專利名稱：拉曼放大器和光傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種拉曼放大器，其包括拉曼有源光纖和與所述的光纖可操作地連接的拉曼泵浦，拉曼泵浦包括多對發(fā)射偏振泵浦光的泵浦光源，每個光源產(chǎn)生一對相互正交的具有各自中心頻率的泵浦場，還包括一個與泵浦光源可操作地連接的泵浦場組合器，其適于將多對處于互相正交的偏振方向的泵浦場中的每一對耦合到所述光纖中。
本發(fā)明還涉及一個光傳輸系統(tǒng)，包括用于發(fā)射光信號的發(fā)射器單元；用于從發(fā)射器單元接收光信號的接收器單元；和用于在發(fā)射器單元和接收器單元之間傳播光信號的光傳輸鏈路。
本發(fā)明還涉及一種用于放大拉曼有源光纖中的光信號的方法，包括步驟(a)至少產(chǎn)生一對偏振方向相互正交的泵浦場，(b)在待放大的光信號傳播方向上經(jīng)所述拉曼有源光纖傳播所述至少一對泵浦場。
背景技術(shù)：
為了放大光傳輸系統(tǒng)中的光信號，受激拉曼放大得到廣泛地使用，該放大是一種非線性光學過程，其中強泵浦波入射到傳播一個或多個待放大的光信號的拉曼有源光纖中。在此文中，把一種特殊的放大技術(shù)稱作拉曼共泵浦(co-pumping)，其中待放大的光信號和拉曼泵浦波在連接光傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射器單元和接收器單元的光傳輸鏈路(例如光傳輸光纖)上在相同的方向上傳播。
為了實現(xiàn)有效的拉曼共泵浦，采用具有低相對強度噪聲(RIN)的泵浦光源，以下也稱作“泵浦”。具有可接受的RIN的泵浦光源通常由半導體二極管組成。這些二極管發(fā)射偏振光。為了消除偏振相關(guān)增益(PDG)的問題，普遍采用的方法包括對拉曼泵浦去偏振，拉曼泵浦包括通過利用多個在相同光波長下工作的二極管并將它們的各個發(fā)射光與偏振合束器(PBC)耦合的各個泵浦光源。但是，此方法存在下列缺陷當兩個正交的泵浦光發(fā)射——以下也稱作“泵浦場”——在頻域內(nèi)重疊時，來自正交泵浦場的產(chǎn)生的強度噪聲被引入到拉曼放大光信號上。
實驗上用光纖布拉格光柵(FBG)穩(wěn)定的二極管觀察到由上述重疊所導致的10dB的衰減。
現(xiàn)有技術(shù)的文獻US6,384,963披露了一種用于實現(xiàn)拉曼聯(lián)合泵浦的拉曼放大器，其中通過針對泵浦二極管的發(fā)射波長將這些二極管的頻譜相分離來避免這些正交泵浦場之間的所述重疊。如同從所述現(xiàn)有技術(shù)文獻中可以收集到的那樣，兩個二極管頻譜彼此分離對應的頻移Δv＝2.1THz。這樣的結(jié)果是泵浦中的一個在波分復用(WDM)傳輸系統(tǒng)的一些信道上產(chǎn)生拉曼增益，而其它的泵浦在所述系統(tǒng)的其它信道上產(chǎn)生拉曼增益。因此，系統(tǒng)中的大部分信道主要僅從兩個泵浦中的一個接收它們的拉曼增益，該兩個泵浦相互正交偏振，使得該光傳輸系統(tǒng)將呈現(xiàn)偏振相關(guān)增益(PDG)。
例如，在包括拉曼放大器的光傳輸系統(tǒng)中，其中拉曼放大器具有兩個相同功率的正交泵浦，被Δv＝2.1THz分隔，分別在1467.8nm和1483nm處發(fā)射光，在1510nm～1620nm波長范圍上的on/off拉曼增益示于圖6c中，與WDM系統(tǒng)的波長信道的(擴展)波長范圍對應，被傳輸?shù)墓庑盘栐?560nm～1600nm之間。圖6c中上方的曲線(點線)表示施加于光信號上的總增益。圖6c中的兩個下方的曲線表示由兩個單獨泵浦產(chǎn)生的增益，該曲線在對應于中心波長為1467.8/1483nm的泵浦的較低/較高頻率處分別具有最大on/off增益。
1590nm處的信道接收7.5dB的總增益。在此總增益中，2.3dB來自1467.8nm的泵浦，以及5.2dB的增益來自1483nm的泵浦。1483nm的泵浦帶來比1467.8nm的泵浦高2.9dB的增益。因此，通過單獨的1483nm處的偏振泵浦場提供2.9dB增益的份額。在共泵浦方案中，PDG可以高達60％，因而1590nm的信道將有1.8dB的PDG。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種拉曼放大器，其可以應用在利用共泵浦拉曼放大的光傳輸系統(tǒng)中，該共泵浦拉曼放大消除了上述的缺陷并因而不會在光傳輸系統(tǒng)的信道上不會引入偏振相關(guān)增益(PDG)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種光傳輸系統(tǒng)，其各個信道不遭受偏振相關(guān)增益(PDG)。
本發(fā)明還有一個目的在于提供一種放大拉曼有源光纖中的光信號的方法，包括步驟(a)至少產(chǎn)生一對偏振方向互相正交的泵浦場，和(b)在待放大的光信號傳播的方向上經(jīng)所述拉曼有源光纖傳播所述的至少一對泵浦場。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，其目的通過上述類型的拉曼放大器實現(xiàn)，其中至少一對泵浦場、優(yōu)選每對相互正交的泵浦場的各自的中心頻率彼此不同，并顯示出低于1.8THz的頻移。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，其目的是通過提供上述類型的光傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)的，該系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明所述第一方面的拉曼放大器，所述的拉曼放大器與用于放大光信號的光傳輸鏈路可工作地進行連接。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，其目的是通過上述方法實現(xiàn)的，其中所述至少一對泵浦場的泵浦場中心頻率選擇成彼此不同，并顯示出低于1.8THz的頻移。
作為一般性的概念，本發(fā)明提出為使光傳輸系統(tǒng)中的偏振相關(guān)增益(PDG)最小而規(guī)定偏振組合泵浦場的中心光頻率之間的最大頻移，即Δv≤1.8THz。在根據(jù)本發(fā)明的拉曼放大器的優(yōu)選實施例中，各個中心頻率之間的頻移Δv低于0.8THz。本發(fā)明涉及的“成對泵浦場”可以定義為相互正交的且在頻域內(nèi)彼此最接近的(與所有其它可能的對相比)偏振泵浦場的耦合。不同對的偏振泵浦場不必一定沿相同的偏振態(tài)排列。
有利地，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，按照下列關(guān)系限定至少一對、優(yōu)選每對泵浦場中的正交泵浦場之間的頻譜重疊(vc2-Δv2’/2)-(vc1-Δv1’/2)＞0 (等式1)其中Δv1，2’(＝Δvi’)為泵浦場的頻寬，其中vc1，c2為各個泵浦場的中心頻率，使得∫vc-Δv1′/2vc+Δv1′/2P(v)dv=A·∫-∞+∞P(v)dv]]>(等式2)對于一個給定的泵浦場，其中P(v)為泵浦場的光功率譜，A為常數(shù)，0.5＜A＜0.9，優(yōu)選A＝0.8。通過這種方式，可以避免泵浦場之間的過度重疊，使得拉曼放大信號的強噪聲有效地降低，正如上面所述。
在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中，所述多對泵浦場中具有泵浦場的最低中心頻率的僅一對泵浦場的各自的中心頻率顯示出低于1.8THz的頻移。由單獨一個偏振泵浦場提供給信號的增益份額應該限制為例如2或3dB。由于拉曼增益曲線的特定形狀，最長波長(對應于最低的中心頻率)的泵浦場(或該對正交泵浦場)幾乎為較長波長的信號提供所有的增益。因而優(yōu)選規(guī)定具有最長波長的正交泵浦場之間的最大頻移。
在另一優(yōu)選實施例中，設置多對泵浦光源，以在待放大光信號的傳播方向上經(jīng)所述拉曼有源光纖發(fā)射偏振泵浦光，由此進行拉曼共泵浦。
在根據(jù)本發(fā)明的拉曼放大器的另一優(yōu)選實施例中，泵浦場組合器包括偏振合束器、波長多路復用器和光耦合器中的至少一個。通過這種方式，根據(jù)本發(fā)明的拉曼放大器的各種技術(shù)實現(xiàn)方式可以為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所利用。在一般的方法中，為了泵浦解偏，多個、即至少兩個偏振泵浦場耦合在一起，使得以正交的偏振態(tài)進入拉曼有源光纖(離散或分布拉曼放大器)。
為了有效限制泵浦場的寬度，這也是避免泵浦場重疊的一個重要特征，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中至少一個泵浦光源為光纖布拉格光柵(FBG)二極管，其顯示僅2～4nm(250～500GHz)的譜寬并且波長穩(wěn)定。可選地或者附加地，可以把至少一個泵浦光源設計成內(nèi)光柵模塊，其具有顯示出僅低RIN的額外優(yōu)點。
當使用FBG穩(wěn)定的二極管時，偏振保持光纖不應用于對各個二極管的輸出場解偏，因為本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這種二極管場的解偏會引發(fā)拉曼放大信號的額外強噪聲。
本發(fā)明的其它優(yōu)點和特點可以從參考附圖對優(yōu)選實施例的下列描述中獲悉。以上及以下提及的特點可以按照本發(fā)明單獨地或結(jié)合地使用。所述的實施例不應理解為窮盡性列舉，而是作為解釋本發(fā)明原理的實例。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)的示意框圖，該系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明另一方面的具有泵浦場組合器的拉曼放大器；圖1a、1b是圖1所示泵浦場組合器的實施例示意框圖；圖2是示意表示根據(jù)本發(fā)明由六個泵浦光源組成的拉曼泵浦中使用的泵浦頻率；圖3是示意表示根據(jù)本發(fā)明由四個泵浦光源組成的拉曼泵浦中使用的泵浦頻率；圖4是拉曼泵浦場的光功率譜；圖5a、5b是根據(jù)本發(fā)明泵浦場之間有益頻移的實例；圖6a、6b是根據(jù)本發(fā)明頻移的泵浦場產(chǎn)生的on/off拉曼增益；圖6c是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)頻移的泵浦場產(chǎn)生的on/off拉曼增益的例子。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明做詳細的描述。在不同的附圖中可以采用相同的標號以表示相同或類似的元件。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的光傳輸系統(tǒng)1的示意框圖。光傳輸系統(tǒng)1包括由傳輸鏈路4(例如光傳輸光纖)連接的發(fā)射器單元2和接收器單元3，傳輸鏈路用于將光信號OS從發(fā)射器單元2向接收器單元3傳輸。在圖1所示的實施例中，光傳輸鏈路光纖4的一部分4a設計成拉曼有源光纖。
光傳輸系統(tǒng)1還包括與光傳輸鏈路4、4a可操作地連接的拉曼放大器5。拉曼放大器5包括與光傳輸系統(tǒng)1的光傳輸鏈路光纖4、4a連接的附加光纖段6。拉曼放大器5還包括用虛線表示的拉曼泵浦7，其與光纖6連接。拉曼泵浦7包括三對偏振泵浦光源{8.1a，8.2a}，{8.1b，8.2b}，{8.1c，8.2c}，它們發(fā)射不同泵浦光頻率v1a-c，v2a-c的各種偏振泵浦光。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選將所述的泵浦光源8.1a-c、8.2a-c設計成半導體二極管，例如光纖布拉格光柵(FBG)穩(wěn)定的二極管或內(nèi)光柵模塊。
泵浦光源8.1a-c、8.2a-c通過泵浦場組合器9可操作地相連接，泵浦場組合器9適于將泵浦光源8.1a-c、8.2a-c(即多個泵浦場)的總偏振泵浦光PL耦合到光纖6、4、4a中，以實現(xiàn)在發(fā)射器單元2和接收器單元3之間的光傳輸鏈路4、4a上傳播的光信號OS的拉曼放大。下面將參考圖1a、1b更詳細地描述泵浦場組合器的兩種可能的實現(xiàn)。
圖1a表示泵浦場組合器9，其包括三個偏振合束器(PBC)11.1～11.3，每個接收經(jīng)偏振保持光纖(用粗線表示)傳輸?shù)膩碜愿鲗Ρ闷止庠磠8.1a，8.2a}、{8.1b，8.2b}、{8.1c，8.2c}的泵浦光。各對泵浦光源中第一泵浦光源8.1a-c的泵浦光的偏振方向正交于同一對泵浦光源中各個第二泵浦光源8.2a-c的偏振方向。PBC11.1～11.3的輸出光提供為對波分復用器10的輸入，由此形成公共泵浦信號，其提供給圖1所示的光纖段6。不必控制來自不同對的泵浦光源{8.1a，8.2a}、{8.1b，8.2b}、{8.1c，8.2c}彼此間光的偏振方向，使得對于連接PBC11.1～11.3和WDM10，偏振保持光纖不是必須的。
在圖1b所示泵浦場組合器9的另一實施中，提供了兩個偏振保持波分復用器(PM WDM)10a、10b。第一PM WDM10a收集每對泵浦光源{8.1a，8.2a}、{8.1b，8.2b}、{8.1c，8.2c}的第一泵浦光源8.1a-c的偏振光，第二PM WDM10b收集每對泵浦光源{8.1a，8.2a}、{8.1b，8.2b}、{8.1c，8.2c}的第二泵浦光源8.2a-c的偏振光，該偏振光具有與第一泵浦光源8.1a-c的泵浦光的偏振態(tài)正交的偏振態(tài)。在此情況下，第一泵浦光源8.1a-c的偏振方向與第二泵浦光源8.2a-c的偏振方向分別沿相同的偏振態(tài)排列。偏振場組合器9的PBC11.4經(jīng)偏振保持光纖連接到第一和第二PM WDM10a、10b的輸出，并適于組合相互正交的偏振態(tài)以形成公共泵浦信號。
因為根據(jù)圖1拉曼泵浦光PL和光信號OS在共同的方向(圖1中箭頭所示)傳播，此放大技術(shù)被稱作拉曼共泵浦。
在圖1所示的實施例中，拉曼放大器5被設計成分布拉曼放大器。但是，如同本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解的那樣，根據(jù)本發(fā)明，拉曼有源光纖部分可以由例如通過高拉曼效應的特殊光纖或色散補償光纖提供，由此形成離散型拉曼放大器。
為了實現(xiàn)有效的拉曼共泵浦，必須利用具有低相對強度噪聲(RIN)的拉曼泵浦7。如前所述，具有可接受的RIN的泵浦單元一般包括半導體二極管。這些二極管發(fā)射偏振光。為了避免偏振相關(guān)增益(PDG)以及對系統(tǒng)性能的負面效應，對拉曼泵浦有效解偏的廣泛使用的方法是利用在公共波長下工作的二極管并將各個發(fā)射與偏振合束器耦合，如上述圖1中的標號7、9所示。如上所述，此方法存在的缺點在于由于正交泵浦場的重疊，對拉曼放大信號、即圖1中的光信號OS會引入由正交場的產(chǎn)生帶來的強度噪聲。但在避免正交泵浦場之間的重疊時，光傳輸系統(tǒng)1中的大量信道將主要僅從一個偏振拉曼泵浦光源(如，圖1中的泵浦光源8.1a、8.2a)有效接收它們各自的拉曼增益。這將導致不理想的偏振相關(guān)增益(PDG)。
在此文中，本發(fā)明提出了對根據(jù)圖1的拉曼放大器5的組合泵浦場之間的重疊和/或頻移的明智選擇。下面將參考圖2～6b進行解釋。
圖2是由六個二極管(泵浦光源)組成的拉曼泵浦7(圖1)的泵浦光源的光頻率分布的示意圖。圖2中的水平軸表示光頻率v，而向上和向下指的箭頭E1a-c、E2a-c表示圖1所示六個單獨的泵浦光源的發(fā)射。物理上講，箭頭E1a-c、E2a-c代表各個泵浦光源(參看圖1標號8.1，8.2)的場矢量。因而，各個泵浦光源的相應發(fā)射也可以稱作泵浦場E1a-c、E2a-c，即多個六泵浦場。從圖2中的箭頭E1a-c、E2a-c的方向可以看出，不同對的泵浦場分別被分成兩組E1a-c、E2a-c，當耦合到圖1中的光纖6、4、4a中時，每組的泵浦場與其它組中的泵浦場偏振相互正交。利用圖1b所示的泵浦場組合器9的設計，優(yōu)選在拉曼泵浦7的輸出產(chǎn)生圖2所示的頻率分布。
或者，在利用圖1a所示的泵浦場組合器9的實現(xiàn)中，任選不同對泵浦場E1a-c、E2a-c的泵浦場方向(場矢量)之間的角度，因為這對于每對單獨的泵浦場相互正交是足夠的。
除了它們的正交性之外，第一組泵浦場E1a-c的各個光頻率v1a、v1b、v1c相對于其它(正交)組泵浦場E2a-c中的光頻率v2a、v2b、v2c發(fā)生頻率移動達到Δv的(頻移)量，如圖2所示。在此文中，頻移Δv定義為頻率之差，它將分開來自一組泵浦場E1a-c的泵浦光源的發(fā)射和來自另一組泵浦場E2a-c的相鄰(指頻率)泵浦光源的發(fā)射，由此有效地限定成對的泵浦光源或泵浦場，例如E1a/E2a或E1b/E2b。因為各個泵浦光源的發(fā)射一般不在泵浦波長或頻率處分別形成單一的窄發(fā)射峰值，所以圖2中的各個箭頭E1a-c、E2a-c實際表示每個泵浦光源的各個發(fā)射頻譜的各自的中心光頻率，這通過下面參考圖4的討論將變得更加清晰。
圖3示意性表示根據(jù)本發(fā)明拉曼放大器5(圖1)的另一示例性實施例，其中拉曼泵浦7包括分別處于光頻率v1a、v1b、v2a、v2b處的四個單獨的泵浦光源(二極管)，在耦合到光纖6、4、4a(圖1)中時產(chǎn)生具有各自正交偏振的泵浦場E1a，b；E2a，b。圖2與圖3實施例的主要差異在于這樣的事實，根據(jù)圖3的實施例，泵浦場E1a相對于正交泵浦場E2a移動Δva的量，該量不同于泵浦場E1b和泵浦場E2b之間的頻移，后者的頻移量為Δvb。
下面將參考圖4、5a、5b解釋圖2、3中各個頻移Δv、Δva、Δvb的本發(fā)明的選擇。
圖4表示來自單個單獨拉曼泵浦光源例如圖1中的泵浦光源8.1a的拉曼泵浦場(例如泵浦場E1a(圖2，3))的光功率譜(以dB測量)。圖中表示的是光功率譜P(v)與以千兆赫茲測量的光頻率v(GHz)。從圖4所示的泵浦場E1a看到，可以選擇對應于泵浦光總光功率80％的頻寬Δv’，由此滿足下列等式∫vc-Δv′/2vc+Δv′/2P(v)dv=0.8·∫-∞+∞P(v)dv,]]>(等式3)此處P(v)是泵浦場的光功率譜，vc是拉曼泵浦場的中心頻率。
在簡單的情況下，泵浦光源的頻譜有對稱的形狀，中心頻率(即泵浦頻率)對應于對稱的頻率。但在頻譜形狀不對稱的情況下，不容易找到中心頻率值。在此情況下，等式3可以用作中心頻率的定義；該中心頻率周圍的頻率有最大的光功率密度，因而同時解決了等式3的值{Δv’，vc}的耦合，如下所述。
數(shù)字上可以利用寬度為Δv’的帶通濾波器，并為此濾波器找到最佳中心的頻率vc，從而選擇盡可能大的功率。為該濾波器的每個帶寬Δv’確定最佳的中心頻率vc。最后，選擇關(guān)于等式3的耦合{Δv’，vc}。在此意義上，Δv’是最小頻寬，使得存在滿足等式3的中心光頻率vc。作為標注，vc可以不與功率峰值的頻率重合，并且可以依據(jù)于系數(shù)A的選擇。
如上所述，可以因而確定中心光頻率vc作為頻寬Δv’的中心頻率，該頻寬構(gòu)成滿足等式3的最小帶寬。對于關(guān)于圖4所示泵浦頻率幾乎對稱的泵浦光源的功率譜，中心頻率vc基本上與泵浦頻率重合，使得在下面的討論中認為兩頻率相等。
在更一般的方法中，等式3可以寫成∫vc-Δv′/2vc+Δv′/2P(v)dv=A·∫-∞+∞P(v)dv,]]>(等式4)此處A是0.5＜A＜0.9的正的常數(shù)。
如上所述，當兩個正交泵浦場重疊時，來自這些正交場的產(chǎn)生的強噪聲進入到拉曼放大信號上。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，要按照下列關(guān)系限制泵浦場的光譜重疊(vc2-Δv2’/2)-(vc1-Δv1’/2)＞0此處，等式1的定義用于各自的中心頻率為vc1和vc2(vc2＞vc1)以及各自的頻寬為Δv1’和Δv2’的兩個泵浦場(例如圖2、3中的泵浦場E1a、E2a)。這些情況示于圖5a、5b。
圖5a、5b通過顯示以分貝(dB)測量的相對功率與以千兆赫茲(GHz)測量的頻移來表示兩個泵浦場(例如圖2、3中的泵浦場E1a、E2a)的重疊。根據(jù)圖5a，泵浦場E1a、E2a分別相對于它們的中心光頻率vC1＝v1a，vC2＝v2a移動Δv＝0.8THz的量，使得兩個泵浦場E1a、E2a之間基本上不重疊。此與上述等式1中的關(guān)系相符。
在圖5b所示的實施例中，僅為Δv＝0.42THz的頻移量Δv，基本上是兩泵浦場E1a、E2a過度重疊之前的頻移Δv的下限破壞等式1的關(guān)系。通過這種方式，根據(jù)本發(fā)明，正交泵浦場的重疊得到有效地限制，由此降低了對拉曼放大光信號OS(圖1)的強噪聲。實驗證明，沒有本發(fā)明限制泵浦場重疊的特征，可以觀察到衰減上升到10dB。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一般原理，規(guī)定成對泵浦場(分別在圖3中示出的E1a/E2a和E1b/E2b)之間的最長波長/頻移，以避免偏振相關(guān)增益(PDG)。因此，根據(jù)本發(fā)明，成對泵浦場的光頻移Δvi限制為值Δvi≤1.8THz，優(yōu)選Δvi≤0.8THz。但是，為了避免泵浦場過度的重疊，如上所述，根據(jù)Δvi＞0.4THz規(guī)定成對泵浦場的最小頻移。在此文中，術(shù)語“成對泵浦場”表示泵浦場，即從兩個單獨泵浦光源(圖1)的發(fā)射，它們就各個光發(fā)射頻率vi來說充分地接近，使得相對于對放大光信號OS(圖1)的影響，它們將有效地相互作用。再參見圖3，就被認為成對泵浦場光頻率vi而言僅泵浦場E1a、E2a和泵浦場E1b、E2b分別充分地接近，上述等式1和本說明書關(guān)于最長波長/頻移的規(guī)定應用于該泵浦場。
圖6a，6b表示本發(fā)明關(guān)于波長范圍在1560nm～1600nm之間的在圖1所示光傳輸系統(tǒng)1中從發(fā)射器單元2到接收器單元3傳播的光信號OS的拉曼增益的效果。在兩圖中，表示了以分貝示出的on/off增益與以納米(nm)測量的光波長的關(guān)系。圖6a，6b中的上方(點線)曲線表示通過本發(fā)明的拉曼放大器5(圖1)賦予光信號OS的總增益。
圖6a中的六條下方的曲線表示六個單獨泵浦(泵浦場)產(chǎn)生的增益，對應于按照圖2選取的泵浦場產(chǎn)生的增益譜。各個泵浦的泵浦光分別以中心波長1446.3nm、1451.5nm、1457.9nm、1463.2nm、1486nm和1491.3nm發(fā)射。從圖6a中可以獲悉，各個偏振泵浦場在臨界波長范圍1560nm～1600nm上的on/off增益差不超過0.5dB。而且此波帶可獲得總體平坦的總增益。
在圖6b中展示了由對應于根據(jù)圖3中所選增益譜的四個單獨泵浦場產(chǎn)生的on/off增益。在此情況下為1560nm～1600nm范圍中的信號選擇了泵浦波長為1451.5nm、1463.2nm、1486nm和1491.3nm。雖然1451.5nm和1463.2nm處的泵浦場分開1.8THz，但最壞的情況下(即對于1575nm的信號信道)單獨來自1463.2nm的偏振泵浦場的增益僅為1.2dB。
從圖6a、6b獲悉，當拉曼泵浦包括多個泵浦光源時，通常選擇泵浦場之間的頻移，從而實現(xiàn)信號傳輸帶上的平坦拉曼增益。為此目的，并且由于拉曼增益曲線特殊的形狀，較短波長(即，較高的光頻率)的泵浦場被分開小于1.8THz，當被分開超過1.8THz時對總的拉曼增益譜產(chǎn)生不理想的脈動。
此外，由于拉曼增益曲線的特殊形狀，最長波長的泵浦場(或成對正交泵浦場)幾乎對傳輸帶的較長波長的信號提供所有的增益。(相反，較短波長的信號信道從短波長和長波長的泵浦場一起得到增益。)因此，優(yōu)先規(guī)定較長波長的正交泵浦場之間的最大頻移的限度，導致較長波長的泵浦場之間0.8THz的頻移和較短波長的泵浦場之間1.8THz的頻移(如圖6b所述)仍具有足夠平坦的增益分布和減小的PMD。一般地，當使用幾個泵浦場時，可以因此選擇較短波長的泵浦場之間的頻移高于較長波長的泵浦場之間的頻移。特別是，最長波長的成對泵浦場可以有0.8THz的頻移，其它所有的成對泵浦場對可以有更大的頻移，優(yōu)選處于或高于0.8THz和低于1.8THz。
通過這種方式，提出的方案在共泵浦拉曼放大器中不引發(fā)偏振相關(guān)增益(PDG)。雖然不明顯，但提出的方案基本上很直接，因為帶有合并偏振的泵浦光源(二極管)的拉曼泵浦已經(jīng)存在。但是在市場上通常對合并偏振的各個泵浦光源規(guī)定一個公共波長。根據(jù)本發(fā)明，為了設計一種既不引發(fā)強度噪聲、也不在待放大光信號上引發(fā)偏振相關(guān)增益的拉曼放大器，提出了一種不同的方法。另外，根據(jù)本發(fā)明的可能的頻移范圍，即對于FBG二極管大約0.4THz～0.8THz，其寬度寬至足以放寬商業(yè)限制。一般地，每對泵浦場的中心頻移的下限可以限定為0.4THz，由此充分地減少泵浦場之間的重疊。
應該注意，雖然以上針對共同傳播的結(jié)構(gòu)形狀(參見圖1)描述了本方法，但對于相反的傳播結(jié)構(gòu)也同等適用。
權(quán)利要求
1.一種拉曼放大器(5)，包括拉曼有源光纖(4a)和與所述拉曼光纖(4a)可操作地連接的拉曼泵浦(7)，該拉曼泵浦(7)包括-發(fā)射偏振泵浦光的多對泵浦光源(8.1a-c，8.2a-c)，每個產(chǎn)生一對相互正交的泵浦場(E1a-c，E2a-c)，具有各自的中心頻率(vc，vc1，vc2，v1a-c，v2a-c)，并且-泵浦場組合器(9)，與所述泵浦光源(8.1a-c，8.2a-c)可操作地連接，并適于將多對泵浦場(E1a-c，E2a-c)中的每一個在相互正交的偏振方向上耦合到所述光纖(4a)，其特征在于至少一對泵浦場(E1a-c，E2a-c)、優(yōu)選每對相互正交的泵浦場(E1a-c，E2a-c)的各自的中心頻率(vc1，vc2)彼此不同，并顯示出低于1.8THz的頻移(Δv，Δva，Δvb)。
2.如權(quán)利要求1所述的拉曼放大器(5)，其特征在于各個中心頻率(vc1，vc2)之間的頻移低于0.8THz。
3.如權(quán)利要求1所述的拉曼放大器(5)，其特征在于所述至少一對、優(yōu)選每對泵浦場(E1a-c，E2a-c)中的正交泵浦場(E1a-c，E2a-c)之間的頻譜重疊受下列關(guān)系的限制(vc2-Δv2’/2)-(vc1-Δv1’/2)＞0此處，Δv1，2’[＝Δvi’]為各個泵浦場(E1a-c，E2a-c)的頻寬，使得對于給定的泵浦場(E1a-c，E2a-c)∫vc-Δv1′/2vc+Δv1′/2P(v)dv=A·∫-∞+∞P(v)dv]]>其中P(v)為泵浦場(E1a-c，E2a-c)的光功率譜，A為常數(shù)，0.5＜A＜0.9，優(yōu)選A＝0.8。
4.如權(quán)利要求1所述的拉曼放大器(5)，其特征在于所述多對泵浦場(E1a-c，E2a-c)中具有泵浦場(E1a，E2a)的最低中心頻率(v1a，v2a)的僅一對泵浦場(E1a，E2a)的各自的中心頻率(vc1，vc2)顯示出低于1.8THz的頻移(Δv，Δva)。
5.如權(quán)利要求1所述的拉曼放大器(5)，其特征在于設置多對泵浦光源(8.1a-c，8.2a-c)，用于在待放大的光信號(OS)的傳播方向上經(jīng)所述拉曼有源光纖(4a)發(fā)射所述偏振泵浦光。
6.如權(quán)利要求1所述的拉曼放大器(5)，其特征在于所述泵浦場組合器(9)包括偏振合束器(11.1-11.4)、波長多路復用器(10，10a，10b)和光耦合器中的至少一個。
7.如權(quán)利要求1所述的拉曼放大器(5)，其特征在于所述泵浦光源(8.1，8.2)中的至少一個為光纖布拉格光柵(FBG)二極管。
8.如權(quán)利要求1所述的拉曼放大器(5)，其特征在于所述泵浦光源(8.1，8.2)中的至少一個為內(nèi)光柵模塊。
9.一種光傳輸系統(tǒng)，包括-發(fā)射器單元(2)，用于發(fā)射光信號(OS)，-接收器單元(3)，用于接收來自所述發(fā)射器單元(2)的光信號，和-光傳輸鏈路(4，4a)，用于在所述發(fā)射器單元(2)和所述接收器單元(3)之間傳播光信號(OS)，其特征在于根據(jù)權(quán)利要求1的拉曼放大器(5)與所述光傳輸鏈路(4，4a)可操作地連接，用于放大所述光信號(OS)。
10.一種在拉曼有源光纖(4a)中放大光信號(OS)的方法，包括步驟(a)至少產(chǎn)生一對偏振方向相互正交的泵浦場(E1a-c，E2a-c)，(b)在待放大的光信號(OS)的傳播方向上經(jīng)所述拉曼有源光纖(4a)傳播所述至少一對泵浦場(E1a-c，E2a-c)，其特征在于步驟(c)選擇所述至少一對泵浦場(E1a-c，E2a-c)的泵浦場(E1a-c，E2a-c)的中心頻率(vc，vc1，vc2，v1a-c，v2a-c)，使之彼此不同并顯示出低于1.8THz的頻移(Δv，Δva，Δvb)。
全文摘要
一種用在光傳輸系統(tǒng)中的拉曼放大器，包括拉曼有源光纖和與所述光纖可操作地連接的拉曼泵浦。拉曼泵浦還包括多對發(fā)射偏振泵浦光的泵浦光源。每對泵浦光源產(chǎn)生各自中心頻率為(v
文檔編號H04B10/291GK1967367SQ20061014672
公開日2007年5月23日 申請日期2006年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月18日
發(fā)明者卡特林·馬丁內(nèi)利 申請人:阿爾卡特公司