宽带光纤放大器.pdf

一种宽带光纤放大器，能够放大S－波段光信号，C－波段光信号和L－波段光信号。宽带光纤放大器包括环形器，将输入到它的第一端口的光信号输出到它的第二端口。此外，放大器输出从它的第二端口输入的放大的自发发射和S－波段光信号到第三端口。使用至少一个光纤光栅传输从环形器的第二端口输出的光信号中的C－和L－波段光信号，反射S－波段回环形器的第二端口。然后ASE从光纤光栅内部输入到环形器的第二端口。输出单元将输入到它的第一到第三终端的光信号输出到它的第四终端。波长选择分路器将输入到它的第一端口的光信号的L－波段光信号输出到它的第二端口，输出C－波段光信号到连接输出单元的第二终端的它的第三端口。

1.  一种宽带光纤放大器，用于放大S-波段光信号，C-波段光信号和L-波段光信号，放大器包括：
环形器，具有第一、第二和第三端口，环形器将输入到第一端口的大量光信号输出到第二端口，环形器也将输入到环形器的第二端口的放大的自发发射(ASE)和S-波段光信号输出到第三端口；
至少一个光纤光栅，传输从环形器的第二端口输出的大量光信号中的C-和L-波段光信号，反射从环形器的第二端口输出的光信号中的S-波段回环形器的第二端口，并将输入到光纤光栅内部的ASE输出到环形器的第二端口；
输出单元，至少有四个终端，用于将输入到第一到第三终端的光信号输出到第四终端；
波长选择分路器，有第一，第二和第三端口，用于连接输出单元的第二终端；
将输入到第一终端的光信号的L-波段光信号输出到波长选择分路器的第二端口，将输入到第一端口的光信号的C-波段光信号输出到第三端口，波长选择分路器的第三端口与输出单元的第二终端连接，，第一光纤放大单元与光纤光栅和波长选择分路器的第一端口连接，用于放大C-和L-波段光信号，并输出ASE到光纤光栅；
第二光纤放大单元，放大从波长选择分路器的第二端口输入的L-波段光信号，并输出放大的L-波段光信号到输出单元的第三端口；
第三光纤放大单元，放大从环形器的第三端口输入的S-波段光信号，并输出放大的S-波段光信号到输出单元的第一端口。

2.  根据权利要求1所述的宽带光纤放大器，其特征在于第一光纤放大单元包括：
第一掺杂铒的光纤，用于放大C-和L-波段光信号，并输出C-波段ASE；
第一泵浦光源，用于输出第一泵浦光泵浦第一掺杂铒的光纤；
第一波长选择耦合器，有第一，第二和第三端口，将输入到第一端口的C-和L-波段光信号和输入到第三端口的第一泵浦光输出到第二端口，并将输入到第二端口的C-波段ASE输出到第一端口，第一波长选择耦合器的第一端口与光纤光栅连接，第一波长选择耦合器的第二端口与第一掺杂铒的光纤连接，第一波长选择耦合器的第三端口与第一泵浦光源连接；
第一隔离器，与第一掺杂铒的光纤和波长选择耦合器的第一端口连接，输出C-和L-波段光信号到波长选择耦合器的第一端口，隔离从波长选择耦合器输入的光信号到第一光纤放大单元。

3.  根据权利要求1或2所述的宽带光纤放大器，其特征在于为了泵浦第三光纤放大单元，第一掺杂铒的光纤输出有1560nm波长带宽的C-波段ASE。

4.  根据权利要求2所述的宽带光纤放大器，其特征在于为了泵浦第三光纤放大单元，第一掺杂铒的光纤输出有1560nm波长带宽的C-波段ASE。

5.  根据权利要求4所述的宽带光纤放大器，其特征在于第二光纤放大单元包括：
第二掺杂铒的光纤，用于放大L-波段光信号；
第二泵浦光源，输出第二泵浦光泵浦第二掺杂铒的光纤；
第二波长选择耦合器，将输入到第一端口的L-波段光信号和输入到第三端口的第二泵浦光输出到第二端口，第二波长选择耦合器的第一端口连接波长选择分路器的第二端口，第二波长选择耦合器的第二端口与第二掺杂铒的光纤连接，第二波长选择耦合器的第三端口与第二泵浦光源连接；
第二隔离器，与第二掺杂铒的光纤和输出单元的第三终端连接，输出放大的L-波段光信号到输出单元的第三终端，并隔离从输出单元输入的光信号到第二光纤放大单元。

6.  根据权利要求1所述的宽带光纤放大器，其特征在于输出单元包括：
第四波长选择耦合器，有第一，第二和第三端口，将输入到第一端口的L-波段光信号和输入到第三端口的C-波段光信号输出到第二端口，第四波长选择耦合器的第一端口连接第二光纤放大单元，第四波长选择耦合器的第三端口连接波长选择分路器的第三端口；
第五波长选择耦合器，至少有第一，第二和第三端口，将输入到第三端口的S-波段光信号和输入到第一端口的C-和L-波段光信号输出到第二端口，第五波长选择耦合器的第一端口连接第四波长选择耦合器的第一端口，第五波长选择耦合器的第三端口连接第三光纤放大单元。

7.  根据权利要求3所述的宽带光纤放大器，其特征在于第三光纤放大单元包括：
由ASE和第三泵浦光泵浦掺杂铥的光纤，放大S-波段光信号；
第三泵浦光源，输出第三泵浦光泵浦掺杂铥的光纤；
第三波长选择耦合器，至少有第一，第二和第三端口，用于将输入到第一端口的ASE和S-波段光信号和输入到第三端口的泵浦光输出到第二端口，第三波长选择耦合器的第一端口连接环形器的第三端口，第三波长选择耦合器的第二端口连接掺杂铥的光纤，第三波长选择耦合器的第三端口连接第三泵浦光源；
第三隔离器，输出在掺杂铥的光纤放大的S-波段光信号到输出单元的第一端口，并隔离从输出单元输入的光信号到第三光纤放大单元。

8.  根据权利要求7所述的宽带光纤放大器，其特征在于第三光纤放大单元还包括泵浦模块，用于输出第五泵浦光泵浦掺杂铥的光纤。

9.  根据权利要求6所述的宽带光纤放大器，其特征在于泵浦模块包括：
第四泵浦光源，用于输出第四泵浦光：
由第四泵浦光泵浦的第三掺杂铥的光纤放大第五泵浦光；
第六波长选择耦合器，将输入到第一端口的S-波段光信号和输入到第三端口的第四泵浦光输出到第二端口，并将从第三掺杂铒的光纤输入到它的第二端口的第五泵浦光输出到掺杂铥的光纤，第六波长选择耦合器的第一端口连接掺杂铥的光纤，第六波长选择耦合器的第二端口连接第三掺杂铒的光纤，第六波长选择耦合器的第三端口连接第四泵浦光源；
第三隔离器，将输入到它的内部的S-波段光信号输出到输出单元的第一端口，并隔离从输出单元输入的光信号到第三光纤放大单元；
光纤光栅，输出从S-波段光信号和第五泵浦光中的S-波段光信号到第三隔离器，并反射从S-波段光信号和第五泵浦光中的第五泵浦光回到第三掺杂铒的光纤，S-波段光信号和第五泵浦光输入到连接第三掺杂铒的光纤的一端。

10.  根据权利要求7所述的宽带光纤放大器，其特征在于泵浦模块包括：
第四泵浦光源，输出第四泵浦光：
由第四泵浦光泵浦的第三掺杂铥的光纤放大第五泵浦光；
第六波长选择耦合器，将输入到第一端口的S-波段光信号和输入到第三端口的第四泵浦光输出到第二端口，并输出从第三掺杂铒的光纤输入到第二端口的第五泵浦光到掺杂铥的光纤，第六波长选择耦合器的第一端口连接掺杂铥的光纤，第六波长选择耦合器的第二端口连接第三掺杂铒的光纤，第六波长选择耦合器的第三端口连接第四泵浦光源；
第三隔离器，将输入到它的内部的S-波段光信号输出到输出单元的第一端口，并隔离从输出单元输入的光信号到第三光纤放大单元；
光纤光栅，输出从S-波段光信号和第五泵浦光中的S-波段光信号到第三隔离器，并反射从S-波段光信号和第五泵浦光中的第五泵浦光回到第三掺杂铒的光纤，S-波段光信号和第五泵浦光输入到连接第三掺杂铒的光纤的一端。

11.  根据权利要求10所述的宽带光纤放大器，其特征在于第三掺杂铒的光纤由第四泵浦光泵浦，输出ASE为第五泵浦光，放大在光纤光栅反射的第五泵浦光，输出到第六波长选择耦合器的第二端口。

12.  根据权利要求10所述的宽带光纤放大器，其特征在于光纤光栅包括在光纤的布拉格光栅，布拉格光栅有预先确定的周期，反射从第三掺杂铒的光纤输出的第五泵浦光回到第三掺杂铒的光纤。

13.  根据权利要求8所述的宽带光纤放大器，其特征在于第三泵浦光源输出波长980nm的第三泵浦光。

14.  根据权利要求10所述的宽带光纤放大器，其特征在于第三掺杂铒的光纤输出波长1560nm的第五泵浦光。

宽带光纤放大器
技术领域
本发明涉及光纤放大器。尤其涉及掺杂稀土元素的光纤的宽带光纤放大器，因此能放大具有宽波长带宽的光信号。
背景技术
波分复用技术(WDM)是允许提高每一光纤传输容量的技术。容量的提高是由于通过单根光纤传输和接收许多分成具有不同波长的信道。使用上面WDM技术的光通讯网络通常使用C-波段或L-波段的光信号，其中C-波段波长带宽从1530nm到1560nm，而L-波段波长带宽从1570nm到1600nm。然而，由于近来通讯要求急速地增加，已建议研究有关保证更有效的通讯网络。更特别的是，已建议扩大光信号的波长带宽范围为1450nm到1500nm的S-波段，允许使用光信号扩展的波长带宽。
对使用上面WDM技术的光通讯网络，通常使用的宽带光纤放大器包括掺杂各种稀土元素的光纤，各元素允许放大具有不同波长带宽的光信号。稀土元素是以铒，铥或此类为例的，其离子用于放大，铥的离子适合于放大S-波段的光信号，铒的离子在放大中有困难。
图1显示当前技术的宽带光放大器的结构。根据当前技术，有许多并行排列的放大单元。如在图1中所示，常规的宽带光放大器包括波长带宽分路单元140，基于各自的波长带宽分路外面输入的光信号，其中第一光纤放大单元110放大C-波段光信号，第二光纤放大单元120放大L-波段光信号，第三光纤放大单元130放大S-波段光信号，输出单元150输出各自放大的光信号到单独的终端。C-波段光信号涉及有波长范围为1530nm到1560nm的光信号，L-波段光信号涉及有波长范围为1570nm到1600nm的光信号，S-波段光信号涉及有波长范围为1450nm到1500nm的光信号。
波长带宽分路单元140分离输入到第一终端的光信号为C-波段光信号，L-波段光信号和S-波段光信号。随后，波长带宽分路单元通过第二，第三和第四终端输出C-波段信号，L-波段信号和S-波段信号到各自的光纤放大单元。波长带宽分路单元140包括第六波长选择耦合器141，第七波长选择耦合器142，第一隔离器143，第二隔离器144和第三隔离器145。
第六波长选择耦合器141有三个端口，其第一端口连接波长带宽分路单元140的第一终端。第二端口连接第七波长选择耦合器142，第三端口连接第三隔离器145。因此，在输入到第一端口的光信号中，C-波段和L-波段光信号允许输出到第二端口，而S-波段光信号允许输出到第三端口。
第七波长选择耦合器142也有三个端口，其第一端口连接第六波长选择耦合器141的第二端口；第二端口连接第一隔离器143，第三端口连接第二隔离器144。在输入到第七波长选择耦合器142的第一端口的C-波段和L-波段光信号中，C-波段光信号允许输出到第七波长选择耦合器142的第二端口，而L-波段光信号允许输出到第七波长选择耦合器142的第三端口。
第一隔离器143输出从第七波长选择耦合器142的第二端口输出的C-波段光信号到波长带宽分路单元140的第二终端。然而，第一隔离器143隔离从波长带宽分路单元140的第二端口行进的光信号到第一隔离器143。
第二隔离器144输出从第七波长选择耦合器142的第三端口输出的L-波段光信号到波长带宽分路单元140的第三终端。然而，第二隔离器144隔离从波长带宽分路单元140的第第三端口行进的光信号到第二隔离器144。
第三隔离器145输出从第六波长选择耦合器141的第三端口取范围的S-波段光信号到波长带宽分路单元140的第四终端。然而，第三隔离器145隔离从波长带宽分路单元140的第四端口行进的光信号到第三隔离器145。
然而，常规的波长带宽分路单元有以下问题，为了基于各波长带宽分路光信号需要许多元件，因此在光信号输入到各自的光纤放大单元以前增加了光信号的插入损耗。插入损耗意味着当光信号传输通过许多元件时产生的整个光功率的损耗，此插入损耗作用为宽带光纤放大器的噪声系数恶化的因素。
单元输出150通过单元输出150的一个终端，输出从第一到第三光纤放大单元110，120和130输出的S-，C-和L-波段光信号到外部。单元输出150包括第八波长选择耦合器151和第九波长选择耦合器152。
第八波长选择耦合器151有连接第一光纤放大单元110的第四隔离器111的第一端口，C-波段光信号输入到第一端口，连接第二光纤放大单元120的第五隔离器121第三端口，L-波段光信号输入到第三端口，输入到第一和第三端口的C-波段和L-波段光信号输出到第二端口。
第九波长选择耦合器152有连接第八波长选择耦合器151的第二端口的第一端口，C-波段和L-波段光信号输入到第一端口，连接第三光纤放大单元130的第六隔离器131第三端口，S-波段光信号输入到第第三端口，输入到第一和第三端口的C-波段和L-波段光信号输出到第二端口。
第一光纤放大单元110连接波长带宽分路单元140的第二终端，并包括第一掺杂铒的光纤114，第一波长选择耦合器112，第一泵浦光源113和第四隔离器111，因此放大从波长带宽分路单元140的第二终端输入的C-波段光信号。
第一泵浦光源113输出第一泵浦光泵浦第一掺杂铒地光纤114。第一掺杂铒的光纤由第一泵浦光泵浦，因此放大C-波段光信号。
第一波长选择耦合器112有连接波长带宽分路单元140的第二终端的第一端口，连接第一掺杂铒的光纤114的第二端口；此外，第三端口连接第一泵浦光源113，并输出输入到第一端口的C-波段光信号和输入到第三端口的第一泵浦光到与第一掺杂铒的光纤114连接第二端口。
第四隔离器111连接第一掺杂铒的光纤和第八波长选择耦合器151的第一端口，并输出在第一掺杂铒的光纤114放大的光信号到第八波长选择耦合器151的第一端口。此外，第四隔离器111隔离从第八波长选择耦合器151行进的光信号到第一光纤放大单元110。
第二光纤放大单元120连接波长带宽分路单元140的第三终端，并放大从波长带宽分路单元140的第三终端输入的L-波段光信号。第二光纤放大单元120包括第二掺杂铒的光纤124，第二波长选择耦合器122，第三波长选择耦合器125和第二泵浦光源123和第五隔离器121。
第二泵浦光源123输出正向的第二泵浦光泵浦第二掺杂铒的光纤124，而第三泵浦光输出反向的第三泵浦光。正向的第二泵浦光和反向的第三泵浦光输出到第二掺杂铒的光纤124。第二掺杂铒的光纤124由第二泵浦光和第三泵浦光泵浦，因此放大了L-波段光信号。
第二波长选择耦合器122有连接波长带宽分路单元140的第三终端的第一端口，连接第二掺杂铒的光纤124的第二端口，连接第二泵浦光源123的第三端口。第二波长选择耦合器122输出输入到第一端口的L-波段光信号和输入到第三端口的第二泵浦光到第二端口，。
第五隔离器121输出在第二掺杂铒的光纤124放大的L-波段光信号到第八波长选择耦合器151的第三端口。此外，第五隔离器121隔离从第八波长选择耦合器151行进的光信号到第二光纤放大单元120。
第三波长选择耦合器125有连接第二掺杂铒的光纤124的第一端口。第二端口连接第五隔离器121，第三端口连接第三泵浦光源126，并输出输入到第一端口的L-波段光信号到第二端口，输出输入到第三端口的第二泵浦光到第一端口。
第三光纤放大单元130连接波长带宽分路单元140的第四终端，并放大从波长带宽分路单元140的第四终端输入的S-波段光信号。此外，第三光纤放大单元130包括掺杂铥的光纤134，第四波长选择耦合器132，第五波长选择耦合器135，第四泵浦光源133，泵浦模块160和第六隔离器131。
第四泵浦光源133输出正向的第四泵浦光泵浦掺杂铥的光纤134，而泵浦模块160输出反向的第五泵浦光泵浦掺杂铥的光纤134。第四泵浦光源133使用有波长带宽1050nm的半导体泵浦光或此类作为光源。
泵浦模块160包括第七和第八隔离器161和165，第十波长选择耦合器162，第三掺杂铥的光纤164，第五泵浦光源163泵浦第三掺杂铒的光纤164，和能发射1560nm波长的单独的光源166。因此，泵浦模块160在第三掺杂铒的光纤164放大从光源166输出的1560nm的低功率泵浦光，因此。输出具有足够泵浦第三掺杂铥的光纤134强度的第五泵浦光。例如，光源166可以以分布式反馈泵浦光或此类为例。
掺杂铥的光纤由第四和第五泵浦光泵浦，因此放大S-波段光信号。
掺杂铥的光纤134可以使用980nm或1560nm波长带宽作为光源。然而，有1560nm波长带宽的高功率半导体泵浦光至今还不可得到。为此，1560nm波长带宽的泵浦光源用低功率的分布式反馈泵浦光或此类输出1560nm波长带宽的泵浦光。此外，必须包括单独的泵浦模块，提供有掺杂铒的光纤，放大从分布式反馈泵浦光输出的泵浦光，和泵浦光源泵浦掺杂铒的光纤。
第四波长选择耦合器132有连接波长带宽分路单元140的第四终端的第一端口。然后第二端口连接掺杂铥的光纤134，第三端口连接第四泵浦光源，并输出分别输入到第一和第三端口的S-波段光信号和第四泵浦光到第二端口。
第五波长选择耦合器135输出在掺杂铥的光纤134放大的S-波段光信号到第六隔离器131，并输出第五泵浦光到掺杂铥的光纤134。
第六隔离器131连接第五波长选择耦合器135的第二端口和第九波长选择耦合器152的第三端口。第六隔离器131输出在掺杂铥的光纤134放大的S-波段光信号到第九波长选择耦合器152的第三端口，但隔离从第九波长选择耦合器152行进的光信号到第六隔离器131。
然而，如显示在图1的常规的宽带光纤放大器，在光信号输入到各光纤宽带放大单元前根据各波长分离光信号，因此在输入到各光纤宽带放大单元前分离的各光信号强度会降低。因此，在光信号输入到各光纤宽带放大单元前，光信号通过分离光信号为具有各自波长宽带光信号的许多部件传输。因此在光信号输入到各光纤宽带放大单元前，大大增加了各光信号的插入损耗。由于上面的因素，常规的宽带光纤放大器有以下的问题，它的噪声系数和放大效率恶化。
发明内容
因此，本发明提供一种改善噪声系数和放大效率的宽带光纤放大器。
按照本发明一方面，提供在应用中容易集成的掺杂铥的光纤的泵浦光源。
按照本发明的另一方面，提供能放大S-波段光信号、C-波段光信号和L-波段光信号的宽带光纤放大器。此放大器包括：环形器，将输入到第一端口的光信号输出到第二端口，并将放大的自发发射(ASE)和输入到第二端口的S-波段光信号输出到第三端口；至少一个光纤光栅，传输从环形器的第二端口输出的光信号中的C-和L-波段光信号，反射从环形器的第二端口输出的光信号中S-波段光信号回到环形器的第二端口，并将输入到光纤光栅内部的ASE输出到环形器的第二端口；输出单元，将输入到第一到第三终端的光信号输出到第四终端；波长选择分路器，将输入到第一端口的光信号的L-波段光信号输出到第二端口，并将输入到第一端口的光信号的C-波段光信号输出到第三端口，波长选择分路器的第三端口连接输出单元的第二终端；第一光纤放大单元与光纤光栅和波长选择分路器的第一端口连接，用于放大C-和L-波段光信号，并输出ASE到光纤光栅；第二光纤放大单元放大从波长选择分路器的第二终端输入的L-波段光信号，并输出放大的L-波段光信号到输出单元的第三终端；第三光纤放大单元放大从环形器的第三端口输入的S-波段光信号，并输出放大的S-波段光信号到输出单元的第一终端。
附图说明
参考附图从下面的详细描述可以清楚的了解本发明上述的特征和优点。
图1显示各光纤放大单元以并行方式排列的常规的宽带光纤放大器的结构；
图2显示本发明的实施例的宽带光纤放大器的结构；
图3显示本发明的实施例的宽带光纤放大器的结构，其中宽带光纤放大器还包括单独的泵浦模块。
具体实施方式
此后，参考附图详细描述本发明的优选的特征。
图2显示本发明优选的实施例的宽带光纤放大器的结构。如图所示，宽带光纤放大器包括环形器240，光纤光栅241，输出单元260输出各放大的光信号到一个终端，第一光纤放大单元210放大C-和L-波段光信号，第二光纤放大单元220放大L-波段光信号，第三光纤放大单元230放大S-波段光信号，波长选择分路器250连接第一光纤放大单元210和第二光纤放大单元220。
在运行中，环形器240将输入到第一端口的光信号输出到它的第二端口。此外，环形器240将输入到它的第二端口的放大的自发发射(ASE)和S-波段光信号输出到它的第三端口。有波长带宽为1450nm的S-波段，有波长带宽从1550nm的C-波段，有波长带宽为1580nm的L-波段，这三种光信号输入到环形器240的第一端口，然后输出到与光纤光栅241连接的环形器240的第二端口。
光纤光栅241传输从环形器240的第二端口输出的光信号的C-和L-波段光信号，但反射S-波段光信号回到环形器240的第二端口。此外，光纤光栅241将本身输入的ASE输出到环形器240的第二端口。
根据本发明，宽带光纤放大器设计为根据各波长带宽最小化分路光信号的路径，因此宽带光纤放大器最小化在输入到各自的光纤放大单元210，220和230之前各分路光信号必须通过的部件的数量。这意味着增加了光强度。换言之，其优点是：由根据各波长带宽最小化分路光信号的部件的数量，可最小化在光信号输入到各自的光纤放大单元之前产生的插入损耗。此外，另一优点是：由缩短生产和装配过程的时间以及减少部件的数量可以减小成本。
波长选择分路器250置于第一光纤放大单元210和第二光纤放大单元220之间。第二光纤放大单元220装置有第一，第二和第三端口，输入到第一端口的光信号中，L-波段输出到第二端口，C-波段输出到第三端口。
第一光纤放大单元210包括第一掺杂铒的光纤211，第一泵浦光源212，第一波长选择耦合器213和第一隔离器214。第一光纤放大单元210安排在光纤光栅241和波长选择分路器250之间。因此，第一光纤放大单元210在第一掺杂铒的光纤211放大输入到的第一波长选择耦合器213的C-和L-波段光信号，输出当在第一掺杂铒的光纤211放大C-和L-波段光信号时产生的，有1560nm波长带宽的C-波段ASE到光纤光栅241。
第一掺杂铒的光纤211放大从第一波长选择耦合器213的第二端口输入到它的内部的C-和L-波段光信号，并输出ASE到第一波长选择耦合器213的第二端口。为了泵浦光纤211，第一泵浦光源212输出第一泵浦光。
第一波长选择耦合器213有连接光纤光栅241的第一端口。因此，第二端口连接第一掺杂铒的光纤211，第三端口连接第一泵浦光源212，因此输入到第一端口的C-和L-波段光信号和输入到第三端口的第一泵浦光输出到第二端口，输入到第二端口的ASE输出到第一端口。
光纤光栅241连接第一掺杂铒的光纤211和波长选择分路器250。第一隔离器214输出C-和L-波段光信号到波长选择分路器250的第一端口，然而作为隔离从波长选择分路器250输入的光信号到第一光纤放大单元210。
第二光纤放大单元220包括第二掺杂铒的光纤221放大L-波段光信号，第二泵浦光源222输出第二泵浦光，第二波长选择耦合器223安排在波长选择分路器250的第二端口和第二掺杂铒的光纤221之间，第二隔离器224连接第二掺杂铒的光纤221和输出单元260的第三终端。
第二泵浦光源222输出第二泵浦光泵浦第二掺杂铒的光纤221，并由第二泵浦光泵浦第二掺杂铒的光纤221放大L-波段光信号。
第二波长选择耦合器223有连接波长选择分路器250的第二端口的第一端口，第二端口连接第二掺杂铒的光纤221，第三端口连接第二泵浦光源222，因此输入到第二波长选择耦合器223的第一端口的L-波段光信号和输入到第二波长选择耦合器223的第三端口的第二泵浦光输出到第二波长选择耦合器223的第二端口。
第二隔离器224连接第二掺杂铒的光纤221和输出单元260的第三终端。因此，第二隔离器224输出在第二掺杂铒的光纤221放大的L-波段光信号到输出单元260，但隔离从输出单元260输入的光信号到第二光纤放大单元220。
本发明由放大C-和L-波段光信号的主光纤放大单元与放大S-波段光信号的次级光纤放大单元串联连接，能最小化在输入到各自的光纤放大单元之前光信号的路径。换言之，根据本发明的宽带光纤放大器有以下优点，由把光信号分成两路，一路为C-和L-波段光信号，另一路S-波段光信号，最小化各光信号的光强度损失。
第三光纤放大单元230包括掺杂铥的光纤231，用于放大S-波段光信号，第三泵浦光源232输出第三泵浦光，第三波长选择耦合器233安排在环形器240的第三端口和掺杂铥的光纤231之间，第三隔离器234隔离从输出单元260的第一终端输入的光信号到第三光纤放大单元230。
第三泵浦光源232输出第三泵浦光泵浦掺杂铥的光纤231。此外，第三泵浦光源232使用有波长为980nm，或相似长度的半导体泵浦光。
掺杂铥的光纤231由从第一掺杂铒的光纤211输出的1560nm的ASE和从第三泵浦光源232输出的第三泵浦光泵浦，因此放大S-波段光信号。泵浦掺杂铥的光纤231的ASE波长为1560nm。
在现有技术中，当使用有分布式反馈泵浦光的光纤放大单元输出1560nm泵浦光作为光源泵浦掺杂铥的光纤时，由此产生问题。即，因为还包括能输出1560nm独立泵浦光的光纤放大单元装置作为泵浦光源，不容易集成宽带光纤放大器。相反，在本发明中，有优点如下，使用从光纤放大器内部产生的有C-波段的ASE作为掺杂铥的光纤的泵浦光，结构成为简单，系统集成成为可能。
第三波长选择耦合器233有连接环形器240的第三端口的第一端口，第二端口连接掺杂铥的光纤231。第三端口连接第三泵浦光源232，因此输入到第三波长选择耦合器233的第一端口的ASE和S-波段光信号和输入到第三波长选择耦合器233的第三端口的第三泵浦光输出到第三波长选择耦合器233的第二端口。
第三隔离器234连接掺杂铥的光纤231和输出单元260的第一终端261。因此，第三隔离器234输出在第三光纤放大单元230放大的S-波段光信号到输出单元260，但隔离从输出单元260输入的光信号到第三光纤放大单元230。
输出单元260有连接第三光纤放大单元230的第一终端261。第二终端262连接波长选择分路器250的第三端口。最后，第三终端263连接第二光纤放大单元220，因此输入到第一，第二和第三终端261，262和263的C-，S-和L-波段光信号输出到输出单元260的第四终端。输出单元260包括第四波长选择耦合器265和第五波长选择耦合器266。
第四波长选择耦合器265有连接输出单元260的第三终端263的第一端口，连接第五波长选择耦合器266的第二端口，和连接输出单元260的第二终端262的第三端口，因此输入到第四波长选择耦合器265的第一端口的L-波段光信号和输入到第第四波长选择耦合器265的第三端口的C-波段光信号输出到第四波长选择耦合器265的第二端口。
第五波长选择耦合器266有连接第四波长选择耦合器265的第二端口的第一端口，连接输出单元260的第四终端264的第二端口，和连接输出单元260的第一终端261的第三端口，因此输入到第五波长选择耦合器266的第一端口的C-和L-波段光信号以及输入到第五波长选择耦合器266的第二端口的S-波段光信号输出到第五波长选择耦合器266的第三端口。
图3显示本发明另一实施例的宽带光纤放大器的结构，其中宽带光纤放大器还包括泵浦模块，输出泵浦光泵浦单独的掺杂铥的光纤。
参考图3，本发明另一实施例的宽带光纤放大器包括环形器350，光纤光栅351，输出单元370，输出各自放大的光信号到一个终端，第一光纤放大单元310，放大C-和L-波段光信号，第二光纤放大单元320，放大L-波段光信号，第三光纤放大单元330，放大S-波段光信号，波长选择分路器360连接第一光纤放大单元310和第二光纤放大单元320。
环形器350将输入到第一端口的光信号输出到第二端口。此外，环形器350将输入到它自己的第二端口的放大的自发发射(ASE)和S-波段光信号输出到它自己的第三端口。有波长带宽范围为1450nm的S-波段，有波长带宽从1550nm的C-波段，有波长带宽从1580nm的L-波段，这三种光信号输入到环形器350的第一端口，然后输出到与光纤光栅351连接的环形器350的第二端口。
光纤光栅351传输从环形器350的第二端口输出的光信号的C-和L-波段光信号，但反射S-波段光信号回到环形器350的第二端口。此外，光纤光栅351将输入到它本身的ASE输出到环形器350的第二端口。
波长选择分路器360置于第一光纤放大单元310和第二光纤放大单元320之间。波长选择分路器360将输入到它的第一端口的L-波段光信号输出到它的第二端口，输出C-波段光信号到它的第三端口。
第一光纤放大单元310包括第一掺杂铒的光纤311，第一泵浦光源312，第一波长选择耦合器313和第一隔离器314。第一光纤放大单元310连接光纤光栅351和波长选择分路器360的第一端口。因此，第一光纤放大单元310放大输入到它内部的C-和L-波段光信号，并输出ASE到光纤光栅351。
第二光纤放大单元320包括第二掺杂铒的光纤321放大输入到它内部的L-波段光信号，第二泵浦光源322输出第二泵浦光泵浦第二掺杂铒的光纤321，第二波长选择耦合器323置于波长选择分路器360的第二端口和第二掺杂铒的光纤321之间。第二隔离器314输出在第二掺杂铒的光纤321放大的L-波段光信号到输出单元370的第三终端，并隔离从输出单元370输出的光信号到它的内部。
第三光纤放大单元330包括掺杂铥的光纤331放大S-波段光信号，第三泵浦光源332输出第三泵浦光，第三波长选择耦合器333置于环形器350的第三端口和掺杂铥的光纤331之间，泵浦模块340输出反向第五泵浦光泵浦掺杂铥的光纤331。
掺杂铥的光纤331连接第三波长选择耦合器333的第二端口和泵浦模块340。掺杂铥的光纤331由ASE和从第三波长选择耦合器333输入的第三泵浦光和第五泵浦光泵浦，因此，放大的S-波段光信号输入到掺杂铥的光纤331的内部。
第三波长选择耦合器333有连接环形器350的第三端口的第一端口，连接掺杂铥的光纤331的第二端口，和连接第三泵浦光源332的第三端口，因此通过第三泵浦光源332的第二端口，输入到第三波长选择耦合器333的第一端口的ASE和S-波段光信号和输入到第三波长选择耦合器333的第三端口的第三泵浦光输出到掺杂铥的光纤331。
第三泵浦光源332使用能输出980nm正向泵浦光的半导体泵浦光或此类泵浦掺杂铥的光纤331。
泵浦模块340置于掺杂铥的光纤331的末端和输出单元370的一个终端之间。泵浦模块340输出放大在内部产生的ASE的第五泵浦光到掺杂铥的光纤331。泵浦模块340包括第四波长选择耦合器343，第四掺杂铥的光纤341放大在它的内部产生的ASE，第四泵浦光源342输出第四泵浦光泵浦第四掺杂铥的光纤341，第三隔离器344输出S-波段光信号到输出单元370，隔离从输出单元370输入的光信号到第三光纤放大单元330和光纤光栅345。
第四波长选择耦合器343有连接掺杂铥的光纤331的第一端口，连接第三掺杂铥的光纤341的第二端口，和连接第四泵浦光源342的第三端口。第四波长选择耦合器343输出放大从掺杂铥的光纤331产生的ASE的，有波长1560nm的第五泵浦光到第四波长选择耦合器343的第一端口。
第四泵浦光源342使用能输出第四泵浦光的半导体泵浦光或此类泵浦第三掺杂铥的光纤341，并连接到第四波长选择耦合器343的第三端口。
第三掺杂铥的光纤341与第四波长选择耦合器343的第二端口和光纤光栅345连接。第三掺杂铥的光纤341输出从它的内部产生的ASE到光纤光栅345。光纤光栅345反射从第三掺杂铥的光纤341输出的ASE回到第三掺杂铥的光纤341。在光纤光栅345反射的ASE在第三掺杂铥的光纤341放大为第五泵浦光。然后输出到第四波长选择耦合器343的第二端口。如从第三掺杂铥的光纤341输出的1560nm的ASE，第五泵浦光放大掺杂铥的光纤331。
光纤光栅345与第三掺杂铥的光纤341和第三隔离器344连接，并反射从第三掺杂铥的光纤341输出的ASE回到第三掺杂铥的光纤341。
总之，本发明有如下优点，从第一光纤放大单元输出的ASE和在泵浦模块放大的1560nm的第五泵浦光用作为泵浦掺杂铥的光纤的泵浦光，因此有可能构建没有单独泵浦光源的宽带光纤放大器。换言之，因为不需要单独的泵浦光源的优点，容易集成泵浦模块，因此降低泵浦模块的生产成本。
输出单元370有与第三光纤放大单元330连接的第一终端371。第二终端372与波长选择分路器360的第三端口连接，第三终端373与第二光纤放大单元320连接，和第四终端374。输出单元370使得输入到第三终端373的L-波段光信号，输入到第二终端372的C-波段光信号和输入到第一终端371的S-波段光信号输出到第四终端374。输出单元371包括第五波长选择耦合器375和第六波长选择耦合器376。
第五波长选择耦合器375有连接输出单元370的第三终端373的第一端口，连接第六波长选择耦合器376的第一端口的第二端口，和连接输出单元370的第二终端372的第三端口。第六波长选择耦合器376有连接第五波长选择耦合器375的第二端口的第一端口，连接输出单元370的第四终端374的第二端口，和连接输出单元370的第一终端371的第三端口。
因此，输入到第五波长选择耦合器375的第一端口的L-波段光信号，和输入到第五波长选择耦合器375的第三端口的C-波段光信号输出到第五波长选择耦合器375的第二端口，然后输出到第六波长选择耦合器376的第一端口。第六波长选择耦合器376允许输入到它的第一端口的C-和L-波段光信号，和输入到它的第三端口的S-波段光信号输出到它自己的第二端口。
本发明有如下优点，在光信号输入到各自的光纤放大单元之前，用一个环形器以及至少一个光纤光栅分路光信号，最小化光信号的分路路径和部件，减小了在光信号输入之前产生的光强度损失和噪声系数。此外，有另一优点，使用从各自光纤放大单元内部产生的有1560nm波长的ASE作为掺杂铥的光纤的泵浦光源，有可能实现集成和节省生产成本。