一种泵浦激光器输入电流的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种泵浦激光器输入电流的控制方法及装置，方法主要包括：计算所述输出光功率与目标光功率差值的绝对值；判断输出光功率与目标光功率差值的绝对值与预设阈值的大小；若绝对值大于预设阈值，采用数字式PID算法控制输入电流；若绝对值小于或者等于预设阈值，根据电流控制量控制输入电流。当输出光功率与目标光功率相差较大时，采用数字式PID算法可以快速调节泵浦激光器的输入电流；当输出光功率与目标光功率较为接近时，通过电流控制量调节输入电流可以适度、精准的调节泵浦激光器的输入电流，防止由于温度变化较大，导致PID控制参数无法适应现有环境而出现超调过量甚至震荡等不良现象，影响控制模块对泵浦激光器的控制能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子元件的控制领域，尤其涉及一种泵浦激光器输入电流的控制方法及装置。
技术介绍
EDFA(Erbium Doped Fiber Amplifier，掺铒光纤放大器)是一种光纤通信系统对光信号直接放大的光放大器件，由于光纤中掺杂微量铒离子，使得EDFA的输出功率和增益均得到较大提高。由图1可见，EDFA通常由有源媒质(掺铒光纤)、泵浦激光器、光耦合器、滤波器以及控制模块等元件组成。控制模块控制泵浦激光器输出稳定、精确的泵浦光信号，泵浦光信号与输入光信号经耦合器的耦合作用后同时注入掺铒光纤中，通过掺铒光纤将泵浦光信号的能量转移到输入光信号中，最后经滤波器去除噪音后输出稳定的光信号，从而实现输入光信号能量的放大。泵浦激光器是EDFA中至关重要的元件之一，泵浦激光器的发光过程可分为“受激”和“释放”两个过程，即泵浦激光器内部的粒子需接收外部能量(比如电流)的激发，从而由稳定的低能态跃迁至亚稳定的高能态；但是，由于高能态的不稳定性，受激粒子将通过释放光子而再次返回至稳定的低能态，并将吸收的能量以光能的形式释放出来。泵浦激光器的“受激”过程是确保泵浦光信号稳定输出的关键，因此，输入泵浦激光器的电流需要严格控制，以确保泵浦光信号的输出功率可以快速调整至目标光功率，并以目标光功率稳定输出，进而保证EDFA输出精确的放大光信号。调节泵浦激光器输入电流的控制模块通常为PID(proportion、integral和derivative，比例、积分和微分)控制模块，PID控制模块通过对泵浦激光器的输出光功率与目标光功率的差值进行PID(比例、积分和微分的线性组合)计算而获得控制量，并根据控制量调节泵浦激光器的输入电流，经多次调节后，泵浦激光器可以最终以稳定的目标光功率输出泵浦光信号。PID控制模块又分为比例控制模块、积分控制模块和微分控制模块。其中，比例控制模块能迅速反应误差，从而减小稳态误差；积分控制模块可以不断积累系统误差，输出积分控制量以消除误差；微分控制模块可以减小超调量，克服振荡，增强系统的稳定性。PID控制模块中比例控制模块、积分控制模块和微分控制模块三者相互协调，最终实现对泵浦激光器输入电流的快速调节和控制。但是，泵浦激光器的粒子“受激”过程所需的外部能量受外部温度影响较大，在高温条件下，由于粒子自身活动剧烈，使得“受激”所需的外部能量与低温状态下所需的外部能量相比要少的多。因此，在不同温度、相同泵浦激光器输入电流的情况下，泵浦光信号达到稳定状态所需的时间并不相同，也就是PID控制模块对泵浦激光器的调节能力并不相同。尤其是在温差较大时，差异更为明显，甚至在高温条件下运行良好的PID控制模块，在低温条件下的调节过程出现过度延时、震荡甚至超调过量现象(即被调参数动态偏离给定值的最大程度出现过大的情况)。因此，当外部温度变化较大时，PID控制模块的各个控制参数都需要反复调整，以确保PID控制模块的精确控制。同时，当温度急剧变化时，若不及时调整PID控制参数，则过强的比例和积分控制以及PID控制本身的延时特性将增强系统的不稳定性，很容易出现超调过量现象，也就是泵浦激光器的输入电流远超过给定值的情况。由于EDFA属于信号源器件，通常位于通讯系统的前端，其后端需接入多个应用设备，泵浦激光器过大的输入电流导致的EDFA无法快速进入稳定状态的情况将严重影响后端设备的正常运行，缩短后端设备的使用寿命甚至严重损坏后端设备。
技术实现思路
本专利技术提供一种泵浦激光器输入电流的控制方法及装置，以解决现有技术控制模块对泵浦激光器的控制能力受温度影响较大的技术问题。本专利技术提供一种泵浦激光器输入电流的控制方法，所述泵浦激光器输入电流的控制方法包括：获取泵浦激光器的输出光功率；计算所述输出光功率与目标光功率差值的绝对值；判断所述绝对值是否大于预设阈值，其中，预设阈值为0.2-5dbm；若所述绝对值大于预设阈值，则采用数字式PID算法控制泵浦激光器的输入电流；若所述绝对值小于或者等于预设阈值，则根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取泵浦激光器的电流控制量，根据所述电流控制量控制泵浦激光器的输入电流。优选的，所述根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取泵浦激光器的电流控制量包括：根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性曲线图获取与目标光功率和临界光功率分别对应的目标电流值和临界电流值，其中，临界光功率为目标光功率与预设阈值的差值或和值；计算所述目标电流值和所述临界电流值的差值E；根据公式I＝E/E1-E2，获取电流控制量，其中，E1和E2分别为第一控制参数和第二控制参数。优选的，所述预设阈值包括第一预设阈值和小于所述第一预设阈值的第二预设阈值，且所述判断所述绝对值是否大于预设阈值为判断所述绝对值是否大于第一预设阈值。优选的，所述若所述绝对值小于或者等于预设阈值，则根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取泵浦激光器的电流控制量，根据所述电流控制量控制泵浦激光器的输入电流包括：判断所述绝对值与所述第一预设阈值和所述第二预设阈值的大小关系；若所述绝对值大于所述第二预设阈值且小于或者等于所述第一预设阈值，则根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取第一电流控制量，根据所述第一电流控制量控制泵浦激光器的输入电流；若所述绝对值小于或等于所述第二预设阈值，则根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取第二电流控制量，根据所述第二电流控制量控制泵浦激光器的输入电流。优选的，所述采用数字式PID算法控制泵浦激光器的输入电流包括：预设PID控制参数的初始值，其中，所述PID控制参数包括比例放大系数Kp、积分时间常数KI和微分时间常数KD；根据公式以及PID控制参数的初始值，获取泵浦激光器的输出光功率的控制量u(k)，其中，e(k)为输出光功率与目标光功率的差值，u0为控制量基值；根据所述控制量u(k)控制泵浦激光器的输入电流。本专利技术还提供一种泵浦激光器输入电流的控制装置，所述泵浦激光器输入电流的控制装置包括：获取模块，所述获取模块用于获取泵浦激光器的输出光功率；绝对值计算模块，所述绝对值计算模块用于计算所述输出光功率与目标光功率差值的绝对值；判断模块，所述判断模块用于判断所述绝对值是否大于预设阈值，其中，预设阈值为0.2-5dbm；第一控制模块，所述第一控制模块用于当所述绝对值大于预设阈值时，采用数字式PID算法控制泵浦激光器的输入电流；第二控制模块，所述第二控制模块用于当所述绝对值小于或者等于预设阈值时，根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取泵浦激光器的电流控制量，根据所述电流控制量控制泵浦激光器的输入电流。优选的，所述第二控制模块在根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取泵浦激光器的电流控制量时用于：根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性曲线图获取与目标光功率和临界光功率分别对应的目标电流值和临界电流值，其中，临界光功率为目标光功率与预设阈值的差值或和值；计算所述目标电流值和所述临界电流值的差值E；根据公式I＝E/E1-E2，获取电流控制量，其中，E1和E2分别为第一控制参数和第二控制参数。优选的，所述预设阈值包括第一预设阈值和小于所述第一预设阈值的第二预设阈值，且所述判断所述绝对值是否大于预设阈值为判断所述绝对值是否大于第一预设阈值。优选的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泵浦激光器输入电流的控制方法，其特征在于，所述泵浦激光器输入电流的控制方法包括：获取泵浦激光器的输出光功率；计算所述输出光功率与目标光功率差值的绝对值；判断所述绝对值是否大于预设阈值，其中，预设阈值为0.2‑5dbm；若所述绝对值大于预设阈值，则采用数字式PID算法控制泵浦激光器的输入电流；若所述绝对值小于或者等于预设阈值，则根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取泵浦激光器的电流控制量，根据所述电流控制量控制泵浦激光器的输入电流。

【技术特征摘要】
1.一种泵浦激光器输入电流的控制方法，其特征在于，所述泵浦激光器输入电流的控制方法包括：获取泵浦激光器的输出光功率；计算所述输出光功率与目标光功率差值的绝对值；判断所述绝对值是否大于预设阈值，其中，预设阈值为0.2-5dbm；若所述绝对值大于预设阈值，则采用数字式PID算法控制泵浦激光器的输入电流；若所述绝对值小于或者等于预设阈值，则根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取泵浦激光器的电流控制量，根据所述电流控制量控制泵浦激光器的输入电流。2.根据权利要求1所述的泵浦激光器输入电流的控制方法，其特征在于，所述根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取泵浦激光器的电流控制量包括：根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性曲线图获取与目标光功率和临界光功率分别对应的目标电流值和临界电流值，其中，临界光功率为目标光功率与预设阈值的差值或和值；计算所述目标电流值和所述临界电流值的差值E；根据公式I＝E/E1-E2，获取电流控制量，其中，E1和E2分别为第一控制参数和第二控制参数。3.根据权利要求1所述的泵浦激光器输入电流的控制方法，其特征在于，所述预设阈值包括第一预设阈值和小于所述第一预设阈值的第二预设阈值，且所述判断所述绝对值是否大于预设阈值为判断所述绝对值是否大于第一预设阈值。4.根据权利要求3所述的泵浦激光器输入电流的控制方法，其特征在于，所述若所述绝对值小于或者等于预设阈值，则根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取泵浦激光器的电流控制量，根据所述电流控制量控制泵浦激光器的输入电流包括：判断所述绝对值与所述第一预设阈值和所述第二预设阈值的大小关系；若所述绝对值大于所述第二预设阈值且小于或者等于所述第一预设阈值，则根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取第一电流控制量，根据所述第一电流控制量控制泵浦激光器的输入电流；若所述绝对值小于或等于所述第二预设阈值，则根据泵浦激光器的电流—输出光功率特性获取第二电流控制量，根据所述第二电流控制量控制泵浦激光器的输入电流。5.根据权利要求1所述的泵浦激光器输入电流的控制方法，其特征在于，所述采用数字式PID算法控制泵浦激光器的输入电流包括：预设PID控制参数的初始值，其中，所述PID控制参数包括比例放大系数Kp、积分时间常数KI和微分时间常数KD；根据公式以及PID控制参数的初始值，获取泵浦激光器的输出光功率的控制量u(k)，其中，e(k)为输出光功率与目标光功率的差值，u0为控制量基值；根据所述控制量u(k)控制泵浦激光器的输入电流。6.一种泵浦激光器输入电流的控制装置，其特征在于，所述泵浦激光器输入电流的控制装置包括：获取模块，所述获取模块用于获取泵浦激...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，姚毅，杨健，
申请(专利权)人：凌云天博光电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31