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1、引言
由于各種新業(yè)務(wù)的不斷涌現(xiàn)，特別是互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，光傳輸由PDH準(zhǔn)同步數(shù)字系列到SDH同步數(shù)字系列，速率由140Mbit/s到2.5G直至10G，傳輸由原來只是滿足語音業(yè)務(wù)到目前語音與數(shù)據(jù)同平臺處理，因之引起的容量問題成為人們關(guān)注的焦點，于是為了解決光纖和容量問題，一種新型設(shè)備DWDM（密集波分復(fù)用）問世了，DWDM技術(shù)極大地提高了系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)的容量，然而近年來不斷增長的通信業(yè)務(wù)對DWDM系統(tǒng)傳輸容量的要求日益增大，現(xiàn)有的DWDM仍然無法滿足迅速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)要求。這就使得提高系統(tǒng)的容量成為亟待解決的問題。
傳統(tǒng)的擴容方法主要有兩種：一是提高單信道的傳輸率，二是減少信道間隔，增加信道數(shù)量。前一種方法會增大色散對系統(tǒng)的影響，從而對系統(tǒng)的色散管理和補償要求提高，加大了系統(tǒng)的成本。后一種方法會導(dǎo)致非線性效應(yīng)增強，同時對系統(tǒng)器件的波長穩(wěn)定性要求更加嚴(yán)格，同樣使成本上升。為了解決這些矛盾，人們逐漸將研究思路轉(zhuǎn)向如何充分“發(fā)掘”光纖的帶寬傳輸潛力上，利用C-帶（傳統(tǒng)帶，1520-1570nm）以外的L-帶（長波長帶，1570～1620nm），實現(xiàn)對C+L波段信號同時傳輸，這樣就避免了傳統(tǒng)擴容方法所面臨的技術(shù)難題�？芍苯釉诂F(xiàn)有的DWDM系統(tǒng)中實現(xiàn)擴容，是一種更直接更根本也更行之有效的方法。而ASE（放大的自發(fā)輻射）寬帶光源作為DWDM系統(tǒng)測試中最為關(guān)鍵的器件，人們對其帶寬也提出了新的要求。
隨著C-波段光源的研究越來越趨向成熟并邁向市場化，且由于迅速增長的光通信對帶寬的要求，為滿足將來人們對通信容量的更大需求，科研人員正在繼續(xù)開拓L-波段的資源，擴展L-波段光源及相關(guān)器件的研究便顯得尤為迫切，因此使得C+L段光源便成為研究的焦點。
2、DWDM的優(yōu)越性及其關(guān)鍵器件
DWDM系統(tǒng)可以充分利用光纖的巨大帶寬資源，使一根光纖的傳輸容量擴大幾倍至幾十倍。在長途網(wǎng)中，可以根據(jù)實際業(yè)務(wù)量的需要逐步增加波長來實現(xiàn)擴容，十分靈活。
DWDM技術(shù)具有如下特點：
（1）超大容量；
�。�2）對數(shù)據(jù)率“透明”；
（3）系統(tǒng)升級時能最大限度地保護已有投資；
（4）高度的組網(wǎng)靈活性、經(jīng)濟性和可靠性；
�。�5）可兼容全光交換�？梢灶A(yù)見，在未來可望實現(xiàn)的全光網(wǎng)絡(luò)中，各種電信業(yè)務(wù)的上/下、交叉連接等都是在光上通過對光信號波長的改變和調(diào)整來實現(xiàn)的。因此，DWDM技術(shù)將是實現(xiàn)全光網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，而且DWDM系統(tǒng)能與未來的全光網(wǎng)兼容，將來可能會在已經(jīng)建成的DWDM系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)透明的、具有高度生存性的全光網(wǎng)絡(luò)。
DWDM的關(guān)鍵器件有：光源，摻鉺光纖放大器和DWDM器件。本文作者研究一種新型C+L波段寬帶ASE光源是作為關(guān)鍵器件的測試用光源。
3、C+L波段寬帶ASE光源的實驗及結(jié)果
通過大量檢索及理論設(shè)計，在分析比對多種現(xiàn)在流行的方案的基礎(chǔ)上，提出了自己切實可行的設(shè)計方案。通過軟件仿真實驗，在分析了光源結(jié)構(gòu)、抽運功率及光纖濃度、反射鏡參數(shù)對光纖輸出性能的影響的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種基于光纖環(huán)行鏡的雙向泵浦雙級雙程結(jié)構(gòu)光源，實驗原理如圖1所示：
如上圖所示，試驗采用兩級濃度不同的摻鉺光纖（EDF）作為增益介質(zhì)，并通過優(yōu)化選擇合適的長度；
采用3dB耦合器制作的光纖環(huán)行鏡（FLR）作為反射鏡，光纖環(huán)行鏡的使用，不僅提高了抽運源利用效率，且改善光源的平坦度；
采用980nm的泵浦源（LD）雙向分別泵浦，其優(yōu)點在于提高輸出光源的穩(wěn)定性，采用反向輸出，避免了超熒光與剩余980nm泵浦光的混合輸出。通過兩級抽運光功率的反復(fù)調(diào)整來調(diào)整輸出光譜，使其輸出更平坦；
采用廈門安特光電子技術(shù)有限公司生產(chǎn)的單模光纖波分復(fù)用器--980/1590nm的WDM將980nm的泵浦光耦合入摻鉺光纖，提高耦合效率；
采用的光隔離器ISO的工作波長為1585±10nm，光隔離器的應(yīng)用主要有以下優(yōu)點：
（1）要產(chǎn)生L波段的光源，必須增加摻鉺光纖長度，然而，隨光纖長度的增加，瑞利散射也增強，但光纖長度減小，相應(yīng)的增益也就減弱，因此實驗采用兩級結(jié)構(gòu)，在兩級之間加上ISO，有效提高輸出功率；
�。�2）由于寬帶ASE光源產(chǎn)生的非相干光無方向性，因此會受到反射的泵浦光的影響，從而引起功率的不穩(wěn)定，致使噪聲增加。為此，在兩級摻鉺光纖之間以及輸出端放置與偏振無關(guān)的光隔離器，防止光纖端面反射對其性能造成影響，消除出射光中的泵浦光。
�。�3）在第一級和第二級之間加入光隔離器不僅有以上兩種優(yōu)點，而且可以使第一級的ASE輸出的光譜不受第二級的影響。第二級在放大第一級輸出光的同時產(chǎn)生短波長范圍的ASE（類似于單程前向輸出結(jié)構(gòu)光源）。調(diào)整第二級的泵浦功率和摻鉺光纖的長度，使得長波長和短波長兩部分光的幅度相當(dāng)時，即可獲得大功率的寬帶光源。驗證了第二級短的低濃度摻雜鉺光纖是用以調(diào)節(jié)并改善整個輸出光譜譜形的作用。另外，種子源輸出功率的大小影響超熒光輸出光譜的穩(wěn)定性，較大功率的種子源對激光的產(chǎn)生具有抑制作用。
實驗中，通過反復(fù)仔細(xì)調(diào)節(jié)980nm LD1和980nm LD2的功率，使得輸出的C波段光和L波段光得以較好的匹配，實現(xiàn)了C+L波段的ASE同時較高功率的輸出。輸出端采用Anritsu MS9710B光譜分析儀測量該ASE光源的輸出光譜（工作范圍為600～1750nm，分辨率為0.1 nm）。我們觀測到的波形為C+L波段的ASE，此時，第Ⅰ級LD輸出功率為60mW，第Ⅱ級LD輸出功率為70mW，輸出波形如圖2所示：
獲得了總功率達(dá)7.06dBm的覆蓋C+L波段的ASE光輸出，平均波長為1565.39nm，在未采用任何外加濾波器的情況下，其全寬半高FWHM值為55.706nm，3dB帶寬為63.7 nm,平坦區(qū)域達(dá)66.82 nm（從1533.80nm至1600.62nm）�？简瀮蓚�小時波形沒有變化，初步證明其輸出是穩(wěn)定的。
實驗中由于采用了光纖和光纖器件直接熔接方案，從而實現(xiàn)了該光源的全光纖化。
4、新型光源的實用價值
目前應(yīng)用于DWDM系統(tǒng)的光源是半導(dǎo)體激光器LD。DWDM系統(tǒng)的工作波長較為密集，一般波長間隔為幾個納米到零點幾個納米，這就要求激光器工作在一個標(biāo)準(zhǔn)波長上，并且具有很好的穩(wěn)定性；另一方面，DWDM系統(tǒng)的無電再生中繼長度從單個SDH系統(tǒng)傳輸50-60km增加到500～600km，在延長傳輸系統(tǒng)的色散受限距離的同時，為了克服光纖的非線性效應(yīng)，如受激布里淵散射效應(yīng)（SBS）、受激拉曼散射效應(yīng)（SRS）、自相位調(diào)制效應(yīng)（SPM）、交叉相位調(diào)制效應(yīng)（XPM）、調(diào)制的不穩(wěn)定性以及四波混頻（FWM）效應(yīng)等，要求DWDM系統(tǒng)的光源要使用技術(shù)更為先進、性能更為優(yōu)越的激光器�？傊�，DWDM系統(tǒng)的光源的兩個突出的特點是：比較大的色散容納值和標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的波長。
本文中的C+L波段平坦寬帶ASE光源除了可應(yīng)用于密集波分復(fù)用（DWDM）光纖通信系統(tǒng)中的測試光源中，它還有一個更進一步的實際應(yīng)用，那就是通過梳狀濾波器濾波之后，形成許多造價低廉，標(biāo)準(zhǔn)而穩(wěn)定的光源。該光源可很好的滿足上述要求，尤其突出的是該寬帶光源相干性很低，可以容納比較大的色散值。關(guān)于梳狀濾波器的實際還有待于進一步的設(shè)計研究。
