光纤放大器增益控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种光纤放大器增益控制方法及装置，通过本发明专利技术，该方法用数字器件代替原有的闭环模拟控制单元，按当前的控制模式，根据增益或输出光功率设置值，并结合ASE补偿功率，计算出最终的输出光功率。对输入的光功率做了平滑处理，起到消除离散噪声的作用；同时还对输入的信号做了一定补偿。采用的微分控制算法和积分控制算法改善了系统的动态性能，整个闭环控制系统完成一次控制的周期为1us左右，能有效地实现增益和功率锁定，满足用户的动态和稳态指标，解决了光纤放大器的ASE补偿精度不高、微分控制速率慢的问题，提高了光纤放大器的ASE补偿精度和微分控制速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域，具体而言，涉及一种光纤放大器增益控制方法及装置。
技术介绍
掺铒光纤放大器(ErbiumDopedFiberAmplifier，简称为EDFA)作为新一代光通信系统的关键部件，具有增益高、输出功率大、工作带宽较宽、与偏振无关、噪声系数低、放大特性与系统比特率和数据格式无关，它是大容量波分复用(DenseWavelengthDivisionMultiplexing，简称为DWDM)系统中必不可少的关键部件。EDFA的有效工作范围是针对DWDM系统的C波段，中心频率是193.1THz，波长范围是1528—1561nm，通道间隔是100GHz(约0.8nm)的整数倍，共包含40波。因为DWDM系统是一个多波长的工作系统，又由于掺饵光纤放大器EDFA具有饱和特性，处于饱和区的波长功率保持稳定，当某些波长信号失去时，由于增益竞争，其能量会转移到那些未丢失的信号上，使其他波长的信号功率变高。在接收端，由于电平的突然提高可能会引起误码，而且在极限情况下，如果8路波长中有7路丢失时，所有的功率都集中到所剩的一路波长上，功率可能会达到17dBm左右，这将带来强烈的非线性或导致接收机的接收功率过载，会带来大量的误码。因此要求光放大器具有自动增益控制功能，使得EDFA在实际的系统级联使用中，对输入光功率具有很宽的动态变化范围，确保DWDM系统中输入光功率不论如何变化，其余信道的光功率不受影响。在相关技术中，图1是根据相关技术的一种掺饵光纤放大器增益控制装置示意图，如图1所示，该装置包括Pin光电转换模块、Pin程控增益放大或DAC模块、Pout光电转换模块、Pout放大模块、比例积分控制模块、比例微分控制模块、叠加电路和驱动电路；Pin光电转换模块用于将输入光功率转换为电信号，该信号经过Pin程控增益放大或DAC模块，实现调整增益锁定值和进行输入小信号时的增益补偿控制；Pout光电转换模块将输出光功率转换为电信号，Pout放大模块用于放大Pout所检测信号幅值；Pin检测信号和Pout检测信号作为差动输入信号，同时接在比例积分控制模块和比例微分控制模块的输入端，叠加电路取比例积分和比例微分这两个控制模块的电压输出之和Vc作为电压控制信号，通过驱动电路将该电压控制信号转变为满足泵浦激光器驱动要求的驱动电流信号。该方案存在以下缺点：1，增益不可调，因为控制单元是由模拟电路构成，控制单元的传递函数是由各种电子元器件的拉普拉斯变换模型构成的，所以传递函数不可变，开环增益和闭环增益即不可变。2，控制模式单一，无法根据入光功率的变化选择不同的控制模式，以达到不同的控制结果。3，无法避免超调量的产生，由于模拟电路的固有性质，在给系统输入阶跃信号时，即相当于EDFA泵浦开泵时，会产生一定幅度的超调量，这会造成输出的光功率抖动。4，不能设置光功率输出门限值。虽然EDFA的采用提高了光功率，但是这个光功率并非越大越好。当功率大到一定程度时，光纤将产生非线性效应(包括拉曼散射和布里渊散射)，非线性效应会极大地限制EDFA的放大性能和长距离无中继传输的实现。在相关技术中，图2是根据相关技术中一种用DSP实现EDFA中的增益和功率锁定装置的示意图，如图2所示，用DSP，A/D，D/A代替原有的闭环模拟控制单元，并在DSP内用软件的方式实现高效和灵活的控制算法。整个控制流程包括，4片14位TI的A/D采样芯片，分2级分别采样输入输出光功率，TI的DSP读取输入输出光功率后，按当前的控制模式，根据增益或输出光功率设置值，并结合ASE补偿功率，计算出最终的输出光功率。通过前馈补偿式的数字比例积分微分(PID)控制算法，计算出驱动泵浦激光器的控制电压，用1片14位TI双通道的D/A芯片控制2个泵浦激光器。整个闭环控制系统完成一次控制的周期为2us左右，配合整定过的控制参数，能有效地实现增益和功率锁定，满足用户的瞬态和稳态指标。该方案存在以下缺点：1，比例微分控制算法是根据将入光当做扰动量再进行补偿进行的，补偿的进程需要持续2us，导致在处理EDFA光功率输入瞬态变化时不够快速。2，EDFA泵浦开泵时输出抖动过大。3，ASE补偿精度不够高。因为ASE与增益呈非线性关系，所以直接在程序代码中进行ASE补偿计算是不够精确的。针对相关技术中，光纤放大器的ASE补偿精度不高、微分控制速率慢的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术提供了一种光纤放大器增益控制方法及装置，以至少解决相关技术中光纤放大器的ASE补偿精度不高、微分控制速率慢的问题。根据本专利技术的一个方面，提供了一种光纤放大器增益控制方法，包括：采集光纤放大器的输入光功率和输出光功率；测量所述输出光功率并根据所述输出光功率生成所述光纤放大器的放大自发辐射ASE噪声功率；目标增益根据所述ASE噪声功率和预设增益的对应关系确定对应的ASE补偿功率值；根据所述输入光功率、所述ASE补偿功率值和所述目标增益计算并输出标准输出光功率。进一步地，所述目标增益根据所述ASE噪声功率和预设增益的对应关系确定对应的ASE补偿功率值包括：所述目标增益在ASE补偿功率值表查找所述目标增益对应的ASE补偿功率值，其中，所述ASE补偿功率值表是根据所述ASE噪声功率和预设增益的对应关系生成的。进一步地，采集光纤放大器的输入光功率和输出光功率之后，该方法包括：对采样得到的所述输入光功率进行有限长单位冲激响应FIR滤波。进一步地，该方法还包括：在所述光纤放大器处于关泵的状态下，不输出所述输出光功率。进一步地，该方法还包括：在所述光纤放大器开泵时，设置缓开泵状态，其中，在处于所述缓开泵状态时，根据所述输入光功率和所述目标增益设置进阶，根据所述进阶完成所述光纤放大器的开泵。进一步地，所述测量所述输出光功率并根据所述输出光功率生成所述光纤放大器的放大自发辐射ASE噪声功率包括：测量所述输出光功率峰值预设范围处的功率谱密度，采集所述范围内多个点的输出光功率，将所述多个点输出光功率取平均值，生成所述ASE噪声功率。进一步地，所述ASE补偿功率值表是根据所述ASE噪声功率和预设增益的对应关系生成的包括：采用多段式补偿法拟合所述ASE噪声功率与预设增益的关系曲线，生成所述ASE补偿功率值表。进一步地，所述根据所述输入光功率、所述ASE补偿功率值和所述目标增益计算并输出标准输出光功率包括：根据延迟预定时间的变化后的所述输入光功率，结合所述目标增益和所述ASE补偿功率值，计算并输出标准输出光功率。进一步地，所述根据所述输入光功率、所述ASE补偿功率值和所述目标增益计算并输出标准输出光功率之后包括：将输出的所述标准输出光功率减去所述目标增益、所述ASE补偿功率值以及所述输入光功率，得到光功率误差，根据所述光功率误差以及预设的稳态积分速率控制参数对所述标准输出光功率进行积分控制，输出最终输出光功率。进一步地，所述根据所述输入光功率、所述ASE补偿功率值和所述目标增益计算并输出标准输出光功率之后包括：进一步地，该方法包括：在没有所述输入光功率的情况下，输出最低钳位功率，其中，该最低钳位功率为所述光纤放大器正常工作的最小功率值。进一步地，该方法包括：在所述输入光功率低于预设最小输入光功率的情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤放大器增益控制方法，其特征在于，包括：采集光纤放大器的输入光功率和输出光功率；测量所述输出光功率并根据所述输出光功率生成所述光纤放大器的放大自发辐射ASE噪声功率；目标增益根据所述ASE噪声功率和预设增益的对应关系确定对应的ASE补偿功率值；根据所述输入光功率、所述ASE补偿功率值和所述目标增益计算并输出标准输出光功率。

【技术特征摘要】
1.一种光纤放大器增益控制方法，其特征在于，包括：采集光纤放大器的输入光功率和输出光功率；测量所述输出光功率并根据所述输出光功率生成所述光纤放大器的放大自发辐射ASE噪声功率；目标增益根据所述ASE噪声功率和预设增益的对应关系确定对应的ASE补偿功率值；根据所述输入光功率、所述ASE补偿功率值和所述目标增益计算并输出标准输出光功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标增益根据所述ASE噪声功率和预设增益的对应关系确定对应的ASE补偿功率值包括：所述目标增益在ASE补偿功率值表查找所述目标增益对应的ASE补偿功率值，其中，所述ASE补偿功率值表是根据所述ASE噪声功率和预设增益的对应关系生成的。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集光纤放大器的输入光功率和输出光功率之后，该方法包括：对采集得到的所述输入光功率进行有限长单位冲激响应FIR滤波。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在所述光纤放大器处于关泵的状态下，不输出所述输出光功率。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在所述光纤放大器开泵时，设置缓开泵状态，其中，在处于所述缓开泵状态时，根据所述输入光功率和所述目标增益设置进阶，根据所述进阶完成所述光纤放大器的开泵。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量所述输出光功率并根据所述输出光功率生成所述光纤放大器的放大自发辐射ASE噪声功率包括：测量所述输出光功率峰值预设范围处的功率谱密度，采集所述预设范围内多个点的输出光功率，将所述多个点的输出光功率取平均值，生成所述ASE噪声功率。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述ASE补偿功率值表是根据所述ASE噪声功率和预设增益的对应关系生成的包括：采用多段式补偿法拟合所述ASE噪声功率与预设增益的关系曲线，生成所述ASE补偿功率值表。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入光功率、所述ASE补
\t偿功率值和所述目标增益计算并输出标准输出光功率包括：根据延迟预定时间的变化后的所述输入光功率，结合所述目标增益和所述ASE补偿功率值，计算并输出标准输出光功率。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述输入光功率、所述ASE补偿功率值和所述目标增益计算并输出标准输出光功率之后包括：将输出的所述标准输出光功率减去所述目标增益、所述ASE补偿功率值以及所述输入光功率，得到光功率误差，根据所述光功率误差以及预设的稳态积分速率控制参数对所述标准输出光功率进行积分控制，输出最终输出光功率。10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法包括：在没有所述输入光功率的情况下，输出最低钳位功率，其中，该最低钳位功率为所述光纤放大器正常工作的最小功率值。11.根据权利要求1至10任一项所述的方法，其特征在于，该方法包括：在所述输入光...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱墨，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44