上讨论的宽带光纤放大器200的情况相似，依据本实施例，将宽带光信号输入到光学循环器310，由第一放大部分330进行初次放大，然后将光信号分离为C波段的光信号和L波段的光信号，继而再由第二放大部分340只对L波段的光信号进行再次放大。此外，将从第一放大部分330产生的自发发射按照与L波段的光信号的前进方向相反的方向，通过光环形器310输入到第二放大部分340，从而充当泵浦光。
然而，第二实施例的第一和第二放大部分330和340各自的结构都不同于第一实施例的第一和第二放大部分。
第一放大部分330包括第一和第二泵浦光二极管331a和331b、第一和第二波长选择耦合器333a和333b、以及掺杂有稀土元素的光纤335。第一泵浦光二极管331a产生泵浦光，以便对输入到第一放大部分330的宽带光信号进行放大，并且通过第一波长选择耦合器333a，将泵浦光提供给掺杂有稀土元素的光纤335的输入侧。第二泵浦二极管331b产生泵浦光，以便对宽带光信号进行放大，并且通过第二波长选择耦合器333b，将泵浦光提供给掺杂有稀土元素的光纤335的输出侧。
第二放大部分340包括第三和第四泵浦二极管341a和341b、第三和第四波长选择耦合器343a和343b、以及掺杂有稀土元素的光纤345。第三泵浦二极管341产生泵浦光，以便对输入到第二放大部分340的宽带光信号进行放大，并且通过第三波长选择耦合器343a，将泵浦光提供给掺杂有稀土元素的光纤345的输入侧。第四泵浦二极管341b产生泵浦光，以便对宽带光信号进行放大，并且通过第四波长选择耦合器343b，将泵浦光提供给掺杂有稀土元素的光纤345的输出侧。此外，第二放大部分340使用从第一放大部分330产生的、然后通过光环形器310作为泵浦光输入的自发发射。在第二放大部分340的输出侧，将自发发射通过第三波长选择耦合器343b，输入到掺杂有稀土元素的光纤345。
现在参考图2所示的第一实施例，应该理解按照与光信号的前进方向相同的方向，在掺杂有稀土元素的光纤233的输入侧输入在第一放大部分230中的泵浦光，而按照与光信号的前进方向相反的方向，将在第二放大部分240中的泵浦光输入在掺杂有稀土元素的光纤233的输出侧。
现在参考图3所示的第二实施例，应该理解将在第一和第二放大部分330和340中的泵浦光输入在掺杂有稀土元素的光纤335和345的各自的输入和输出侧。
在这一点上，泵浦光可以对至少一种稀土元素进行激发，以使其按照与光信号的前进方向相同或者相反的方向、或者同时按照这两个方向被输入。而且，如同第二实施例，当按照两个方向输入泵浦光时，光纤放大器提供增加的放大输出。
如以上所提到的，依据本发明的第二实施例的宽带光纤放大器不仅通过使用四端口的光学循环器，减少了诸如光信号耦合器、光隔离器等的器件的数量，而且通过使用双侧传输的泵浦光，使光纤放大器的输出增加。
虽然已经参考附图示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员将会理解在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。
如从以上可以看到，依据本发明的优选实施例的宽带光纤放大器从光通信网络中接收宽带光信号，并且在使用四端口的光学循环器的光信号放大的过程中充当光隔离器，从而可以减少诸如光信号耦合器、光隔离器的器件的数量。因此，可以改进依赖于多个器件的使用的噪声系数和插入损耗，可以节省宽带光纤放大器的制造花费，并且可以降低宽带光纤放大器的尺寸。
权利要求
1.一种用于放大和输出宽带光信号的宽带光纤放大器，其中，所述的宽带光信号包括C波段的光信号和L波段的光信号，所述的宽带光纤放大器包括第一放大部分，用于放大和输出包括C波段的光信号和L波段的光信号的宽带光信号，并且输出在对宽带光信号进行放大的过程中产生的放大的自发发射；C/L分路器，用于将由第一放大部分放大的宽带光信号分离为C波段的光信号和L波段的光信号，然后输出分离的C波段的光信道和分离的L波段的光信号；第二放大部分，用于放大和输出分离后的L波段的光信号；光信号耦合器，用于将从C/L分路器中的输出的分离的C波段的光信号与由第二放大部分放大的分离的L波段的光信号进行组合，然后输出组合后的光信号；以及光学循环器，所述的光学循环器具有第一端口，用于接收宽带光信号；第二端口，用于使宽带光信号被输出，并且使从第一放大部分产生的自发发射被输入；第三端口，用于使自发发射作为泵浦光被提供给第二放大部分，并且使由第二放大部分放大的分离的L波段的光信号被输入；以及，第四端口，用于使输入到第三端口中的L波段的光信号被输出到光信号耦合器。
2.根据权利要求1所述的宽带发起放大器，其特征在于还包括光隔离器，用于阻止光信号按照与宽带光信号在第一放大部分和C/L分路器之间的前进方向相反的方向前进。
3.根据权利要求1所述的宽带发起放大器，其特征在于所述第一放大部分包括至少一个泵浦光二极管，用于产生泵浦光，以便对输入到第一放大部分的宽带光信号进行放大；由泵浦光进行泵浦激发的掺杂有稀土元素的第一光纤，用于对输入到掺杂有稀土元素的第一光纤中的宽带光信号进行放大；以及波长选择耦合器，用于在掺杂有稀土元素的第一光纤的输入侧，将从至少一个泵浦二极管产生的泵浦光输入到掺杂有稀土元素的第一光纤。
4.根据权利要求1所述的宽带光纤放大器，其特征在于第二放大部分包括至少一个泵浦二极管，用于产生泵浦光，以便对输入到第二放大部分的分离的L波段的光信号进行放大；由泵浦光进行泵浦激发的掺杂有稀土元素的第二光纤，用于对输入到掺杂有稀土元素的第二光纤的分离的L波段的光信号进行放大；以及波长选择耦合器，用于在掺杂有稀土元素的第二光纤，将从至少一个泵浦二极管产生的泵浦光输入到掺杂有稀土元素的第二光纤。
5.根据权利要求1所述的宽带光纤放大器，其特征在于由光通信网络提供所述宽带光信号。
6.根据权利要求1所述的宽带光纤放大器，其特征在于将组合后的光信号提供给光通信网络。
全文摘要
一种放大和输出包含C及L波段光信号之宽带光信号的宽带光纤放大器，包括第一放大部分，用于放大宽带光信号；第二放大部分，用于放大从第一放大部分放大的宽带光信号中分离的L波段光信号；光信号耦合器，用于组合并输出由第一和第二放大部分放大的光信号；以及光学循环器，它有第一端口，输入来自光通信网络的宽带光信号；第二端口，用于使输入的宽带光信号被输出，并输入从第一放大部分产生的自发发射；第三端口，用于使自发发射作为泵浦光被提供给第二放大部分，并输入由第二放大部分放大的L波段的光信号；以及，第四端口，用于使输入到第三端口中的L波段的光信号被输出到光信号耦合器。
文档编号H04B10/17GK1488980SQ03156729
公开日2004年4月14日 申请日期2003年9月8日 优先权日2002年9月18日
发明者黄星泽, 宋宽雄, 吴润济 申请人:三星电子株式会社