專利名稱：Wdm多模泵浦光注入高功率光纖放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包層泵浦光纖放大器，具體地說，涉及一種采用WDM多模泵浦光注入的 包層泵浦鉺"H髙功率光纖放大器。
背景技術(shù)：
FTTH是寬帶接入的最，擇這一點(diǎn)是無疑的，然而在具體的推行過程中卻遇到各種各樣 的問題，系統(tǒng)成本居髙不下就是其中之一，如何盡可能地降低系統(tǒng)設(shè)備的成本一直是系統(tǒng)制 造商們不槲努力的方向。在，信和光纖CATV系統(tǒng)中，光纖功率放大器用以補(bǔ)償光分路器、 傳輸光纖及連接器的辦，是針系統(tǒng)中不可缺少的光學(xué)部件之一。目前，常規(guī)光纖功率放 大器(EDFA)的飽和輸出功率在+23dBm左右，若系統(tǒng)只考慮光分路器的損耗，且用戶端接收 機(jī)接收靈icS保證在-3dBm時(shí)，則單臺(tái)常規(guī)+23dBm EDFA產(chǎn)品可以支持256個(gè)用戶，這個(gè)數(shù) 量只相當(dāng)于國內(nèi)大中城市內(nèi)的一個(gè)小規(guī)模社區(qū)的用戶數(shù)。如果是較大規(guī)模的社區(qū)，那么必須 使用多臺(tái)常規(guī)EDFA產(chǎn)品，勢(shì)必增加系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用及最終用戶的消費(fèi)成本。
新近的髙功率光纖放大器采用多模雙包層泵浦技術(shù)，放大器采用鐿/鉺共摻雙包層光纖 為增益介質(zhì)。雙包層泵浦髙功率光放的主要優(yōu)點(diǎn)如下1)與單模纖芯泵浦技術(shù)相比，多模 包層泵自術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，采用多模包層泵MS術(shù)，是將泵浦光輸入至橫截面數(shù)百倍至 數(shù)千倍于單模光纖的多模雙包層光纖之中，因此，同樣的輸入光密度，多模包層泵浦可以允
許數(shù)百倍至數(shù)千倍于胃泵浦的輸入，從而容易實(shí)現(xiàn)光纖放大器的大功率^大功率輸出-2)光學(xué)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。3)大功率多模泵皿光器功率大，成本低，壽命長(zhǎng)，使泵浦整體成本大 幅度降低。
高功率光纖放大器飽和輸出功率在+30dBm以上,其在同等條件下至少相當(dāng)于4-5臺(tái)常規(guī)
的飽和輸出功率為+23dBm EDFA產(chǎn)品。單臺(tái)高功率光纖放大器至少支持100(M300位用戶， 而其成本只相當(dāng)采用常規(guī)EDFA產(chǎn)品的6(^ 7096,另外其維護(hù)成本低、安裝尺寸小、可靠性 高，點(diǎn)，為系統(tǒng)制造商、運(yùn)營商降低FTTH寬帶接入系統(tǒng)硬件成本，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶 來極大的競(jìng)，勢(shì)，隨著FTTH的發(fā)展，髙功率光纖放大器也將得到廣泛應(yīng)用。目前的多模包層泵浦髙功率放大器一般是基于光^路器的泵浦光注入技術(shù)，對(duì)于大功 率光纖激光器來講，這種方式可以說是很好的選擇；但在用于出纖功率并不是非常大的光纖 放大器時(shí)，采用單路泵浦光注入的WDM (波分復(fù)用)就能滿足需要。采用介質(zhì)膜濾波片WDM 的泵浦光輸入方法在EDFA中也有，但不如采用^^光纖WDM的普遍，這主要是因?yàn)閱文９?纖WDM比介質(zhì)膜,片WDM更穩(wěn)定且制做工藝簡(jiǎn)單，價(jià),宜，然而在包層泵浦鉺鐿共摻光 纖放大器中情況則相反，多模光纖合波器的制做工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，直接影響到整個(gè)光纖 放大器的成本。本發(fā)明針對(duì)多模包層泵浦髙功率放大器的特殊要求，采用了一種多模/單模 混合結(jié)構(gòu)的反射型WDM實(shí)現(xiàn)多模泵浦光注入，可望有效降低髙功率光纖放大器的成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是,一種WDM多,浦光注入髙功率光纖放大器，通過采用新的泵浦合 波技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)高功率光纖放大器優(yōu)良特性的基礎(chǔ)上，有效降低整個(gè)高功率光纖放大器的成 本。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種WDM多^浦光注入高功率光纖放大器，它依次包 括輸入端隔離器3、串接標(biāo)準(zhǔn)單模光纖IO、雙包層光纖l、三端口TOM器件2、串接標(biāo)準(zhǔn)單 模光纖IO、輸出端隔離器4，其特征在于-在雙包層光纖1和輸出端隔離器4之間串接的JtH端口的多^/M混合WDM器件2; 三端口的多^/胃混合WDM器件依次由多模雙芯準(zhǔn)直器7、介質(zhì)濾波片6和標(biāo)準(zhǔn)，單芯準(zhǔn) 直器8三部分構(gòu)成，多模雙芯準(zhǔn)直器7中包含雙包層光纖1和大截面多模光纖9，大截面多 模光纖9連接泵繊光器輸出端，雙包層光纖1和大截面多模光纖9的光路通過介質(zhì)濾波片 6反射連接，標(biāo)準(zhǔn),單芯準(zhǔn)直器8中的M光纖10 Ma介質(zhì)濾波片6與雙包層光纖1完成 光學(xué)連接，^光纖10另一端與輸出隔離器4的輸A^接；輸入端隔離器3的輸出標(biāo)準(zhǔn)單 模光纖10與雙包層光纖1之間通過光^f^接頭5連接；或者，在輸入端隔離器3輸出與雙包層光纖1之間串接的是三端口的多^/單?；旌蟇DM 器件2;三端口的多^/^m混合WDM器件依次由標(biāo)準(zhǔn)^m單芯準(zhǔn)直器8、介質(zhì)，片6和多 模雙芯準(zhǔn)直器7三部分構(gòu)成，多模雙芯準(zhǔn)直器7中包含雙包層光纖1和大截面多模光纖9, 大截面多模光纖9連接泵繊光器輸出端，雙包層光纖1和大截面多模光纖9的光路通過介 質(zhì)^M片6反射連接，標(biāo)準(zhǔn)^單芯準(zhǔn)直器8中的^光纖10皿介質(zhì)^M片6與雙包層 光纖1完成光學(xué)連接，M光纖10另一端與輸入隔離器4的輸出連接；雙包層光纖1與標(biāo) 準(zhǔn)單模光纖10之間通過光^B^接頭5連接。如上所述的TOM多模泵浦光注入高功率光纖放大器，其特征在于 所述的多模雙芯準(zhǔn)直器7中鉺鐿雙包層光纖帶有外包層，大截面多模光纖除去了外包 層。鉺鐿雙包層光纖帶上外包層而多模光纖去除外包層，使兩光纖纖芯距離比都去除外包層 的要大，可以避免泵皿光器(大截面多模光纖) 一端回波，同時(shí)又比都保留外包層的纖芯 距離要小，不致過多的加大多模雙芯準(zhǔn)直器7的孔徑角。本實(shí)用新型的基本原理是① 、將目前高功率包層泵浦光纖放大器中實(shí)現(xiàn)泵浦光注入采用的多模光纖合波器 (Bundle)用一個(gè)3端口的多m/M混合WDMl^替換，實(shí)M過反射型WDM的多模光注入。② 、3端口的多W單?；旌蟇DM器件由多模雙芯準(zhǔn)直器，標(biāo)準(zhǔn)單模單芯準(zhǔn)直器和介質(zhì)濾 波片三部分構(gòu)成。③ 、多模雙芯準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)充分考慮到了多皿浦光經(jīng)準(zhǔn)直皿后反射至鉺鐿雙包層光 纖的多模光斑尺寸與光纖截面尺寸的關(guān)系，為避免泵皿光器一端回波，采取適當(dāng)增加纖芯
距離的結(jié)構(gòu)。具體地采用了帶外包層(0>250um)的鉺鐿雙包層光纖和除去外包層的大截面多模光纖C0125um)。④、考慮到泵浦光功胃大的原因，WDM設(shè)計(jì)成導(dǎo)熱高效的封裝結(jié)構(gòu)并采用導(dǎo)熱良好的 材料。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主要由鉺鐿摻雜雙包層光纖1、多模/^混合WDM 2、輸入/輸出光 隔離器3/4、輸入/輸出^m光纖10組成；多m/M混合WDM 2包括大截面多模光^l鐿 摻雜雙包層光纖雙芯準(zhǔn)直器，介質(zhì)膜濾波片和M單芯光纖準(zhǔn)直器三部分；泵浦光經(jīng)多模光 纖9輸入；結(jié)構(gòu)中多^/#^混合WDM 2可以前置^^鐿摻雜雙包層光纖1也可后置以實(shí)現(xiàn) 前向或反向的泵浦。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果(D^用反射型WDM的多模泵浦光注入，降低了髙功率包層泵浦光纖放大器中關(guān)鍵器件的 制作難度，從而降低了包層泵浦光纖放大器的成本；②由于WDM的^m耦合損耗較低，比采用多模光^波器的結(jié)構(gòu)少了雙包層光，錐單 模雌區(qū)和雙包層光^ 鐿雙包層光^^頭三個(gè)弓l入損耗的因素，因此，由輸入信號(hào)至 增益介質(zhì)之間引入的插入損耗較低。鵬特殊的多^/賴混合WDM靴中，采用了帶做包層的鉺鐿雙包層尾纖和不帶保 護(hù)包層的多模光^lj作雙芯插針結(jié)構(gòu)，,決了泵繊出端的回波問題，又保護(hù)了鉺鐿雙包 層光纖的多模波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。


圖H有的多模包層泵浦超高功率放大器光路結(jié)構(gòu)；圖2""本發(fā)明實(shí)施例1的光路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3Hi圖2中WDM結(jié)構(gòu)示意圖；圖4Hi圖3中多模雙芯準(zhǔn)直器7的結(jié)構(gòu)示意圖5~^圖3中的單模單芯準(zhǔn)直器8的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6""本發(fā)明實(shí)施例2的光路結(jié)構(gòu)示意圖。其中H鐿摻雜雙包層光纖；l.H護(hù)層；1.2—外包覆層；1.3—內(nèi)包覆層；1. 4—單模波導(dǎo)； 2—多^/單模混合WDM器件；3"^入端隔離器； 4,出端隔離器；6""^質(zhì)膜濾波片；7— 多模雙芯準(zhǔn)直器；7. 1—多模雙芯插針套管；8— 單模單芯準(zhǔn)直器；8. 1^^模單芯插針套管；9"大截面多模光纖；9. l一多模光賴覆層；9. 2—多模纖芯； 10-標(biāo)準(zhǔn)單模光纖；10. 1—單模光纖包覆層；10. 2—單模纖芯；1H浦光； d號(hào)光； 13—多模光纖合波器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明。包層泵浦鉺鐿，光纖放大器是近些年發(fā)展的一種高功率光纖放大器，現(xiàn)在的包層泵浦鉺鐿共摻光纖放大器S^:多模光^^波器13實(shí),浦光注入，如圖-1,圖中9為用于輸入泵浦光的大截面多模光纖。本實(shí)用新型采用一種基于介質(zhì)膜濾波片的多^/單?；旌辖Y(jié)構(gòu)多模WDM將泵浦光輸入到鉺鐿共摻光纖中，同時(shí)實(shí)現(xiàn)單模信號(hào)光的傳輸，見圖-2。圖-3為多^/^混合結(jié)構(gòu)WDM器件的工作原理，泵皿光能量11經(jīng)大截面多模光纖9 和準(zhǔn)JUt^射到介質(zhì)微片6上，6為一個(gè)910 980nm反射/1500 1610nm艦的介質(zhì)濾波片， 泵浦光11 (915~976咖)被反射并經(jīng)準(zhǔn);tm到雙芯準(zhǔn)直器的鉺鐿共摻光纖1的端面，雙芯 準(zhǔn)直器光纖端面結(jié)構(gòu)見圖-4。由于大截面多模光纖9的數(shù)值孔徑為0.22,多模導(dǎo)光區(qū)截面尺 寸0105um;而^f鐿，雙包層光纖1的數(shù)值孔徑大于0.4，第一包層區(qū)截面的多邊形對(duì)邊 距離大于125um,因此由多模光纖9的入射泵浦光,低損皿耦合到鉺鐿共摻光纖1的第一包層即多模波導(dǎo)中。參見圖-4。多模雙芯準(zhǔn)直器7與普通^光纖雙芯準(zhǔn)直器的不同之處在于，鉺鐿共摻雙 包層光纖1的玻璃介質(zhì)1. 3 (內(nèi)包覆層1.3)為非圓皿面，直接采用鉺鐿^#光纖1的玻 璃介質(zhì)(1.3和其內(nèi)包含的1.4)和多模光纖的玻璃介質(zhì)(9.1和其內(nèi)包含的9. 2)制作雙芯 準(zhǔn)直器有結(jié)構(gòu)不確定因素；另一方面，如果兩纖芯的橫向距離過小，來至多模光纖9的大截 面光束經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)再aA鉺鐿，雙包層光纖1時(shí)容易部分射回到多模光纖9中，影響泵浦 激光器的穩(wěn)定性，因jfc^里采用帶保護(hù)層的l^鐿共摻雙包層光纖(截面O250um)和沒有保 護(hù)層的自多模光纖(截面。125um)制作多模雙芯準(zhǔn)直器7，多模雙芯準(zhǔn)直器光纖端面結(jié)構(gòu)見 圖_4。圖-6為采用WDM多觀浦光注入的鉺"^l高功率光纖放大器的另一種結(jié)構(gòu)，即正向泵浦 結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1、一種WDM多模泵浦光注入高功率光纖放大器，它依次包括輸入端隔離器(3)、串接標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(10)、雙包層光纖(1)、三端口WDM器件(2)、串接標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(10)、輸出端隔離器(4)，其特征在于在雙包層光纖(1)和輸出端隔離器(4)之間串接的是三端口的多模/單?；旌蟇DM器件(2)；三端口的多模/單模混合WDM器件依次由多模雙芯準(zhǔn)直器(7)、介質(zhì)濾波片(6)和標(biāo)準(zhǔn)單模單芯準(zhǔn)直器(8)三部分構(gòu)成，多模雙芯準(zhǔn)直器(7)中包含雙包層光纖(1)和大截面多模光纖(9)，大截面多模光纖(9)連接泵浦激光器輸出端，雙包層光纖(1)和大截面多模光纖(9)的光路通過介質(zhì)濾波片(6)反射連接，標(biāo)準(zhǔn)單模單芯準(zhǔn)直器(8)中的單模光纖(10)透過介質(zhì)濾波片(6)與雙包層光纖(1)完成光學(xué)連接，單模光纖(10)另一端與輸出隔離器(4)的輸入連接；標(biāo)準(zhǔn)單模光纖(10)與雙包層光纖(1)之間通過光纖熔接接頭(5)連接。
2、 她鞭求1臓的WDM多駭浦光^A頓率微駄器，^tffi在于皿的多MlS i^器(7)中鉺^Ki^M3t^^^M， :^^面多^f^去了^M。
3、 一種麗多線浦光^A高功率光纖駄器，它依次包繊A^隔離器(3)、串接標(biāo) 準(zhǔn)Wfe纖(10)、雙腿光纖(1)、三端口WDM器件(2)、串接標(biāo)準(zhǔn)^t纖(10)、輸出端 隔離器(4)， ^ffi在于^fit^隔離器(3)與雙^M光纖(1)之間串接的是3端口的多粉i^i合WDM1^ (2); 3端口的多粉^i合WDMl^次由標(biāo)準(zhǔn)J^^S5ta器(8)、介M^&^ (6)和 多微^)M器(7)三部分構(gòu)成；標(biāo)準(zhǔn)#^繊直器(8)中的JWm (10)彌A^隔 離器(3) 9tlir出^;多^RS)tl[器(7)中包含雙^M^fF (1)和;M8面多^f (9)，:Mi面多^f (9) ^^^fc)fe^出端，雙儲(chǔ)微(i)和:Mi面多^f (9)的光 路M:介M^;t (6) Ml^;雙^M光纖(i) ^fe準(zhǔn)^t^ (io)之間M:^IF^齢(5)連接。
4、 ifl^J要求3雕的TOM多觀浦光^A頓率辦駄器，^ffi在于)^的多m^^t器(7)中^KS^M^f^1^, ;^ 面多^^去了夕,。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種WDM多模泵浦光注入高功率光纖放大器，結(jié)構(gòu)主要由鉺鐿摻雜雙包層光纖1、多模/單?；旌蟇DM2、輸入/輸出光隔離器3/4、輸入/輸出單模光纖10組成；多模/單?；旌蟇DM2包括大截面多模光纖-鉺鐿摻雜雙包層光纖雙芯準(zhǔn)直器，介質(zhì)膜濾波片和單模單芯光纖準(zhǔn)直器三部分；泵浦光經(jīng)多模光纖9輸入；結(jié)構(gòu)中多模/單模混合WDM2可以前置于鉺鐿摻雜雙包層光纖1也可后置以實(shí)現(xiàn)前向或反向的泵浦。本實(shí)用新型采用反射型WDM多模泵浦光注入的方法，而不是目前常用的多端多模光纖合波器的泵浦光注入方法，使制作工藝大大簡(jiǎn)化，可顯著降低高功率光纖放大器光模塊的成本。
文檔編號(hào)G02F1/39GK201035288SQ200620097649
公開日2008年3月12日 申請(qǐng)日期2006年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月5日
發(fā)明者付成鵬, 傅焰峰, 吳克宇, 勇 羅, 浩 范, 浩 龍 申請(qǐng)人:武漢光迅科技股份有限公司