最新形式泵浦变换效能的抬升使用探讨剖析

1、最新形式泵浦变换效能的抬升使用探讨剖析1掺铒光纤放大器（EDFA）的飞速发展极大地促进了波分复用（WDM）系统和通信网络的发展，而随着 WDM系统的发展，扩展EDFA可应用的增益带宽已成为通信系统中的一个主要研究课题。C波段（C-band） EDFA的研究相对比较成熟，在实际中已得到广泛 的应用，L波段（L-band）由于远离铒离子发射谱中心，因此，L-band EDFA具有较低的泵浦转换效率，要使放大器的增益平台向L-band漂移，并在L-band具有高的增益，需要使用比较长的掺铒光纤并有 较高的泵浦功率，如果泵浦功率不足，则增益曲线的前沿很低，而使 用大功率泵浦源会大大提高 EDFA的成本

2、。为能使放大器在比较小的 泵浦功率下就能达到本征平坦增益， 研究人员提出许多方案，其中主 要包括利用C-band放大自发辐射（ASE）和注入C-band种籽光等方 法。本文主要研究C-band种籽光对L-band EDFA泵浦转换效率的影 响，实验表明，在L-band EDFA中注入C-band种籽光时，可以有效 提高泵浦转换效率。2 C带种籽光对L-band EDFA泵浦转换效率的提高1是注入了 C带种籽光的L波段（L-band） EDFA实验装置图。1注入种籽光的L-band EDFA实验装置图实验中使用的C带注入信号（种籽光）是由我们自制的可调谐光纤激光器（ FL）产生的，其可 调谐波长

3、范围为1528nm1560nm,最大输出功率1mW; 980nmLD的 最大输出功率150mW; L-band信号由可调谐外腔激光光源提供，波 长范围为1525nm1625nm;波长选择耦合器（WSC）是薄膜滤波型耦 合器，工作波长为15281561.5 nm /15701620nm C-band为透射端， L-band为反射端，透射端插入损耗0.26dB,隔离度50dB,反射端插 入损耗0.44dB,隔离度25dB； ISO1为C-band隔离器，ISO2为L-band 隔离器；WDM是厦门安特公司的980 /1590波分复用器；光谱分析 仪（OSA）为日本ANDO的AQ-6315A，最小分

4、辨率为0.05nm.实验中选用的增益光纤为Coractive公司的EDF-L1500，长度16m,基本参数是：EDF-L1500:mre 2.1 = , 325104.6mnt= , 10msr=, mdBll sp/01.0=, dBp/86.91480.二a, mdBp/28.14980.二，amdB gp/9.2*1480.= , m dB g p / 0 * 980.=。无种籽光注入时，所测得的 ASE净增益轮廓曲线如2所 示，平坦增益时需要的泵浦功率为120mW ,平坦增益值为 10.5 .25dB,小信号平坦增益带宽为 30nm实验结果如图2.2 980nm泵浦16m高掺铒光纤放大

5、器的平坦ASE谱及 -30dB1580nm信号增益谱线调节C-band可调谐激光器，使其输出波 长在1530nm附近（实际选取的是1535nm）,输出种籽光的功率为 -10dBm.将种籽光注入到EDFA中，重复L-band EDFA实验，结果发现， 980nm泵浦功率只需要64mW时放大器就可以获得平坦 ASE谱。3注入1534nm种籽光的L-band EDFA的平坦化 ASE谱（a）和L-band EDFA的输入与输出谱形比较 （b）分别输入-30dBm的L-band信号（从1565nm1610nm）,测量64mW时的各信号增益，结果发现 增益在30nm范围内波动不超过0.5dB,亦即64m

6、W时获得平坦增益， 平坦增益值为10.3 .25dB.实验测得L-band EDFA的ASE平坦净增 益轮廓曲线如图3（a）所示，而图3（ b）中下面是从 WSC公共端测 得的输出谱线，即L-band EDFA总输入，上面是经过IS02后的输出 谱线，即L-band EDFA的输出。从图中可以看出，输入给放大器的 信号包括1535nm的种籽光和1577.5nm的信号光，种籽光功率比信 号光要高得多（种籽光为-10dBm, L-band信号光为-30dBm），经过 放大器后，种籽光几乎全部被吸收掉，同时L波段的信号被均匀放大。为进一步说明种籽光提高泵浦转换效率的作用，我们使用一段更 长的光纤来进

7、行L-band EDFA实验。将 16m EDF-L1500 换为 Luce nt 公司 91m 的 EDF-MP980 重复上 面的实验。由模拟计算可知，980nm泵浦功率在150mW时要达到增益平坦 的光纤长度为74m，使用91m要远远长出平坦需要的增益光纤长度，多余光纤部 分只起到损耗的作用，因此，91m EDF构成的EDFA增益前沿很低， 无法达到平坦增益。实验中我们观察到了同样的现象，即泵浦功率达 到最大时（150mW）无法获得平坦增益效果。注入-10dBm1535nm种 子光，则泵浦功率达到75mW时就可以得到L波段平坦增益，小信 号（-30dBm）平坦增益带宽超过30 nm,平均

8、增益值为14.7dB.调节种籽光波长，我们发现，当种籽光波长增加时，泵浦转换效 率有所提高，但种籽光被吸收的比率却有所减少， 即随着种籽波长向 长波段的移动，增益平坦时需要的泵浦功率越来越低，但种籽光的残余功率也越来越大。4 注入 1535nm、1549nm 和 1553nm 种籽光时 EDFA 对 1580nm 信号的增益谱这里我们之所以称注入的辅助光为种籽光，是因为它非常小，很小的种籽光就可以实现提高 L-band EDFA泵浦转换效率的 作用。如果增大种籽光功率，则经过EDFA后剩余的种籽光功率可能 会高于信号光，在应用时需要增加滤波设备将种籽光滤掉。图4是将种籽光波长从1535 nm调节到1549 nm再调节到1553 nm时分别测得 的L-band EDFA对1580nm信号的增益谱，其各种参数与注入1535nm 种籽光时相同，泵浦功率分别为 72mW和70mW.从图中可以看出，经过放大器后，1549nm种籽光功率比前面1535nm种籽光功率要高，而1553nm种籽光功率更高。5是种籽光波长为1549nm、种籽光功率为-10dBm、泵浦功率为 72mW时测得的小信号（L波段信号，功率为-30dBm，波长为 1565nm1610 nm）增益数据绘制的增益曲线