可切換增益的光放大器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書涉及光通信。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的光通信系統(tǒng)通常包括光放大器以沿著光纖鏈路提供足夠的光功率。典型地，光放大器展示了(demonstrate)放大自發(fā)發(fā)射(ASE)噪聲，其可通過噪聲系數(shù)(NF)值進行描述，該NF值測量輸入和輸出之間的信噪比的變化。為了在接收機端保持足夠高的光信噪比(OSNR)，期望高增益和底噪聲系數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]總的來說，本說明書中描述的主題的一個創(chuàng)新方面可在光放大器中實現(xiàn)，所述光放大器包括:輸入端口 ；光學(xué)親合至輸入端口的縱橫-交叉開關(guān)；光學(xué)親合在輸出端口和縱橫-交叉開關(guān)的第一端口之間的第一增益級；以及光學(xué)耦合在縱橫-交叉開關(guān)的第二端口和第三端口之間的第二增益級，其中，在縱橫-交叉開關(guān)的縱橫狀態(tài)下，第二增益級被旁路，以及在交叉狀態(tài)下，第二增益級和第一增益級被應(yīng)用到輸入光束。
[0004]前述的和其他的實施例的每個都可可選地單獨的或以結(jié)合的方式包括一個或多個下列特征。第二增益級包括增益平坦濾波器和稀土摻雜光纖。第一增益級包括增益平坦濾波器和稀土摻雜光纖。光放大器還包括控制器，其中控制器控制縱橫-交叉開關(guān)的狀態(tài)。第二增益級包括多個級聯(lián)的增益級，每個都包括單獨的增益平坦濾波器和稀土摻雜光纖。每個級聯(lián)的增益級都包括泵浦源。一個或多個級聯(lián)的增益級使用來自前面的級殘留的泵浦光?？v橫-交叉開關(guān)被構(gòu)造為傳輸泵浦光和傳輸光信號二者，從而可以使用殘留的泵浦光來泵浦后面的增益級的稀土摻雜光纖。放大器可被用于S波段、C波段、和L波段的光信號。
[0005]第一增益級和第二增益級被構(gòu)造為在大的增益范圍上提供平坦增益。第二增益級還包括泵浦旁路結(jié)構(gòu)，所述泵浦旁路結(jié)構(gòu)包括隔離器、泵浦波長WDM、和旁路插入損耗點。光放大器還包括串聯(lián)耦合在縱橫-交叉開關(guān)的第一端口和第一增益級之間的一個或多個另外的縱橫-交叉開關(guān)，并且其中所述一個或多個另外的縱橫-交叉開關(guān)中的每一個都被耦合至相應(yīng)的第二增益級。光放大器還包括:用于檢測輸入信號功率的輸入光電二極管；用于檢測輸出信號功率的輸出光電二極管；以及用于將輸入光電二極管和輸出光電二極管的測量值提供給控制器的電通信線路。
[0006]總的來說，本說明書中描述的主題的一個創(chuàng)新方面可在光放大器中實現(xiàn)，所述光放大器包括:輸入端口 ；耦合至泵浦源和縱橫-交叉開關(guān)的波分多路復(fù)用光纖；光學(xué)耦合在輸出端口和縱橫-交叉開關(guān)的第一端口之間的第一增益級，所述第一增益級包括第一增益平坦濾波器；以及光學(xué)耦合在縱橫-交叉開關(guān)的第二端口和第三端口之間的第二增益級，所述第二增益級包括第二增益平坦濾波器，其中，在縱橫-交叉開關(guān)的縱橫狀態(tài)下，第二增益級被旁路，以及在交叉狀態(tài)下，第二增益級和第一增益級被應(yīng)用到輸入光束。
[0007]本說明書中描述的主題的具體實施例可被實施，以實現(xiàn)一個或多個下述的優(yōu)點。提供一種可切換增益的放大器，該放大器能在大的增益范圍上維持低噪聲系數(shù)。與使用一對I XN或NX I開關(guān)的傳統(tǒng)系統(tǒng)不同的是，使用了一個單獨的2X 2縱橫-交叉開關(guān)以獲得可切換的增益。類似地，使用單獨的2X2縱橫-交叉開關(guān)避免了對提供增益切換功能的可切換濾波器的需求。
[0008]本說明書中主題的一個或多個實施例的細節(jié)在附圖和以下描述中闡述。該主題的其它特征、方面和優(yōu)點將基于說明書、附圖和權(quán)利要求而變得清晰。
【附圖說明】
[0009]圖1為示例性光放大器的示意圖。
[0010]圖2A和2B是2X2縱橫-交叉開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)的示意圖。
[0011]圖3是具有串聯(lián)的縱橫-交叉開關(guān)的示例性光放大器的示意圖。
[0012]圖4是包括泵浦旁路結(jié)構(gòu)的示例性光放大器的示意圖。
[0013]各種不同的附圖中相同的參考數(shù)字和命名表示相同的元件。
【具體實施方式】
[0014]在光通信網(wǎng)絡(luò)中，波長路由和拓撲變化通常是必需的。在這些情況中，光放大器需要大的增益范圍。為了在貫穿整個增益范圍內(nèi)維持低的噪聲系數(shù)，在本說明書中描述了可切換增益的放大器結(jié)構(gòu)。對于在光網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的放大應(yīng)用，可切換增益的放大器使用2X2縱橫-交叉開關(guān)(bar-cross switch)。
[0015]圖1為示例性光放大器100的示意圖。該光放大器包括通向輸入抽頭耦合器(tapcoupler) 104的輸入光纖102。具有一個或多個信號波長的輸入光束可通過輸入光纖102被輸入。輸入抽頭親合器104被構(gòu)造為分出小部分輸入光束，例如在1%和5%之間，并將分出的光束導(dǎo)入輸入光電二極管106。輸入光電二極管106測量光束的輸入功率并將其作為輸入提供給控制器108。
[0016]大部分的光束離開第一抽頭親合器104并被光學(xué)親合至泵浦波分多路復(fù)用光纖110。泵浦波分多路復(fù)用器110將該光束與從泵浦源112進入的泵浦光結(jié)合。泵浦源112由控制器108控制。在一些實施方式中，泵浦源112發(fā)出具有980nm波長的光束。在一些其他的實施方式中，泵浦源112發(fā)出具有1480nm波長的光束。
[0017]在一些實施方式中，輸入光信號和泵浦光在組合器元件處多路復(fù)用。多路復(fù)用的光束穿過第一稀土摻雜光纖114，例如，鉺摻雜光纖。第一稀土摻雜光纖114吸收泵浦光以通過受激發(fā)射提供光放大，對輸入光束實現(xiàn)增益。
[0018]第一稀土摻雜光纖114被光學(xué)親合至縱橫-交叉開關(guān)116。該縱橫-交叉開關(guān)116包括四個端口 A、B、C和D。端口 A被光學(xué)耦合至第一稀土摻雜光纖114。端口 B被光學(xué)耦合至第一增益平坦濾波器(GFF) 118。由光纖放大器提供的增益可具有波長相關(guān)度，從而一些波長的放大程度大于其他波長。增益平坦濾波器在光束的信號波長之間提供增益均衡。增益平坦濾波器可使用例如光纖布拉格光柵。
[0019]端口 C被光學(xué)耦合至端口 D以及第二增益級101。特別地，第二增益級101包括沿端口 C和端口 D之間的光纖路徑放置的第二 GFF120和第二稀土摻雜光纖122?？v橫-交叉開關(guān)116的狀態(tài)由控制器108控制，這將結(jié)合圖2A和2B進行更詳細的描述。
[0020]第一 GFF 118被光學(xué)耦合在縱橫-交叉開關(guān)116和第三稀土摻雜光纖124之間。第三稀土摻雜光纖124被光學(xué)耦合至第二抽頭耦合器126。第二抽頭耦合器126被構(gòu)造為分離部分輸入光束，例如1%至5%，并將該分離出的光束導(dǎo)入輸出光電二極管128。輸出光電二極管128測量光束的輸出功率，并將其作為輸入提供給控制器108?？刂破?08可利用輸入光束功率和輸出光束功率的測量值來控制例如一個或多個泵浦源以及縱橫-交叉開關(guān)116的開關(guān)狀態(tài)。
[0021]光束的大部分從第二抽頭親合器126離開并被光學(xué)親合至輸出光纖130。從而，放大的輸出光束穿過光纖130離開光放大器100。然而，如下文將描述的，輸出光束相對于輸入光束的增益量可以是可變的。
[0022]圖2A和2B是2X 2縱橫-交叉開關(guān)200的開關(guān)狀態(tài)的示意圖。特別地，圖2A示出了處于縱橫狀態(tài)(bar state) 202的縱橫-交叉開關(guān)200。在該縱橫狀態(tài)202，在端口 A輸入的光直接從端口 A向端口 B傳輸。此外，端口 C與端口 D光學(xué)耦合。然而，沒有信號光在端口 C和D之間通過。
[0023]圖2B示出了處于交叉狀態(tài)204的縱橫-交叉開關(guān)200。在該交叉狀態(tài)204，在端口 A輸入的光從端口 A向端口 D傳輸。此外，在端口 C輸入的光被傳輸至端口 B。從縱橫狀態(tài)202向交叉狀態(tài)204的變化是通過從微控制器，例如圖1中的控制器108，接收的電信號控制的。
[0024]回到圖1中的光放大器100，當(dāng)縱橫-交叉開關(guān)116處于縱橫狀態(tài)時，光學(xué)耦合至端口 C和D的第二增益級被旁路。當(dāng)該第二增益級被旁路時，第一 GFF118提供整形的、典型平坦的、增益光譜。通過第一稀土摻雜光纖114和第三稀土摻雜光纖124，較小程度的放大被應(yīng)用到輸入光束上。
[0025]當(dāng)縱橫-交叉開關(guān)116處于交叉狀態(tài)時，第二增益級被包括在光路中，用于提供額外的光學(xué)增益。如上所述，第二增益級包括第二 GFF 120和第二稀土摻雜光纖122。第二GFF 120為第二增益級提供整形的、典型平坦的、增益光譜。
[0026]從而，使用第一GFF 118和第二GFF 120允許大增益范圍上的平坦的增益光譜。在縱橫狀態(tài)下，僅使用第一 GFF 118以在光