基于长周期光纤光栅的动态增益平坦器

摘要

本发明属于光纤通信技术领域，具体涉及一种基于长周期光纤光栅的动态增益平坦器。它包括有长周期光纤光栅、电控微型弯曲机构和微型调温装置，长周期光纤光栅通过加预应力而紧贴于微型弯曲机构表面，两者共同置于密封的微型调温装置内。本发明巧妙地应用了长周期光纤光栅独特的弯曲及温度特性，从而实现了增益的动态调幅和中心波长的动态调谐，具有结构简单、成本低、插入损耗小、易制造等优点，和现有方法相比，具有明显的性价比优势。

说明书

                          技术领域

本发明属于光纤通信技术领域，涉及一种光纤通信系统中使用的动态增益平坦器，具体是一种基于长周期光纤光栅的动态增益平坦器。

                          技术背景

光纤密集波分复用(DWDM)通信技术是目前光纤通信系统扩容和升级最有效的手段，在长距离光通信系统中得到广泛的应用。光纤DWDM系统需要宽带、增益平坦度好的线路放大器级联起来以增加无中继距离，掺铒光纤放大器(EDFA)在C及L波段作为最佳选择而得到了广泛的应用，全球年产值达数十亿美圆。但是，EDFA因其固有的增益不平坦而可能导致系统的误码率升高，甚至不能正常工作。无源增益平坦器目前已被广泛用于EDFA之中，但不管无源增益平坦器做得如何精密，总有剩余的增益不平坦部分，这些剩余的增益不平坦虽然小(通常小于1dB)，但经过多个后续串联的EDFA的连续放大后会累积起来而变得很大，因此，在累积到一定程度后就需要一个专门的动态可调增益平坦器以及时减小累积后的增益不平坦度。此外，更重要的是，在新一代DWDM系统中增益由于合波或分波的需要会发生较大的变化，因此对新一代光纤通信系统来讲，增益的动态平衡是必要的，动态增益平坦器和可调谐激光器及可调谐滤波器一样，被普遍认为是新一代光纤通信系统中的热门器件。

目前，已有多种原理的动态增益平坦器的报道，包括在平面光波导芯片上实现的串联式Mach-Zehnder干涉仪方法，基于平面阵列波导光栅(AWG)的多通道干涉仪方法，使用可调Faraday旋转器的方法，磁光和电光效应方法及可调光衰减器(VAT)和EDFA组合方法等等。总的来说，它们都是基于分离光纤器件，结构复杂，成本高，不是全光纤型器件，插入损耗大。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，设计一种结构简单，低成本、插入损耗小、全光纤型的基于长周期光纤光栅的动态增益平坦器。

                         发明内容

本发明设计的的动态增益平坦器是基于长周期光纤光栅弯曲及温度特性的，其谐振峰的振幅随弯曲度增大因模式耦合效率减小而呈线性减小，从而实现增益的幅值可调。本方案中的光纤光栅通过加预应力而紧贴于电控微型弯曲执行元件如压电陶瓷片的表面，通过给压电陶瓷片施加电压进行动态弯曲，从而改变长周期光纤光栅谐振峰的幅值。同时，由于弯曲，光纤光栅的中心波长将随弯曲度的增大而向短波方向漂移，故这里采用了一个电控微型调温装置将长周期光纤光栅和电控微型弯曲机构密闭于其中，用以改变光纤光栅的温度，使其波长回复到所需要的位置。由于光纤折射率将随温度改变而变化，所以光纤光栅的中心波长漂移与温度变化成正比关系，且是线性，这样通过改变供给微型调温装置的电流，进行动态调温就可实现光纤光栅的动态波长调谐，弯曲及温度的同时调节就实现了增益动态调节，响应时间可小于10ms。

本发明巧妙地应用了长周期光纤光栅独特的弯曲及温度特性，从而实现了增益的动态调幅和中心波长的动态调谐，具有结构简单、成本低、插入损耗小、易制造等优点，和现有方法相比，具有明显的性价比优势，因此本发明具有很好的市场竞争力。

                        附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明用于掺铒光纤放大器中的增益平坦实验结果图。

                    具体实施方式

参见图1，本发明的结构包括长周期光纤光栅1、电控微型弯曲机构2及微型调温装置三部分，长周期光纤光栅1系由高频CO₂激光脉冲制造而成，(本发明人的专利“长周期光纤光栅的制造装置“ZL00245055.0)，其具有横截面折射率分布不均匀的特点因而其弯曲---波长变化灵敏度可通过沿光纤中心轴方向旋转光纤来调整。长周期光纤光栅1通过加预应力而紧贴于微型弯曲机构2表面随其一起弯曲，微型弯曲机构2为压电陶瓷片。长周期光纤光栅1两端由密封环5固定，长周期光纤光栅1及电控微型弯曲机构2置于微型调温装置之内，微型调温装置由微型线圈4均匀分布于外套3内表面构成，其温度由外接电流调节电路6通过改变供给的电流进行调整，压电陶瓷片的弯曲度由一外接电压调节电路7调压控制。

应用实例：将本发明的动态增益平坦器接在一个线放EDFA之后，其增益不平坦度的变化如图2所示，增益不平坦度已从未平坦前的+4dB减小到平坦后的+0。6dB(34nm带宽内)。进一步优化长周期光纤光栅的参数可将增益不平坦度减小到+0。5dB以下。