[发明专利]增益均衡器、带有增益均衡器的准直仪和增益均衡器的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及增益均衡器，更具体地说，本发明涉及用于补偿光学放大器增益的波长依赖性的增益均衡器、配有增益均衡器的准直仪以及制造增益均衡器的方法。其中光学放大器例如为掺铒(Er)光学放大器(EDFA)或半导体光学放大器。

背景技术

WDM(波长分割多路转换器)传输系统是实现大容量光学通信系统的一种技术。WDM传输系统通过单一光纤对分成多路的不同波长的多路光学信号进行传输。具有把掺有稀土光纤作为放大介质的光纤放大器可同时增强不同波长的光。通过WDM传输系统实现长距离、大容量光学通信系统需要如光纤放大器的光学放大器，该放大器对多路光学信号进行增强。

已经开发出一些掺铒光纤放大器(EDFAs)作为光纤放大器，因为其具有较宽增益波长带，已投入实际应用。由铒离子的受激发射的发射强度随着波长而变化，于是EDFA的增益具有波长依赖性。因此，从EDFA输出的多路光学信号强度从一个波长变化到另一个波长。

当EDFA用在WDM传输系统中时，特别是在级联多个EDFAs中，增益波长依赖性在积聚。此时，通过多路器把多路光学信号根据波长分成多路，各个波长的光学信号由在接收侧的不同接收器来接收，如果光学信号的强度随着波长不同而不同，那么就出现了问题，即在波长中间出现干扰，以及在各个接收器的光接收标准设定上的困难。

因此，在连接有多个EDFAs的WDM传输系统中，要通过增益均衡器来补偿每个EDFA增益的波长依赖性。

已知增益均衡器是光纤布拉格光栅型(FBG)、校准器型、Mach-Zehnder型、光纤耦合器型和绝缘多路器型。在这些系统中，FGB系统和校准器系统已经部分投入实际应用，或者预期在工业上利用。

如图1A所示，EDFA的增益光谱具有两个峰值特性。因此，通过在EDFA的增益光谱上加上耗损光谱，增益均衡器用来补偿增益依赖性。耗损光谱被分离成一组峰值。一组光学过滤片(负过滤片)#1到#3与图1B所示的WDM传输系统结合，其中光学过滤片#1到#3具有对应于分别包括分离的峰值的波长带(下面称“反射带”)。因此，由负过滤片#1到#3的耗损光谱的组合耗损光谱(见图1C实线)放在图1A中的增益光谱上。结果，如图1D所示，EDFA增益光谱被修平了。

如图2所示，负过滤片需要具有下面特性：

(1)它们应具有窄反射带。例如，反射带应等于或窄于100nm。

(2)它们应在反射带具有理想的透射率(即大约50到80％的透射率)。

(3)它们应在透射带(除反射带外的波长带)没有脉动波纹，透射带的透射率应接近100％。

需要特性(1)和(2)来修平EDFA的增益光谱。需要特性(3)来避免多路光学信号强度在波长带中减弱，在该波长带不需要把耗损光谱放在增益光谱上。当多个EDFAs连接到增益均衡器时，特别要考虑需要的条件。

FBG增益均衡器在OPTRONICS(1998)第5号第138-143页以及在第平11-119030号的日本未审查专利公开文本中披露过。校准器型增益均衡器在公开号为2000-82858、平9-289349和平9-18416的日本未审查专利公开文本中披露过。

然而，传统FBG型增益均衡器的光学特性具有温度依赖性。构成核心的掺锗(Ge)石英的折射率和光纤的长度取决于温度。这样，FGB型增益均衡器随着温度变化而具有中心波长的不可忽略的偏差。中心波长的偏差应在某种方式上得到补偿。

当厚度为几mm的相对较厚校准器板用在校准器型增益均衡器时，因为校准器板体积随着温度而变化，所有校准器型增益均衡器的光学特性具有温度依赖性。于是，在校准器型增益均衡器中，中心波长也随着温度变化具有不可忽视的偏差。为了消除增益均衡器的温度依赖性。在日本未审查专利公开文本2000-82858中披露的现有技术中采用了纤维光栅或绝缘多层过滤片，以补偿脉动波纹成分，该脉动波纹成分为修平增益的耗损波长特性和由校准器过滤片产生的耗损波长特性之间的差别之处。

校准器型增益均衡器必须满足后面提到的在相对透明膜之间的空腔尺寸设定成λ/2整数倍，方式是负过滤片具有较窄的反射带，相对透明膜的平面度或平直度应该设定非常精确。这样就很难制造负过滤片。

发明内容

因此，本发明的目的是提供这样的增益均衡器，该增益均衡器可通过减少随着温度变化在中心波长产生的偏差，而充分修平光学放大器的增益光谱，于是提高了再生产性和大规模生产率。