[发明专利]光纤放大器

说明书

本发明涉及光纤放大器。

本发明的一个目的是提供一个用于放大近似1532nm波长信号的有效光纤放大器。

掺入铒Er的纤维当用514.5nm的Ar⁺离子激光激励时，适用于这样的放大器。

作为一个放大器运行，该纤维受工作在514.5nm的Ar⁺离子激光来激励，以便将Er离子转换到一个亚稳态能级。如果激励能量足以转换大大超过50%的Er离子，在同一纤维中传播的近似1532nm波长的一个信号束将获得增量。理想的是所有的激励能量都应转换成有用的信号增量。但是，由于存在于亚稳态的离子吸收激励光子，这相激励光的激发态吸收消耗了激励能并造成额外损失过程，此过程并不对信号增量有贡献，因而大大地减小了放大器激励效率。放大器激励效率的测量是激发态吸收横截面与基态吸收横截面的比率，δESA/δGSA。这个比率越上，纤维在具体激发滤长的效率越高。

光纤的SiO₂芯子一般用氧化锗（GeO₂）掺杂来改进芯子材料的折射指数。具有这样芯子的纤维在用Er共掺杂后，当用500nm左右的波长来激励时，表现出不能接受地高的δESA与δGSA的比率。我们已发现，在一个掺有Er的SiO₂芯子里用氧化铝（Al₂O₃）作为折指数改进掺杂剂，对于激励波长在500nm左右的纤维来说可以提供一大大降低的δESA与δGSA比率。

作为改进折射指数的掺杂剂，Al₂O₃的使用有另外的优点，即可以通过用-Al盐和-Er盐的溶液来对芯子掺杂在同一步骤中引入两个掺杂剂的方法来简化此纤维的制造。

本发明提供Ar⁺离子激光激励的光纤放大器，该放大器包括有掺铒的光钎、Ar⁺离子泵浦源、将所述泵浦源和载有待放大信号的信号光纤连接到所述掺铒光纤一端的光连接装置，所述光纤的芯子是用-Al盐和Er盐溶液来掺杂的溶液。

为了使本发明可以被很好理解，只用举例的方式给出一个实施例，通过参考附图来描述，在这个图中：

图1以图解形式显示了Al⁺离子激励光纤放大器;

图2是掺杂Al₂O₃的预制棒的折射指数分布图。

图3图示了掺杂Al₂O₃及GeO₂的纤维在共掺杂Er时的损失光谱。

图4图示了掺杂Al₂O₃及GeO₂的纤维共掺杂Er时的荧光光谱。

首先参看图1，显示的是一个光纤放大器10（它可以用作功率放大器，串联式放大器或前置放大器）来放大近似1532nm的信号。这个放大器10由一个Al₂O₃-Er共掺杂纤维12构成，此纤维经一个双色纤维耦合器16在514.5nm受到一个Ar⁺离子激光14的激励。

纤维12是用公知MCVD技术的扩展的溶液掺杂技术制成的。一个或我个一般的包层（典型的是SiO₂P₂O₅/F玻璃）首先在一个放在车床内的基底管的内表面沉积，接着，SiO₂芯层在减低的温度下沉积形成部分烧结的多孔炭黑。然后，通过以车床上移动已形成的管道并把芯层浸在铝盐和Er盐的水溶液或酒精溶液中，Al₂O₃和Er掺杂剂被引入以便确保多孔炭黑的饱和。这个管子被再次放入车床，芯层被干燥，熔融并且管子塌缩。以这样形成的预制棒拉出的光纤维是常规的。

需要能获取高纯度的并且易溶于水或酒精的铝盐。AlCl₃的六水合物是适宜的一个材料，它易获得99.99955的纯度且易溶解。ErCl₃六水合物是较佳的Er盐。

图2显示的是用以上技术制成的一个典型的预制棒的折射指数分布图。这个分布图是一个阶跃分布图的很好的近似值，显示了在芯子中掺入氧化铝的相容性。