一种集成光纤放大器的制作方法

本发明属于光电探测，具体涉及一种集成光纤放大器。

背景技术：

1、在光纤通信领域，掺铒光纤放大技术能极大地提高光传输的距离，而且对光发射机和光接收机的高速化，以及快速扩大波分复用(wdm)通信系统的传输能力都具有促进作用。但是，传统的掺铒光纤放大器(edfa)一般工作于c波段(1528nm～1562nm)，到了l波段(1570nm～1605nm)由于该波长远离铒离子发射谱中心，往往是其增益的末端，因此难以获得覆盖c+l波段的宽带增益范围。目前，获得c+l波段宽带增益的方法主要有：往增益光纤里掺入铥、锑等别的稀土物质；直接利用高功率c波段放大器作为第一级，来泵浦第二级l波段；利用多段edfa串联结构放大；利用edfa和拉曼放大器级联放大，

2、一种光纤放大器及制作方法及光纤通信系统(申请号：200610063869.6)。所述光纤放大器包括，至少一个泵浦激光器，至少一段增益介质和至少一个集成光器件，所述集成光器件包括多个光输入、输出端口，所所述泵浦激光器与其中一个光输入端口直接或间接连接，所述增益介质与光输入及输出端口直接或间接连接。该发明解决了现有光纤放大器中分立器件组合方式器件数量多、光纤熔接点多导致性能不稳定及体积难于压缩的问题。同时降低了制作复杂度及成本，提高了光纤放大器的生产效率。

3、以上专利掺铒光纤放大器(edfa)一般工作于c波段(1528nm～1562nm)，到了l波段(1570nm～1605nm)由于该波长远离铒离子发射谱中心，往往是其增益的末端，因此难以获得覆盖c+l波段的宽带增益范围。目前，获得c+l波段宽带增益的方法主要有：往增益光纤里掺入铥、锑等别的稀土物质；直接利用高功率c波段放大器作为第一级，来泵浦第二级l波段；利用多段edfa串联结构放大；利用edfa和拉曼放大器级联放大，因此我们需要提供一种集成光纤放大器。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种集成光纤放大器，通过改进掺铒光纤放大器的光路结构，使用增益过程中产生的无用的ase光作为c波段辅助泵浦源，并与传统的976nm半导体泵浦源结合，以混合的方式泵浦掺铒光纤，制作出一种可以实现l波段增益放大的edfa。与现有的edfa放大技术相比，本发明通过提取增益过程中的ase光，可以降低光纤放大器中ase噪声的累积，有效改善放大器的噪声性能，同时提高976nm泵浦源的泵浦转换效率，将edfa的工作波长由传统的c波段拓展到l波段，利用edfa成熟商业化的优势，以较小的代价获得较宽的工作波段，放大器包括了976nm泵浦激光器、l波段信号光源、波分复用器、掺铒光纤、光纤耦合器、可调谐光滤波器、用于输出的光纤接头，具有结构简单紧凑、增益谱平坦性高、噪声指数低等优点，可用于高速数据通信，图像信号传输和飞秒脉冲的放大等领域，以解决上述背景技术中提出现有技术中传统的掺铒光纤放大器(edfa)一般工作于c波段(1528nm～1562nm)，到了l波段(1570nm～1605nm)由于该波长远离铒离子发射谱中心，往往是其增益的末端，因此难以获得覆盖c+l波段的宽带增益范围。目前，获得c+l波段宽带增益的方法主要有：往增益光纤里掺入铥、锑等别的稀土物质；直接利用高功率c波段放大器作为第一级，来泵浦第二级l波段；利用多段edfa串联结构放大；利用edfa和拉曼放大器级联放大的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种集成光纤放大器，包括用于激励放大器内增益介质的976nm泵浦激光器、用于耦合泵浦源和信号光的波分复用器、用于增益放大的掺铒光纤、用于分光的光纤耦合器、用于输出的光纤接头、用于产生l波段信号的种子光源、用于提取c波段ase光的可调谐光滤波器，所述各器件均由配套的无源传输光纤连接，无源传输光纤选用中心波长在1550nm处的c波段低损耗光纤，通过波段较宽，l波段的信号光均可以顺利通过。

3、优选的，所述采用ase光作c波段辅助泵浦源，与传统的976nm泵浦源相结合，以混合泵浦的方式。

4、优选的，所述976nm泵浦激光器的选型可以根据信号需要放大的倍数，以及对放大器噪声性能的容忍度进行综合考虑来决定。

5、优选的，所述波分复用器，光纤耦合器的选择可以根据泵浦波长、泵入功率和泵浦方式等不同使用状态来进行选型。

6、优选的，所述掺铒光纤进行选型，为了减少所需的掺铒光纤长度，设计出结构比较简单的宽波段edfa，应选用高掺杂浓度，并且没有加入其他损耗的掺铒光纤，掺铒光纤(edf)的制备一般是在普通石英光纤的制造工艺基础上改进的。采用mcvd、pcvd等制造方法制备edf，其中关键在于er3+如何掺到光纤芯部，实现光纤设计，er3+的掺入方法较多，主要有溶液掺杂法、气相掺杂法、汽溶胶法、溶胶凝胶等。

7、优选的，所述如1100ppm浓度以上的铒光纤，掺铒光纤长度的选取需根据仿真计算得出，当铒光纤的长度较短时，信号增益小于损耗；当增加铒光纤的长度时，l波段增益谱的末端逐渐抬升，直到铒光纤的长度增加到一个最佳值，此时输出的l波段增益谱平坦度最好；当进一步增加铒光纤的长度时，由于泵浦功率不足以激发起足够的反转粒子数密度，前端产生的增益会被过长的铒光纤吸收，导致增益倍数的下降。

8、优选的，所述可调谐光滤波器进行选型，为提取出连续的ase光谱作辅助泵浦源，应选用带宽较宽的c波段滤波器，如10nm以上的带宽，其中，可调谐滤波器所应用的基本原理有逆压电效应、声光效应、声光衍射、布拉格衍射。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象，声光效应是光通过声波扰动的介质时发生散射或衍射的现象当超声波进入到晶体中时，声光晶体的光学性质会受到超声波的作用而改变，使声光晶体的折射率发生变化，而折射率的变化与超声波的强度有关，因此会形成随超声波强度不同变化的分布，整个声光晶体就类似一个相位光栅，这种现象被称为声光效应，若同时有光传过介质，光将被相位光栅所衍射，称为声光衍射。

9、优选的，所述光纤输出接头以及连接前述各器件的配套无源传输光纤特征参数均根据设计输出功率进行配套选型，其中光纤输出接头的类型一共有4种：c接头、fc接头、sc接头、st接头。

10、优选的，所述掺铒光纤放大器中ase光作c波段辅助泵浦源，其实质是将c波段的能量转化给l波段信号，提高976nm泵浦源的泵浦效率，在饱和增益区间内随着c波段注入的辅助泵浦源功率越高，l波段的增益也会越大。

11、优选的，所述由于不同波长的光的吸收截面、发射截面有差异，因此注入不同波长的c波段ase光，能转换给l波段信号光的能量，以及由此所增加的ase噪声是不同的，辅助泵浦源的功率和波长的选择最终会影响整个放大器的增益效果和噪声性能。

12、本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种集成光纤放大器，与现有技术相比，具有以下优点：

13、本发明通过改进掺铒光纤放大器的光路结构，使用增益过程中产生的无用的ase光作为c波段辅助泵浦源，并与传统的976nm半导体泵浦源结合，以混合的方式泵浦掺铒光纤，制作出一种可以实现l波段增益放大的edfa。与现有的edfa放大技术相比，本发明通过提取增益过程中的ase光，可以降低光纤放大器中ase噪声的累积，有效改善放大器的噪声性能，同时提高976nm泵浦源的泵浦转换效率，将edfa的工作波长由传统的c波段拓展到l波段，利用edfa成熟商业化的优势，以较小的代价获得较宽的工作波段，本发明可广泛应用于高速数据通信，图像信号传输和飞秒脉冲的放大等领域。

14、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。