用于物聯(lián)網(wǎng)的信號放大裝置制造方法
【專利摘要】一種用于物聯(lián)網(wǎng)的信號放大裝置，包括：信號輸入端，第一光學(xué)隔離器，光波長耦合器，稀土摻雜光纖，第二光學(xué)隔離器，濾光器，信號輸出端，其特征在于：所述稀土摻雜光纖為光子晶體光纖。
【專利說明】用于物聯(lián)網(wǎng)的信號放大裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)的光網(wǎng)構(gòu)架【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種信號放大裝置，具體涉及一種光信號放大裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備，如傳感器、射頻識別(RFID)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等各種裝置與技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合形成的一個巨大網(wǎng)絡(luò)。其目的是實現(xiàn)物與物、物與人，所有的物品與網(wǎng)絡(luò)的連接，方便識別、管理和控制。
[0003]實現(xiàn)上述信息交換需要強(qiáng)大的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)做支撐，目前主流的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)是以光纖維傳輸介質(zhì)的光纖通信網(wǎng)絡(luò)，即俗稱的“光網(wǎng)”。長距離的信號傳輸需要相應(yīng)的中繼的信號放大器，在光網(wǎng)中，通常采用光纖放大器。光纖放大器(OFA)是指運(yùn)用于光纖通信線路中，實現(xiàn)信號放大的一種新型全光放大器。根據(jù)它在光纖線路中的位置和作用，一般分為中繼放大、前置放大和功率放大三種。OFA不需要經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換、電光轉(zhuǎn)換和信號再生等復(fù)雜過程，可直接對信號進(jìn)行全光放大，具有很好的“透明性”，特別適用于長途光通信的中繼放大。可以說，OFA為實現(xiàn)全光通信奠定了一項技術(shù)基礎(chǔ)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中CN102692783A公開了一種高分子材料修飾的量子點單模光纖放大器及其制備方法，屬于納米材料相復(fù)合的光纖放大器【技術(shù)領(lǐng)域】。此單模光纖放大器，是將高分子材料修飾的半導(dǎo)體量子點，以溶液的形式涂覆在裸2X2熔錐光纖耦合器的熔錐區(qū)，當(dāng)信號光和泵浦光同時通過錐區(qū)，通過漸逝波激發(fā)，達(dá)到信號光的放大。通過量子點制備與涂覆過程分離，使高分子修飾量子點的制備質(zhì)量好、濃度高、分散性好，并從油相經(jīng)相轉(zhuǎn)化成了水溶性量子點涂覆液，并成膜于光纖上，成一種復(fù)合的單模光纖放大器。本發(fā)明實現(xiàn)了高增益、寬放大帶寬、小尺寸、易于集成、制備簡便、低成本的水溶性半導(dǎo)體量子點的單模光纖放大器，該光纖放大器在超高速、大容量的寬帶接入等領(lǐng)域具有重要的實際意義和應(yīng)用價值。
[0005]CN202268891U公開了一種R F嵌入式摻餌光纖放大器，放大器包括C P U控制中心，C P U控制中心連接兩個泵浦激光器，泵浦激光器分別連接波分復(fù)用器；一個波分復(fù)用器連接光輸入端，另一個波分復(fù)用器連接光輸出端，兩個波分復(fù)用器間連接有摻餌光纖。此種裝置通過摻餌光纖的放大原理，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)的節(jié)目接收來自市、縣的主信號的同時，能較完美的混合多套當(dāng)?shù)氐淖赞k節(jié)目信號；而且通過本放大器，對主信號的光功率要求較低，抗干擾能力較強(qiáng)；同時操作簡便，設(shè)有報警裝置，安全性高。
[0006]CN102147551A公開了一種多模光纖放大器及多模光纖放大系統(tǒng)。其中，所述多模光纖放大器包括:環(huán)繞在一物體表面且環(huán)繞成具有導(dǎo)程和轉(zhuǎn)矩的三維螺旋曲線形狀的多模光纖。例如，所述三維螺旋曲線形狀的多模光纖呈右螺旋形或左螺旋形。所述多模光纖放大系統(tǒng)包括激光光源及所述多模光纖等。本發(fā)明的優(yōu)點包括:所述三維螺旋曲線形狀的多模光纖能在放大信號光的同時，使光束質(zhì)量達(dá)到衍射極限，M 2小于1.2，其中M 2 = I表示衍射極限的光束質(zhì)量:高斯光束。
[0007]但是現(xiàn)有技術(shù)中的光纖放大裝置由于光纖本身的限制普遍存在這抗激光損傷閾值較低，難以實現(xiàn)對較大功率是信號進(jìn)行放大，同時在光纖內(nèi)實現(xiàn)光放大，光學(xué)非線性效應(yīng)較為明顯，輸出的光信噪比較低，光輸出信號質(zhì)量難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷與不足，提供一種用于物聯(lián)網(wǎng)的信號放大裝置，尤其是一種光信號放大裝置，特別是光纖放大器，
[0009]具體技術(shù)方案如下:一種用于物聯(lián)網(wǎng)的信號放大裝置，包括:信號輸入端，第一光學(xué)隔離器，光波長稱合器，稀土摻雜光纖，第二光學(xué)隔離器，濾光器，信號輸出端，其特征在于:所述稀土摻雜光纖為光子晶體光纖。
[0010]所述光子晶體光纖包括:添加了稀土族元素的稀土族添加芯、形成在上述稀土族添加芯周圍的包層，和形成在該包層內(nèi)的多個通孔，從上述包層的端部入射激勵光，激勵稀土族元素以輸出大功率的激光振蕩光，在所述多個通孔中填充有介電常數(shù)為1.6-2.8的液體材料。
[0011]所述稀土為鉺。
[0012]所述信號放大裝置為光纖放大器。
[0013]所述信號放大裝置為光纖前置放大器
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是表不本發(fā)明第一實施例的光纖放大器不意圖；
[0015]圖2表不本發(fā)明第二實施例的光纖放大器不意圖；
[0016]圖3是光纖放大器用光纖的截面圖。
[0017]圖4是本發(fā)明另外一個實施例中的光子晶體光纖的截面圖。
[0018]符號說明
[0019]I光纖放大器用光纖
[0020]2稀土族添加芯
[0021]3 包層
[0022]4 通孔
[0023]X稀土族添加芯附近的包層【具體實施方式】
[0024]下面按照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。
[0025]【具體實施方式】
[0026]圖1示出了本發(fā)明第一實施例的光纖前置放大器。參看圖1，光纖前置放大器包括:接收來自光發(fā)送器的光信號的輸入端接頭la、第一光隔離器2a、光波長稱合器3、充有稀土兀素鉺的光纖4、第二光隔離器2、光電變換器6、激射光源7、自動調(diào)諧裝置和電氣電路
20、激射光源驅(qū)動器和監(jiān)視電路8、濾光器21和輸出端接頭I。
[0027]圖2為另一實施例的光纖前置放大器包括輸入端接頭la、第一光隔離器2a、光波長率禹合器3、充有稀土兀素鉺的光纖4、第二光隔離器2、光電變換器6、激射光源7、激射光源驅(qū)動和監(jiān)控電路8、寬帶濾光器5和輸出端接頭I。
[0028]寬帶濾光器5可按在線式裝在光纖放大器內(nèi)，熔接在光隔離器2與光接頭I之間或者將光隔離器2a的透鏡敷上干涉濾光材料，從而制成兼?zhèn)錇V光和光隔離功能的多功能兀件，裝入光纖放大器中。
[0029]濾光器設(shè)計成可讓加到可用作光纖前置放大器的光纖放大器的1530納米-1560納米波長的光通過，從而無論光源波長的大小如何都可在光發(fā)送器上用作光纖前置放大器。
[0030]上述光纖放大器采用寬帶干涉濾光片，因而可以放大波長在1540納米-1560納米的光信號和濾除ASE(放大的自發(fā)發(fā)射)信號，對1520納米-1540納米波長的放大作用高，因而對通信有利。
[0031]圖3是表示本發(fā)明優(yōu)選實施方式的光纖放大器用光纖橫截面圖。
[0032]如圖3所示，本發(fā)明的光纖放大器用光纖I具有通過進(jìn)行規(guī)定的激勵而發(fā)光的發(fā)光功能，并通過使該發(fā)出的光進(jìn)行反射激勵而成為激光振蕩介質(zhì)。
[0033]該光纖放大器用光纖I具備添加了稀土族元素的稀土族添加芯2、形成在該稀土族添加芯2周圍的包層3、和在該包層3內(nèi)以包圍稀土族添加芯2的方式形成的多個通孔4。
[0034]在所述多個通孔4中填充有導(dǎo)熱性能良好的、具有特定介電常數(shù)為1.6-2.8的液體材料，優(yōu)選采用水、甘油等常規(guī)的液體材料，由于在通孔中填充了上述導(dǎo)熱性能良好的液體材料，因此，相比于填充材料為空氣的情況，芯部2產(chǎn)生的熱量能夠相對較好的向外擴(kuò)散，提高了光子晶體光纖的散熱性能，從而提高了光子晶體光纖的光損傷閾值。另外通過改變所述填充材料可以改變光子晶體的光學(xué)禁帶寬度，從而實現(xiàn)對激光器的調(diào)諧。
[0035]在稀土族添加芯2中(在圖3中的掛暗網(wǎng)的部分表示的中心部分)微量地添加(摻雜)了 Yb、Er、Er/Yb、Tm、Nd等稀土族元素。在本實施方式中，激勵光Le的波長為Ae(915nm或975-980nm)，為了出射波長λ (1030-1 IOOnm)的激光L，作為稀土族元素使用了 Yb。Yb是適合波長λ e的激勵光L的吸收和波長λ光的放大(受激發(fā)射)的稀土族元素。
[0036]包層3由純石英構(gòu)成。各通孔4沿光纖的長度方向貫通地形成，在稀土族添加芯2的周圍排列成蜂窩狀，從而在包層3內(nèi)形成光學(xué)晶體結(jié)構(gòu)。
[0037]因此，光纖放大器用光纖I是一種PCF。形成了通孔4的部分的包層3成為激勵波導(dǎo)。若將各通孔4的外經(jīng)(通孔直徑)設(shè)為d、將通孔間距離設(shè)為Λ則作為PCF的光纖放大器用光纖I的結(jié)構(gòu)參數(shù)和特性由d/Λ決定。
[0038]進(jìn)而，在光纖放大器用光纖I中，在稀土族添加芯2附近的包層3(在圖3中用掛明網(wǎng)的部分X表示)中添加折射率增加劑，使稀土族添加芯2附近的包層3的折射率接近稀土族添加芯2的折射率。在本實施方式中，折射率增加劑使用Cl、使稀土族添加芯2和與其相鄰的通孔4 (圖3中為6個通孔4)附近的包層3的折射率之差幾乎等于零(稀土族添加芯2附近的包層3的折射率與稀土族添加芯2的折射率一致)。
[0039]下面詳細(xì)說明光纖放大器用光纖I的一例。
[0040]I)寬頻帶單模條件結(jié)構(gòu)設(shè)計[0041]首先，為了使光纖放大器用光纖I在寬頻帶中動作，設(shè)定通孔4的外經(jīng)d與相鄰?fù)?的中心間距離(通孔間距離)Λ之比d/Λ。
[0042]若設(shè)在光纖放大器用光纖I中傳輸?shù)募す庹袷幑釲的波長為λ、設(shè)稀土族添加芯2的折射率為nc、設(shè)成為稀土族添加芯2的附近的Cl添加包層3的折射率為ncl，則標(biāo)準(zhǔn)頻率Veff由式(I)表示。
[0043]式IVeff (λ)=2πΛ/λ V nc2 ( λ ) -ncl2 ( λ ) (I)
[0044]根據(jù)式(I)可知，Veff< π時，光纖放大器用光纖I在光纖全長上進(jìn)行單模動作。
[0045]附圖4示出了本發(fā)明所使用的光子晶體光纖束，其中可以看出，在該光子晶體光纖束中具有四根光子晶體光纖，它們分別位于左上角，右上角，左下角和右下角。并且在每根光子晶體光纖的二維光子晶體的周期結(jié)構(gòu)中心均存在一個缺陷位，并且在每根光子晶體光纖中摻雜有與光子晶體光纖所能傳導(dǎo)的光波長相對應(yīng)的增益物質(zhì)。
[0046]使用上述的結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖作為可調(diào)諧光纖放大器的增益光纖之后，就可以實現(xiàn)四個不同波長的可調(diào)諧輸出，其中調(diào)諧的手段可以是利特羅光柵，所采用的調(diào)諧手段均是現(xiàn)有技術(shù)已知的，在此不需要進(jìn)行詳細(xì)描述。上述的四個波長分別是由四個角位置上的二維光子晶體結(jié)構(gòu)和其中摻雜的增益物質(zhì)所決定的，由于每個波長均是由每個周期結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖所限定的，所以當(dāng)調(diào)諧到該波長輸出的時候，其會具有對于外界環(huán)境并不敏感的穩(wěn)定的輸出。
[0047]應(yīng)該可以理解，二維光子晶體結(jié)構(gòu)的數(shù)量并不局限于四種，需要幾種波長輸出就可以設(shè)置幾種結(jié)構(gòu)，例如兩種，三種，五種均是可以的。也即在光纖束中可包括兩根，三根或五根具有不同摻雜和不同周期結(jié)構(gòu)的光子晶體光纖。并且，幾種二維光子晶體結(jié)構(gòu)的位置分布可隨意設(shè)置，只要能夠保證正常工作即可。
【權(quán)利要求】
1.一種用于物聯(lián)網(wǎng)的信號放大裝置，包括:信號輸入端，第一光學(xué)隔離器，光波長I禹合器，稀土摻雜光纖，第二光學(xué)隔離器，濾光器，信號輸出端，其特征在于:所述稀土摻雜光纖為光子晶體光纖。
2.如權(quán)利要求1所述的信號放大裝置，所述光子晶體光纖包括:添加了稀土族元素的稀土族添加芯、形成在上述稀土族添加芯周圍的包層，和形成在該包層內(nèi)的多個通孔，從上述包層的端部入射激勵光，激勵稀土族元素以輸出大功率的激光振蕩光，在所述多個通孔中填充有介電常數(shù)為1.6-2.8的液體材料。
3.如權(quán)利要求2所述的信號放大裝置，所述稀土為鉺。
4.如權(quán)利要求2所述的信號放大裝置，所述信號放大裝置為光纖放大器。
5.如權(quán)利要求1所述是信號放大裝置，所述信號放大裝置為光纖前置放大器。
【文檔編號】H04B10/291GK103812569SQ201210453448
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】耿振民 申請人:無錫華御信息技術(shù)有限公司