多芯光纤放大器及其与多模式光纤的耦合的制作方法
【专利说明】多芯光纤放大器及其与多模式光纤的耦合
[0001]本申请案主张2012年8月24日由Nicolas K.Fontaine及Roland Ryf申请的美国临时申请案61/692，735的权利。
技术领域
[0002]本发明一般涉及一种光学放大器和使用光学放大器的方法及设备。
【背景技术】
[0003]此章节介绍可有助于促进更好地理解本发明的多个方面。因此，此章节的陈述将以此意义来阅读且不应被理解为关于何为现有技术或何并非现有技术的承认。
[0004]在许多光学通信系统中，数据调制光学载波经历光学发射器与光学接收器之间的放大。一种类型的光学放大涉及经数据调制光学载波从光学信号到电信号的转换及对应电信号返回到光学信号的再转换。此转换及再转换序列通常被称作光学-电-光学(OEO)类型的信号处理。另一类型的光学放大涉及光域中的经数据调制光学载波的放大，而无任何类型的OEO信号处理。此后一类型的光学放大通常被称作全光学放大。全光学放大已使用被抽吸的掺杂稀土剂且使用经抽吸以造成拉曼(Raman)型光学处理的光学波导而执行。
[0005]在长距离光学通信系统中，通常需要OEO和/或全光学放大来补偿无源光学传输光纤中的经数据调制光学载波的衰减。
【发明内容】
[0006]第一设备的实施例包含多芯光纤和第一光学耦合器、第二光学耦合器及第三光学耦合器。多芯光纤经掺杂稀土以响应于其光学抽吸提供光学放大。第一光学耦合器经配置以将第一多模式光纤端耦合到所述多芯光纤的端。第二光学耦合器经配置以将第二多模式光纤端耦合到所述多芯光纤的端。第三光学耦合器经配置以将泵光源光学地耦合到多芯光纤。
[0007]在第一设备的一些实施例中，所述设备可进一步包含一或多个光学泵激光器，所述光学泵激光器光学地连接到第三光学耦合器且经配置以在多芯光纤中产生光学放大。在一些此类实施例中，第三光学耦合器经配置以将多芯光纤的每一光学芯的相邻端面耦合到对应泵光源。在任何此类实施例中，所述设备可进一步包含连接在所述一或多个光学泵与所述多芯光纤之间的偏光扰乱器。在任何此类实施例中，第三光学耦合器可经配置以将泵光从所述一或多个泵激光器优先地或主要地传输到多芯光纤的光学芯的附近端面的真子集。
[0008]在第一设备的任何实施例中，所述设备可进一步包含光学衰减器。光学衰减器经配置以依非普通地取决于光在多模式光纤中的一者中的光学传播模式的方式调整在所述多芯光纤的相邻端与所述多模式光纤的一者之间传输的光的强度。
[0009]在第一设备的任何实施例中，多芯光纤可为其中三个光学芯彼此大约等距的三芯光纤。
[0010]在第一设备的任何实施例中，多芯光纤可具有光学芯的不相交第一集合及第二集合。第一集合是由一或多个光学芯形成。第二集合是由分布在圆圈上且位于第一集合周围的奇数个光学芯形成。
[0011]第二设备的实施例包含多模式光纤的一系列跨段及多个全光学放大器。在所述系列中，多模式光纤的跨段经端连接以形成全光学通信线路。每一全光学放大器端连接所述跨段的对应相邻对。每一全光学放大器包含掺杂有稀土元素以响应于被光学抽吸而提供光学放大的多芯光纤。
[0012]在第二设备的一些实施例中，跨段的每一相邻对可由全光学放大器中的一者端连接。
[0013]在第二设备的任何实施例中，全光学放大器中的个别者可包含经连接以光学地抽吸其中的多芯光纤的一或多个光学泵。在一些此类实施例中，全光学放大器中的一或多者可包含连接在所述一或多个光学泵与其中的多芯光纤之间的偏光扰乱器。
[0014]在第二设备的任何实施例中，全光学放大器中的一者可包含光学衰减器，所述光学衰减器经配置以依取决于所述对应相邻对的跨段中的一者中的光的光学传播模式的方式衰减。
[0015]在第二设备的任何实施例中，多芯光纤中的某个多芯光纤可具有经定位彼此大约等距的三个光纤芯。
[0016]在第二设备的任何实施例中，个别多芯光纤可具有光学芯的不相交第一集合及第二集合。第一集合是由光学芯中的一或多者形成，且第二集合是由位于圆圈上且位于第一集合周围的奇数个光学芯形成。
[0017]方法的实施例包含接收及放大的动作。接收动作包含在经稀土掺杂多芯光纤的端处，从多模式光纤接收光学信号流。放大动作包含在经稀土掺杂多芯光纤中放大已接收的光学信号流。
[0018]在所述方法的一些实施例中，所述方法可进一步包含从所述多芯光纤的端，将所述已放大的光学信号流传输到第二多模式光纤。
[0019]在上述方法的任何实施例中，放大动作可包含用一或多个泵激光器光学地抽吸多芯光纤以在其中产生光学放大。
[0020]在所述方法的任何实施例中，所述方法可进一步包含第二接收动作及第二放大动作。第二接收动作包含在另一经稀土掺杂多芯光纤的端处，响应于所述传输动作而从另一多模式光纤接收光学信号流。第二放大动作包含在所述另一经稀土掺杂多芯光纤中放大所述已接收的光学信号流。
[0021 ] 在所述方法的一些实施例中，所述方法可进一步包含以基于多模式光纤中的一者中的光的光学传播模式非普通地调整强度的方式光学地衰减在多芯光纤与多模式光纤中的一者之间传达的光。
【附图说明】
[0022]图1A、IB及IC是示意地说明用于光学通信系统的光纤放大器(例如，经稀土掺杂放大器)的实施例的框图，在光学通信系统中，多模式光纤(MMF)及具有非普通不同的侧向强度分布的光学传播模式载送经数据调制光学流；
[0023]图2是图1A到IC中所示的多芯光学放大器光纤的横截面的示意说明；
[0024]图3是图1A到IC的实例三芯光光学放大器光纤的端面的横截面图，其定性地说明三个光学芯的光学传播模式与端耦合输入或输出多模式光纤(MMF)的光学传播模式之间的重叠；
[0025]图4提供图1A到IC的具有不同数目个光学芯的多芯光学放大器光纤的替代实例的端面的示意横截面图A到F ;
[0026]图5A、5B及5C分别是示意地说明图1A、1B及IC的全光学放大器的特定实施例的框图；
[0027]图6是说明光学衰减器的前视图，所述光学衰减器可用于图5A到5C的全光学放大器的一个实例中的模式均衡，在全光学放大器中，放大LPcip LP11X及LP11X光学传播模式的光；
[0028]图7是说明具有传输MMF的跨段及一或多个全光学放大器(例如，根据图1A到IC和2的全光学放大器中的一或多者)的全光学通信系统的框图；
[0029]图8是示意地说明以多个光学传播模式操作用于光学信号流的光学放大器的方法(例如，操作图1A到IC和2中示意地说明的光学放大器的方法)的流程图。
[0030]在图及正文中，相同参考数字指结构和/或功能上类似的元件。
[0031 ] 在图中，可夸大一些特征的相对尺寸以更加清楚地展示其中说明的结构中的一或多者。
[0032]在本文中，由图和说明性实施例的详细描述更加充分地描述各个实施例。然而，本发明可以各种形式体现且不限于在图和说明性实施例的详细描述中描述的特定实施例。
【具体实施方式】
[0033]在本文中，多模式光纤具有单个光学芯及相邻光学包层，所述单个光学芯及相邻光学包层经配置以在光学通讯波长下引导一组光学传播模式。所述集合包含具有非普通的不同侧向光强度分布(即，相差一个以上比例因子的分布)的模式。通常，多模式光纤本质上是轴对称的。
[0034]在本文中，多芯光纤在光学包层中具有多个不相交光学芯。在多芯光纤中，光学芯中的个别光学芯及相邻光学包层可引导一或多个光学传播模式。归因于多个不相交光学芯的存在，多芯光纤并未关于光纤的轴线轴向对称。
[0035]下文描述的实施例中的一些提供可用于放大端耦合的多模式光纤的光的有利全光纤放