混合放大器论文和设计-迟荣华

全文摘要

本实用新型提供一种混合放大器，包括：信号输入端接光隔离器的一端，光隔离器的另一端接第一信号泵浦合波器的信号端，第一信号泵浦合波器的反射端接第二信号泵浦合波器的反射端，第一信号泵浦合波器的公共端接逆色散光纤的一端，逆色散光纤的另一端接光纤环形器的第二端，光纤环形器的第一端接泵浦源，光纤环形器的第三端接光纤光栅的一端，光纤光栅的另一端接掺铒光纤的一端，掺铒光纤的另一端接第二信号泵浦合波器的公共端，第二信号泵浦合波器的信号端接信号输出端；光纤光栅的反射波长与泵浦源中的至少一个泵浦激光器波长相同。该混合放大器既具有高增益、宽带宽光谱，又具有色散补偿作用。

主设计要求

1.一种混合放大器，其特征在于，包括信号输入端(1)、光隔离器(2)、第一信号泵浦合波器(3)、逆色散光纤(4)、光纤环形器(5)、光纤光栅(6)、掺铒光纤(7)、第二信号泵浦合波器(8)、信号输出端(9)、泵浦源(10)；信号输入端(1)接光隔离器(2)的一端，光隔离器(2)的另一端接第一信号泵浦合波器(3)的信号端，第一信号泵浦合波器(3)的反射端接第二信号泵浦合波器(8)的反射端，第一信号泵浦合波器(3)的公共端接逆色散光纤(4)的一端，逆色散光纤(4)的另一端接光纤环形器(5)的第二端，光纤环形器(5)的第一端接泵浦源(10)，光纤环形器(5)的第三端接光纤光栅(6)的一端，光纤光栅(6)的另一端接掺铒光纤(7)的一端，掺铒光纤(7)的另一端接第二信号泵浦合波器(8)的公共端，第二信号泵浦合波器(8)的信号端接信号输出端(9)；光纤环形器(5)的传输方向为沿其第一端-＆gt;第二端-＆gt;第三端；泵浦源(10)中包括单个泵浦激光器，或多个不同波长的泵浦激光器；光纤光栅(6)的反射波长与泵浦源(10)中的至少一个泵浦激光器波长相同。

设计方案

1.一种混合放大器，其特征在于，包括信号输入端(1)、光隔离器(2)、第一信号泵浦合波器(3)、逆色散光纤(4)、光纤环形器(5)、光纤光栅(6)、掺铒光纤(7)、第二信号泵浦合波器(8)、信号输出端(9)、泵浦源(10)；

信号输入端(1)接光隔离器(2)的一端，光隔离器(2)的另一端接第一信号泵浦合波器(3)的信号端，第一信号泵浦合波器(3)的反射端接第二信号泵浦合波器(8)的反射端，第一信号泵浦合波器(3)的公共端接逆色散光纤(4)的一端，逆色散光纤(4)的另一端接光纤环形器(5)的第二端，光纤环形器(5)的第一端接泵浦源(10)，光纤环形器(5)的第三端接光纤光栅(6)的一端，光纤光栅(6)的另一端接掺铒光纤(7)的一端，掺铒光纤(7)的另一端接第二信号泵浦合波器(8)的公共端，第二信号泵浦合波器(8)的信号端接信号输出端(9)；

光纤环形器(5)的传输方向为沿其第一端->第二端->第三端；

泵浦源(10)中包括单个泵浦激光器，或多个不同波长的泵浦激光器；

光纤光栅(6)的反射波长与泵浦源(10)中的至少一个泵浦激光器波长相同。

2.如权利要求1所述的混合放大器，其特征在于，

光纤光栅(6)的反射波长与信号光波长不同。

3.如权利要求1或2所述的混合放大器，其特征在于，

泵浦源(10)中的单个泵浦激光器波长为1480nm，或者，包括四种不同波长的泵浦激光器，波长分别为1410nm、1425nm、1455nm、1480nm。

4.如权利要求1或2所述的混合放大器，其特征在于，

光纤光栅(6)的反射波长为1480nm。

5.如权利要求1或2所述的混合放大器，其特征在于，

逆色散光纤(4)的拉曼增益系数1.3W^{-1<\/sup>\/km。}

6.如权利要求1或2所述的混合放大器，其特征在于，

逆色散光纤(4)的长度为4～6km。

7.如权利要求1或2所述的混合放大器，其特征在于，

掺铒光纤(7)的长度为5～6m，在1530nm处的吸收系数为6.3dB\/m。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光放大器，尤其是用于光通信及光传输系统中使用的一种混合放大器。

背景技术

90年代初期，掺铒光纤放大器（EDFA）研制成功；它噪声低，增益曲线好，放大器带宽大，与波分复用WDM系统兼容，泵浦效率高，工作性能稳定，技术成熟，在现代远距波分复用的光纤通信系统中备受青睐；但EDFA的增益谱只能覆盖C波段1529-1561nm和L波段1570-1610nm。而石英单模光纤在1.55μm波段的低损耗窗口拥有几十THz（40nm)的带宽，还远没有得到充分利用。拉曼光纤放大器（RFA）的出现弥补了这一缺陷，理论上，只要有合适的泵浦光源，拉曼光纤放大器可以放大任意波长的信号。但由于受激喇曼散射效率低，RFA需要较高功率的泵浦源，因此成本相对较高，这就决定了在现阶段RFA不会完全替代EDFA。将EDFA和RFA相结合，构成混合光纤放大器，可以增大放大器的带宽，提高信噪比,延长无中继距离，是一个很好的解决方案。但是拉曼放大器采用单模光纤，则增益系数小，且造成色散累积，经过长距离传输，信号脉冲展宽，传输信号质量劣化。拉曼放大器若采用色散补偿光纤（DCF)，则损耗大，非线性系数大，信号非线性畸变严重，不利于长距离传输。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种混合放大器，集合了拉曼光纤放大器和掺铒光纤放大器的优势，既具有宽带宽光谱，又具有色散补偿作用，能够补偿光纤传输过程中造成的色度色散。本实用新型采用的技术方案是：

一种混合放大器，包括信号输入端、光隔离器、第一信号泵浦合波器、逆色散光纤、光纤环形器、光纤光栅、掺铒光纤、第二信号泵浦合波器、信号输出端、泵浦源；

信号输入端接光隔离器的一端，光隔离器的另一端接第一信号泵浦合波器的信号端，第一信号泵浦合波器的反射端接第二信号泵浦合波器的反射端，第一信号泵浦合波器的公共端接逆色散光纤的一端，逆色散光纤的另一端接光纤环形器的第二端，光纤环形器的第一端接泵浦源，光纤环形器的第三端接光纤光栅的一端，光纤光栅的另一端接掺铒光纤的一端，掺铒光纤的另一端接第二信号泵浦合波器的公共端，第二信号泵浦合波器的信号端接信号输出端；

光纤环形器的传输方向为沿其第一端->第二端->第三端；

泵浦源中包括单个泵浦激光器，或多个不同波长的泵浦激光器；

光纤光栅的反射波长与泵浦源中的至少一个泵浦激光器波长相同。

进一步地，光纤光栅的反射波长与信号光波长不同。

进一步地，泵浦源中的单个泵浦激光器波长为1480nm，或者，包括四种不同波长的泵浦激光器，波长分别为1410nm、1425nm、1455nm、1480nm。

进一步地，光纤光栅的反射波长为1480nm。

进一步地，逆色散光纤(4)的拉曼增益系数1.3W^{-1<\/sup>\/km。}

进一步地，逆色散光纤的长度为4～6km。

进一步地，掺铒光纤的长度为5～6m，在1530nm处的吸收系数为6.3dB\/m。

本实用新型的优点在于：

1）混合放大器具有宽带宽光谱。

2）应用于放大系统中逆色散光纤具有色散补偿作用，可以补偿线路色散。

3）可降低放大器噪声指数。

附图说明

图1为本实用新型的结构组成示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种混合放大器，包括信号输入端1、光隔离器2、第一信号泵浦合波器3、逆色散光纤4、光纤环形器5、光纤光栅6、掺铒光纤7、第二信号泵浦合波器8、信号输出端9、泵浦源10；

信号输入端1接光隔离器2的一端，光隔离器2的另一端接第一信号泵浦合波器3的信号端，第一信号泵浦合波器3的反射端接第二信号泵浦合波器8的反射端，第一信号泵浦合波器3的公共端接逆色散光纤4的一端，逆色散光纤4的另一端接光纤环形器5的第二端，光纤环形器5的第一端接泵浦源10，光纤环形器5的第三端接光纤光栅6的一端，光纤光栅6的另一端接掺铒光纤7的一端，掺铒光纤7的另一端接第二信号泵浦合波器8的公共端，第二信号泵浦合波器8的信号端接信号输出端9；

光纤环形器5的传输方向为沿其第一端->第二端->第三端；

泵浦源10中包括单个泵浦激光器，或多个不同波长的泵浦激光器；例如，泵浦源10中的单个泵浦激光器波长为1480nm，或者，包括四种不同波长的泵浦激光器，波长分别为1410nm、1425nm、1455nm、1480nm；

光纤光栅6的反射波长与泵浦源10中的至少一个泵浦激光器波长相同，例如，光纤光栅6的反射波长可以是1480nm，或者1480nm和1455nm；

该混合放大器可以形成L波段（1570nm～1610nm）放大器或C+L波段（1529～1610nm）放大器；

该混合放大器的第一级为拉曼光纤放大器；信号光经过信号输入端1、光隔离器2、第一信号泵浦合波器3进入逆色散光纤4，泵浦光从光纤环形器5的第一端进入、第二端输出后进入逆色散光纤4，构成反向泵浦方式；逆色散光纤优点在于在泵浦波长处损耗系数小，只有0.3dB\/km，而在光信号窗口，损耗系数只有0.23dB\/km，与单模光纤非常接近；另外它的有效面积为31平方微米，非线性效应不明显；拉曼增益系数1.3W^{-1<\/sup>\/km；色散补偿系数-44ps\/nm\/km；}

逆色散光纤4可以补偿光纤传输过程中造成的色度色散，有比普通单模光纤更大的拉曼增益系数；其有效面积比色散补偿光纤有效面积（19平方微米）大，而非线性系数只有3.53W^{-1<\/sup>\/km，所以非线性效应减小，不容易引起信号畸变，有利于长距离传输。}

逆色散光纤4的长度为4～6km；例如5km；

该混合放大器的第二级为掺铒光纤放大器，经过第一级放大器放大后的信号光经过光纤环形器5的第二端进入、第三端输出，经过光纤光栅6进入掺铒光纤7，光纤光栅6的反射波长与信号光不同，因此信号光能够通过；第一级中的剩余泵浦光经过第一信号泵浦合波器3的反射端、第二信号泵浦合波器8的反射端（此两个合波器的反射端是直接熔接的），进入掺铒光纤7，先构成反向泵浦方式，其中至少一个波长的泵浦光被光纤光栅6所反射又返回掺铒光纤7，构成双向泵浦方式；本例中，光纤光栅6的反射波长取1480nm，则1480nm波长的反向泵浦光被光纤光栅6反射后又进入掺铒光纤7；

掺铒光纤7的长度为5～6m，在1530nm处的吸收系数为6.3dB\/m；

与传统的光纤放大器相比，逆色散光纤具有在信号传输波段损耗小，拉曼增益系数高，有效面积大，非线性系数小等优势。利用逆色散光纤和掺铒光纤构成的混合放大器，属于分立式集总放大器，可以获得较高的增益，便于对小信号实现集中放大和补偿。混合放大器集合了拉曼放大和掺铒放大器的优势。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

设计图

混合放大器论文和设计

混合放大器论文和设计-迟荣华

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢