一种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、光隔离器、第一信号泵浦合波器、掺铒光纤、光纤环形器、逆色散光纤、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掺铒光纤的一端，掺铒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逆色散光纤的一端，逆色散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；该混合放大器既具有宽带宽光谱，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)、掺铒光纤(4)、光纤环形器(5)、逆色散光纤(6)、第二信号泵浦合波器(7)、信号输出端(8)、泵浦源(9)；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(7)的反射端，第一信号泵浦合波器(3)的公共端接掺铒光纤(4)的一端，掺铒光纤(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(9)，光纤环形器(5)的第三端接逆色散光纤(6)的一端，逆色散光纤(6)的另一端接第二信号泵浦合波器(7)的公共端，第二信号泵浦合波器(7)的信号端接信号输出端(8)；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(9)中包括单个泵浦激光器，或多个不同波长的泵浦激光器。

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)、掺铒光纤(4)、光纤环形器(5)、逆色散光纤(6)、第二信号泵浦合波器(7)、信号输出端(8)、泵浦源(9)；

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(7)的反射端，第一信号泵浦合波器(3)的公共端接掺铒光纤(4)的一端，掺铒光纤(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(9)，光纤环形器(5)的第三端接逆色散光纤(6)的一端，逆色散光纤(6)的另一端接第二信号泵浦合波器(7)的公共端，第二信号泵浦合波器(7)的信号端接信号输出端(8)；

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(9)中包括单个泵浦激光器，或多个不同波长的泵浦激光器。

2.如权利要求1所述的混合放大器，其特征在于，

泵浦源(9)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。

3.如权利要求1所述的混合放大器，其特征在于，

逆色散光纤(6)的色散补偿系数为-40～-45ps\/nm.km。

4.如权利要求1所述的混合放大器，其特征在于，

逆色散光纤(6)的拉曼增益系数1.3W^{-1<\/sup>\/km。}

5.如权利要求1所述的混合放大器，其特征在于，

逆色散光纤(6)长度为4～6km。

6.如权利要求1所述的混合放大器，其特征在于，

掺铒光纤(4)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、掺铒光纤、光纤环形器、逆色散光纤、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掺铒光纤的一端，掺铒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逆色散光纤的一端，逆色散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。

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，逆色散光纤的色散补偿系数为-40～-45ps\/nm.km。

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

进一步地，逆色散光纤长度为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、掺铒光纤4、光纤环形器5、逆色散光纤6、第二信号泵浦合波器7、信号输出端8、泵浦源9；

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7的反射端，第一信号泵浦合波器3的公共端接掺铒光纤4的一端，掺铒光纤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9，光纤环形器5的第三端接逆色散光纤6的一端，逆色散光纤6的另一端接第二信号泵浦合波器7的公共端，第二信号泵浦合波器7的信号端接信号输出端8；

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9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9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；

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掺铒光纤放大器，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进入掺铒光纤4，泵浦光从光纤环形器5的第一端进入、第二端输出后进入掺铒光纤4，构成反向泵浦方式；

掺铒光纤4的长度为5～6m，在1530nm处的吸收系数为6.3dB\/m；

该混合放大器的第二级为拉曼光纤放大器，经过第一级放大器放大后的信号光从光纤环形器5的第二端进入、第三端输出，进入逆色散光纤6；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7的反射端（此两个合波器的反射端是直接熔接的），进入逆色散光纤6，构成反向泵浦方式；

逆色散光纤6长度为4～6km；例如5km，色散补偿系数为-40～-45ps\/nm.km，在1550nm处的衰减系数为0.23dB\/km；有效面积为32平方微米；截止波长为1333nm，拉曼增益系数1.3W^{-1<\/sup>\/km；}

逆色散光纤6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。}

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

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