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
技術領域：
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：
FTTH是寬帶接入的最，擇這一點是無疑的，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 機接收靈icS保證在-3dBm時，則單臺常規(guī)+23dBm EDFA產品可以支持256個用戶，這個數(shù) 量只相當于國內大中城市內的一個小規(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 使用多臺常規(guī)EDFA產品，勢必增加系統(tǒng)的維護費用及最終用戶的消費成本。
新近的髙功率光纖放大器采用多模雙包層泵浦技術，放大器采用鐿/鉺共摻雙包層光纖 為增益介質。雙包層泵浦髙功率光放的主要優(yōu)點如下1)與單模纖芯泵浦技術相比，多模 包層泵自術具有明顯的優(yōu)勢，采用多模包層泵MS術，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，從而容易實現(xiàn)光纖放大器的大功率^大功率輸出-2)光學結構簡單。3)大功率多模泵皿光器功率大，成本低，壽命長，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于4-5臺常規(guī)
的飽和輸出功率為+23dBm EDFA產品。單臺高功率光纖放大器至少支持100(M300位用戶， 而其成本只相當采用常規(guī)EDFA產品的6(^ 7096,另外其維護成本低、安裝尺寸小、可靠性 高，點，為系統(tǒng)制造商、運營商降低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，勢，隨著FTTH的發(fā)展，髙功率光纖放大器也將得到廣泛應用。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，對于大功 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，采用單路泵浦光注入的WDM (波分復用)就能滿足需要。采用介質膜濾波片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，這主要是因為單模光 纖WDM比介質膜,片WDM更穩(wěn)定且制做工藝簡單，價,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雜，價格昂貴，直接影響到整個光纖 放大器的成本。本發(fā)明針對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 混合結構的反射型WDM實現(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，在實現(xiàn)高功率光纖放大器優(yōu)良特性的基礎上，有效降低整個高功率光纖放大器的成 本。本發(fā)明的目的是這樣實現(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、串接標準單模光纖IO、雙包層光纖l、三端口TOM器件2、串接標準單 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直器7、介質濾波片6和標準，單芯準 直器8三部分構成，多模雙芯準直器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的光路通過介質濾波片 6反射連接，標準,單芯準直器8中的M光纖10 Ma介質濾波片6與雙包層光纖1完成 光學連接，^光纖10另一端與輸出隔離器4的輸A^接；輸入端隔離器3的輸出標準單 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器件依次由標準^m單芯準直器8、介質，片6和多 模雙芯準直器7三部分構成，多模雙芯準直器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^M片6反射連接，標準^單芯準直器8中的^光纖10皿介質^M片6與雙包層 光纖1完成光學連接，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 準單模光纖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直器7的孔徑角。本實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現(xiàn)泵浦光注入采用的多模光纖合波器 (Bundle)用一個3端口的多m/M混合WDMl^替換，實M過反射型WDM的多模光注入。② 、3端口的多W單模混合WDM器件由多模雙芯準直器，標準單模單芯準直器和介質濾 波片三部分構成。③ 、多模雙芯準直器的結構充分考慮到了多皿浦光經準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系，為避免泵皿光器一端回波，采取適當增加纖芯
距離的結構。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設計成導熱高效的封裝結構并采用導熱良好的 材料。本實用新型的結構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直器，介質膜濾波片和M單芯光纖準直器三部分；泵浦光經多模光 纖9輸入；結構中多^/#^混合WDM 2可以前置^^鐿摻雜雙包層光纖1也可后置以實現(xiàn) 前向或反向的泵浦。本實用新型具有以下優(yōu)點和積極效果(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^波器的結構少了雙包層光，錐單 模雌區(qū)和雙包層光^ 鐿雙包層光^^頭三個弓l入損耗的因素，因此，由輸入信號至 增益介質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 護包層的多模光^lj作雙芯插針結構，,決了泵繊出端的回波問題，又保護了鉺鐿雙包 層光纖的多模波導結構。
圖H有的多模包層泵浦超高功率放大器光路結構；圖2""本發(fā)明實施例1的光路結構示意圖；圖3Hi圖2中WDM結構示意圖；圖4Hi圖3中多模雙芯準直器7的結構示意圖5~^圖3中的單模單芯準直器8的結構示意圖； 圖6""本發(fā)明實施例2的光路結構示意圖。其中H鐿摻雜雙包層光纖；l.H護層；1.2—外包覆層；1.3—內包覆層；1. 4—單模波導； 2—多^/單?；旌蟇DM器件；3"^入端隔離器； 4,出端隔離器；6""^質膜濾波片；7— 多模雙芯準直器；7. 1—多模雙芯插針套管；8— 單模單芯準直器；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-標準單模光纖；10. 1—單模光纖包覆層；10. 2—單模纖芯；1H浦光； d號光； 13—多模光纖合波器。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例進一步說明。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,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。本實用新型采用一種基于介質膜濾波片的多^/單?；旌辖Y構多模WDM將泵浦光輸入到鉺鐿共摻光纖中，同時實現(xiàn)單模信號光的傳輸，見圖-2。圖-3為多^/^混合結構WDM器件的工作原理，泵皿光能量11經大截面多模光纖9 和準JUt^射到介質微片6上，6為一個910 980nm反射/1500 1610nm艦的介質濾波片， 泵浦光11 (915~976咖)被反射并經準;tm到雙芯準直器的鉺鐿共摻光纖1的端面，雙芯 準直器光纖端面結構見圖-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中。參見圖-4。多模雙芯準直器7與普通^光纖雙芯準直器的不同之處在于，鉺鐿共摻雙 包層光纖1的玻璃介質1. 3 (內包覆層1.3)為非圓皿面，直接采用鉺鐿^#光纖1的玻 璃介質(1.3和其內包含的1.4)和多模光纖的玻璃介質(9.1和其內包含的9. 2)制作雙芯 準直器有結構不確定因素；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 面光束經光學系統(tǒng)再aA鉺鐿，雙包層光纖1時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^里采用帶保護層的l^鐿共摻雙包層光纖(截面O250um)和沒有保 護層的自多模光纖(截面。125um)制作多模雙芯準直器7，多模雙芯準直器光纖端面結構見 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構，即正向泵浦 結構。
權利要求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)、串接標準單模光纖(10)、雙包層光纖(1)、三端口WDM器件(2)、串接標準單模光纖(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/單模混合WDM器件(2)；三端口的多模/單模混合WDM器件依次由多模雙芯準直器(7)、介質濾波片(6)和標準單模單芯準直器(8)三部分構成，多模雙芯準直器(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)的光路通過介質濾波片(6)反射連接，標準單模單芯準直器(8)中的單模光纖(10)透過介質濾波片(6)與雙包層光纖(1)完成光學連接，單模光纖(10)另一端與輸出隔離器(4)的輸入連接；標準單模光纖(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 準Wfe纖(10)、雙腿光纖(1)、三端口WDM器件(2)、串接標準^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^次由標準J^^S5ta器(8)、介M^&^ (6)和 多微^)M器(7)三部分構成；標準#^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，雙儲微(i)和:Mi面多^f (9)的光 路M:介M^;t (6) Ml^;雙^M光纖(i) ^fe準^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，結構主要由鉺鐿摻雜雙包層光纖1、多模/單模混合WDM2、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直器，介質膜濾波片和單模單芯光纖準直器三部分；泵浦光經多模光纖9輸入；結構中多模/單模混合WDM2可以前置于鉺鐿摻雜雙包層光纖1也可后置以實現(xiàn)前向或反向的泵浦。本實用新型采用反射型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，使制作工藝大大簡化，可顯著降低高功率光纖放大器光模塊的成本。
文檔編號G02F1/39GK201035288SQ200620097649
公開日2008年3月12日 申請日期2006年7月5日 優(yōu)先權日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 申請人:武漢光迅科技股份有限公司