CN101145852A - 用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器 - Google Patents
用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器 Download PDFInfo
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Abstract
一种光通讯技术领域的用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器，包括：可调谐激光器、第一掺铒光纤放大器、第一耦合器、第二掺铒光纤放大器、第一衰减器、第二耦合器、光谱分析仪、光纤布里渊环形激光器、第二衰减器、第一单模光纤，连接关系为：可调谐激光器通过第一掺铒光纤放大器与第一耦合器相连，第一耦合器10％端与第二掺铒光纤放大器相连，第二掺铒光纤放大器通过第一衰减器、第二耦合器与第一单模光纤相连，第一耦合器90％端与光纤布里渊环形激光器相连，光纤布里渊环形激光器另一端经过第二衰减器、第一单模光纤与第二耦合器相连，第二耦合器的10％端与光谱分析仪相连。本发明可以缩短第一单模光纤长度，提高可用泵浦功率和增益。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种光通讯技术领域的装置，具体是一种用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器。
背景技术
随着未来因特网数据传输带宽需求的加速增长，现在的网络由于受光电转换受电信号处理速度的限制，通信速率难以进一步提高，将难以满足数据传输带宽增长的需求，发展全光网络势在必行。随着掺铒光纤放大器(EDFA)的产生和广泛应用，信号在光纤中的传输过程不再需要光电转换，已实现全光化。而且随着密集波分复用***(DWDM)技术的成熟主干网的容量和通讯速率也不断提升。但是，发展全光网络的瓶颈目前在于缺少应用在光网络节点的全光路由器。目前在光节点进行的信息处理，例如光分插复用(OADM)、光交叉连接(OXC)都是在交换的过程是以光的形式存在的，而控制部分是通过电路或者机械的形式实现的，并非真正的全光网络。而光路由器的关键部件就是光缓存器。近两年的研究表明光纤布里渊放大器(FBA)可以实现光缓存功能。而以往的光纤布里渊放大器都是长光纤低泵浦功率的，所得到的增益较低，由于缓存性能和放大器的增益成正比，这会导致缓存器的性能较低。
经对现有技术文献的检索发现，AT&T贝尔实验室的N.A.Olsson和P.van derZiel发表论文“Cancellation of fiber loss by semiconductor laser pumpedBrillouin amplification at 1.5 μ m(用半导体激光泵浦的布里渊放大1.5μm信号来补偿光纤损耗)”，Appl.Phys.Lett.，vol.43，NO.20，MAY 1986(1986年5月发表于美国物理联合会应用物理快报)，该文献报道了通过布里渊放大可以补偿光纤损耗，即利用非线性布里渊放大的原理，给信号光提供一定的增益，用来抵销其由于在光纤终传输产生的损耗。但是该结构的放大器采用了37.5km长的光纤，布里渊阈值只有6mw，考虑光纤损耗在内对-17dBm的信号光一共只获得了16dB的增益。而且由于其低阈值的特点，自发布里渊放大噪声相当严重，低增益高噪声，这在放大器的应用中是非常不利的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器，使其缩短光纤长度使布里渊阈值大大提高，可用的泵浦功率相应大大增加，而且信号不容易进入增益饱和区，可以获得较大增益和较低的噪声指数，从而解决增益低噪声高的这两个传统光纤布里渊放大器中的问题，更重要的是增益的提高还可以相应增强其做慢光缓存器时的延迟性能。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：可调谐激光器、第一掺铒光纤放大器、第一90:10耦合器、第二掺铒光纤放大器、第一可调衰减器、第二90:10耦合器、光谱分析仪(OSA)、光纤布里渊环形激光器、第二可调衰减器、第一单模光纤，可调谐激光器与第一掺铒光纤放大器输入端相连，然后第一掺铒光纤放大器输出端与第一90:10耦合器输入端相连，并经第一90:10耦合器分为两路：一路为第一90:10耦合器的10％端与第二掺铒光纤放大器输入端相连，第二掺铒光纤放大器输出端与第一可调衰减器一端相连，第一可调衰减器另一端与第二90:10耦合器的90％端相连，第二90:10耦合器的公共端与第一单模光纤一端相连；另外一路是第一90:10耦合器的90％端与光纤布里渊环形激光器输入端相连，光纤布里渊环形激光器的输出端经过第二可调衰减器与第一单模光纤一端相连，第一单模光纤另一端与第二90:10耦合器的输入端相连，第二90:10耦合器的10％端与光谱分析仪相连。
所述光纤布里渊环形激光器，包括：环行器、偏振控制器、第二单模光纤、第一光隔离器、第二光隔离器、第三掺铒光纤放大器、第三90:10耦合器，环行器有三个端口，其中环行器的一个端口与第一90:10耦合器的90％端相连，环行器的另一个端口与偏振控制器一端相连，偏振控制器另一端与第二单模光纤相连，光环行器的第三个端口与第一光隔离器的一个端口相连，第一光隔离器的另一个端口与第三掺铒光纤放大器输入端相连，第三掺铒光纤放大器输出端与第三90:10耦合器的公共端相连，第三90:10耦合器的90％端口与第二光隔离器的一个端口相连，第二光隔离器的另一个端口与第二单模光纤相连，第三90:10耦合器的10％端与第二可调衰减器相连。
所述第一单模光纤，其长度为100m-5000m，长度越短，泵浦功率越高。
所述第一单模光纤，是G652单模光纤、G653色散位移光纤、G655非零色散位移光纤、色散补偿光纤、色散渐减光纤、高非线性光纤、硫化物光纤、掺稀土离子光纤其中之一。
所述第二单模光纤，其长度为12.5m。
本发明工作时，可调谐激光器出射的激光经第一掺铒光纤放大器放大后，经第一90:10耦合器分成10％端和90％端两路，其中10％一路被第二掺铒光纤放大器放大后经第二90:10耦合器的90％端进入第一单模光纤作为布里渊放大器的泵浦光，第一90:10耦合器的90％一路经环行器的端口a到端口b，然后进入第二单模光纤，在第二单模光纤中产生后向布里渊散射光，布里渊散射光经偏振控制器，然后经由环行器的端口b到端口c，然后依次通过第一光隔离器、第三掺铒光纤放大器、第三90∶10耦合器、第二光隔离器、第二单模光纤、偏振控制器，按此顺序不断循环振荡，形成的激光由第三90:10耦合器的10％端输出，然后经过第二可调衰减器进入第一单模光纤被放大，放大后的信号经第二90:10耦合器的10％端输出，最后由光谱分析仪测量。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明可以缩短第一单模光纤的长度，提高可用泵浦功率，同时提高了增益。如果使用的第一单模光纤的长度为600m，相对于现有使用37.5km光纤长度的技术方案，可以提高可用的泵浦功率到60mW以上，对布里渊激光器输出功率为-30dBm的信号，无论该信号光是连续光还是经过调制或编码后的带有信息的脉冲光，都可以能得到提高增益约20dB和低至4dB的噪声指数，而且由于信号增益和FBA缓存器的缓存时间成正比，从而可以提高缓存能力约20ns。而对于使用更短的第一单模光纤，如100m，则可以提高增益36dB。即使使用的第一单模光纤长度为5000m，也可以提高增益17dB。
附图说明
图1本发明结构示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本实施例包括：可调谐激光器1、第一掺铒光纤放大器2、第一90:10耦合器3、第二掺铒光纤放大器4、第一可调衰减器5、第二90:10耦合器6、光谱分析仪(OSA)7、光纤布里渊环形激光器17、第二可调衰减器15、第一单模光纤16，连接关系为：可调谐激光器1与第一掺铒光纤放大器2输入端相连，然后第一掺铒光纤放大器2输出端与第一90:10耦合器3输入端相连，并经第一90:10耦合器3分为两路：一路为第一90:10耦合器3的10％端与第二掺铒光纤放大器4输入端相连，第二掺铒光纤放大器4输出端与第一可调衰减器5一端相连，第一可调衰减器5另一端与第二90:10耦合器6的90％端相连，第二90:10耦合器6的公共端与第一单模光纤16一端相连；另外一路是第一90:10耦合器2的90％端与光纤布里渊环形激光器17输入端相连，光纤布里渊环形激光器17的输出端经过第二可调衰减器15与第一单模光纤16一端相连，第一单模光纤16另一端与第二90:10耦合器6的输入端相连，第二90:10耦合器6的10％端与光谱分析仪7相连。
所述光纤布里渊环形激光器17，包括：环行器8、偏振控制器9、第二单模光纤10、第一光隔离器12、第二光隔离器11、第三掺铒光纤放大器13、第三90:10耦合器14，环行器8有三个端口，其中，环形器8的一个端口a与第一90∶10耦合器2的90％端相连，环行器8的另一个端口b与偏振控制器9一端相连，偏振控制器9另一端与第二单模光纤10相连，光环行器8的第三个端口c与第一光隔离器12的一个端口d相连，第一光隔离器12的另一个端口e与第三掺铒光纤放大器13输入端相连，第三掺铒光纤放大器13输出端与第三90:10耦合器14的公共端相连，第三90:10耦合器14的90％端口与第二光隔离器11的一个端口f相连，第二光隔离器11的另一个端口g与第二单模光纤10相连，第三90:10耦合器14的10％端与第二可调衰减器15相连。
所述光纤布里渊环形激光器17，其输出功率为-36～2dBm。
所述第一单模光纤16，其长度为100m-5000m。
所述第一单模光纤16，是G652单模光纤、G653色散位移光纤、G655非零色散位移光纤、色散补偿光纤、色散渐减光纤、高非线性光纤、硫化物光纤、掺稀土离子光纤其中之一。
所述第二单模光纤10，其长度为12.5m。
所述光谱分析仪7，为EXFO光谱分析仪。
本实施例工作时，可调谐激光器1出射的激光经最大泵浦功率是160mw的第一掺铒光纤放大器2放大后，经第一90:10耦合器3分成90:10两路，其中10％一路被最大泵浦功率是2w的第二掺铒光纤放大器4放大后经第二90:10耦合器6的90％端进入第一单模光纤16作为本实施例装置的泵浦光，第一90:10耦合器3的90％一路经环行器8的端口a到端口b，然后进入第二单模光纤10，在第二单模光纤10中产生后向布里渊散射光，布里渊散射光经偏振控制器9，然后经由环行器8的端口b到端口c，然后依次通过第一光隔离器12、最大泵浦功率是140mw的第三掺铒光纤放大器13、第三90:10耦合器14、第二光隔离器11、第二单模光纤10、偏振控制器9，按此顺序不断循环振荡，形成的激光由第三90:10耦合器14的10％端输出，然后经过第二可调衰减器15进入第一单模光纤16被放大。放大后的信号经第二90:10耦合器6的10％端输出，最后由光谱分析仪7测量。
当第一单模光纤16的长度为600m时，光纤布里渊环形激光器17输出的信号功率分别在-36dBm、-25dBm、-17dBm、-7dBm、2dBm时，通过调节第二掺铒光纤放大器4或第一可调衰减器5控制可调谐激光器1的信号泵浦功率在16mw-120mw范围内逐渐增加，测量本实施例装置的增益和噪声指数，结果表明在同样的泵浦功率下，光纤布里渊环形激光器17的信号功率越小，可获得的增益越大。在光纤布里渊环形激光器17的信号功率为-36dBm时，泵浦功率为115mw时，信号获得高达49dB的增益，但是此时由于已在增益饱和区，自发布里渊放大噪声较大，所以噪声指数达到11dB，在此条件下可以获得的非饱和增益也有40dB，而此时噪声指数只有4dB。在布里渊激光器的信号功率为-17dBm时，获得24dB的非饱和增益和27dB的饱和增益，相比于对比文献，增益有近50％的提高(由16dB提高到了24dB)，提高了8dB，由于能提供更高的增益和低噪声指数，因此本实施例适合实际的光网络中应用。
当第一单模光纤16长度为100m时，相对于现有使用37.5km光纤长度的技术方案，最大可以提高增益36dB。
当第一单模光纤16长度为5000m时，相对于现有使用37.5km光纤长度的技术方案，最大可以提高增益17dB。
Claims (6)
1.一种用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器，包括：可调谐激光器、光谱分析仪，其特征在于，还包括：第一掺铒光纤放大器、第一90∶10耦合器、第二掺铒光纤放大器、第一可调衰减器、第二90∶10耦合器、光纤布里渊环形激光器、第二可调衰减器、第一单模光纤，可调谐激光器与第一掺铒光纤放大器输入端相连，第一掺铒光纤放大器输出端与第一90∶10耦合器输入端相连，并经第一90∶10耦合器分为两路：一路为第一90∶10耦合器的10％端与第二掺铒光纤放大器输入端相连，第二掺铒光纤放大器输出端与第一可调衰减器一端相连，第一可调衰减器另一端与第二90∶10耦合器的90％端相连，第二90∶10耦合器的公共端与第一单模光纤一端相连；另外一路是第一90∶10耦合器的90％端与光纤布里渊环形激光器输入端相连，光纤布里渊环形激光器的输出端经过第二可调衰减器与第一单模光纤一端相连，第一单模光纤另一端与第二90∶10耦合器的输入端相连，第二90∶10耦合器的10％端与光谱分析仪相连。
2.根据权利要求1所述的用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器，其特征是，所述光纤布里渊环形激光器，包括：环行器、偏振控制器、第二单模光纤、第一光隔离器、第二光隔离器、第三掺铒光纤放大器、第三90∶10耦合器，环行器有三个端口，其中环行器的一个端口与第一90∶10耦合器的90％端相连，环行器的另一个端口与偏振控制器一端相连，偏振控制器另一端与第二单模光纤相连，光环行器的第三个端口与第一光隔离器的一个端口相连，第一光隔离器的另一个端口与第三掺铒光纤放大器输入端相连，第三掺铒光纤放大器输出端与第三90∶10耦合器的公共端相连，第三90∶10耦合器的90％端口与第二光隔离器的一个端口相连，第二光隔离器的另一个端口与第二单模光纤相连，第三90∶10耦合器的10％端与第二可调衰减器相连。
3.根据权利要求1所述的用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器，其特征是，所述光纤布里渊环形激光器，其输出功率为-36～2dBm。
4.根据权利要求1所述的用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器，其特征是，所述第一单模光纤，其长度为100m-5000m。
5.根据权利要求1或4所述的用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器，其特征是，所述第一单模光纤，是G652单模光纤、G653色散位移光纤、G655非零色散位移光纤、色散补偿光纤、色散渐减光纤、高非线性光纤、硫化物光纤、掺稀土离子光纤其中之一。
6.根据权利要求1所述的用于全光缓存器的高功率光纤布里渊放大器，其特征是，所述第二单模光纤，其长度为12.5m。
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