[发明专利]一种功率箝制增益可控的掺铒光纤放大器

说明书

本发明公开一种功率箝制增益可控的掺铒光纤放大器，包括第一隔离器、第一分光器、第一复用器、第一掺铒光纤、第二复用器、第二掺铒光纤、第二隔离器、第二分光器、控制器、第一光检测器和第二光检测器，本发明解决现有技术中噪声系数大和增益平坦度差的技术问题。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种功率箝制增益可控的掺铒光纤放大器。

背景技术

掺铒光纤放大器的基本原理是利用掺铒光纤中的Er3+离子在泵浦光的激发下形成粒子数反转，在信号光的诱导下实现受激辐射光放大。泵浦源通常采用980nm和1480nm的激光。Er3+离子的亚稳态和基态具有一定的宽度，使EDFA的放大效应具有一定波长范围，其典型值在1530—1570nm。

然而，Er3+离子处于亚稳态时，除了发生受激辐射和受激吸收以外，还要产生自发辐射，即Er3+离子在亚稳态上暂短停留还没有机会与光子相互作用，就会自发地从亚稳态跃迁到基态并发射出1550nm波段的光子，这种光子与信号光不同，它构成EDFA的噪声。在实际系统中，由于自发辐射和光噪声的存在，掺铒光纤放大器不仅仅传播和放大信号光，同时也放大了自发辐射，这种在光纤中传播并放大的非信号光叫做ASE光。

虽然ASE的功率很小，但是它覆盖的频率很宽，会消耗一部分的泵浦功率，而且有两个传播方向(正向和反向)以至于影响信号的放大倍数。尤其是反向传输的ASE光经过反向的放大之后，传到掺铒光纤放大器的输入端时已经相当大了，而此时的信号光则很弱，这样就会直接导致噪声系数和信号增益的恶化。

随着通信技术的不断发展，宽带和高速的通信越来越受到社会的广泛关注。尤其光通信领域的DWDM(密集波分复用)带来的巨大潜在宽带，宽带传输倍受人瞩目。自掺铒光纤放大器商用以来，它毫无疑问在全光通信中起着至关重要的作用。它在1.55um波段的掺铒光纤放大器(EDFA)可以有效地补偿光纤传输损耗和分路损耗。然而，由于EDFA本身存在着增益不平坦性和均匀饱和的增益展宽特性，这种功率差异沿着传输路径逐渐积累，会造成某些信号功率高度集中，引起光纤非线性效应(如：自相位调制SPM，交叉相位调制XPM等)，而某些信道功率过小，超出接收机灵敏度范围。因此，信道功率的不均衡最终会严重恶化系统的性能。在信号放大过程中会出现信道间功率不均衡的现象。

为了解决这一问题，人们提出了多种利用掺铒光纤放大器实现功率箝制的技术方案，使功率不同的信号经过放大后输出功率相同。其中，Oliver C.Graydon等提出一种插入差异损耗的机制来实现功率箝制，结构比较简单。但是，该方案采用绕成一定直径的光纤圈来实现对泵浦光和信号光的差异损耗，可靠性较差。

传统的单段式掺铒光纤放大器光路：信号光和泵浦光通过耦合器耦合进入掺铒光纤，掺铒光纤的长度一般通过理论建模在给定的泵浦效率下达到最大化。由于掺铒光纤放大器中同时存在着受激辐射和自发辐射，自发辐射在传播的过程中被不断地放大，到输出端时会成为明显的噪声，从而影响输出信号的信噪比。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率箝制增益可控的掺铒光纤放大器，解决现有技术中噪声系数大和增益平坦度差的技术问题；

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种功率箝制增益可控的掺铒光纤放大器，包括第一隔离器、第一分光器、第一复用器、第一掺铒光纤、第二复用器、第二掺铒光纤、第二隔离器、第二分光器、控制器、第一光检测器和第二光检测器；

所述输入光信号经过第一隔离器、第一分光器和第一复用器进入第一掺铒光纤，所述第一光检测器的输入端接第一分光器的输出端；

所述控制器的输入端分别连接第一光探测器和第二光探测器，所述控制器的输出端经泵浦激光器连接第一复用器的输入端；

所述第一掺铒光纤的输出端连接第二复用器，所述第二复用器的输出端连接第二掺铒光纤；