单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法技术

本发明专利技术涉及一种光放大器调试方法，属于光通信技术领域，具体是涉及一种单级多泵结构增益可变光放大器光学和瞬态调试方法。本发明专利技术对多个泵浦激光器的功率进行分配，能够满足在不同增益条件下的噪声指数要求的同时，有效的抑制瞬态特性，提升了光放大器的性能，保证整个光通信系统的稳定可靠。根据该方法编写的生产自动调试程序，缩短了50％的调试时间，已经能够成功批量生产多泵增益可变光纤放大器。

Optical and transient debugging methods for single stage multi pump structure variable gain optical amplifiers

The invention relates to an optical amplifier debugging method, which belongs to the field of optical communication technology, in particular to a single stage multi pump structure gain variable optical amplifier optical and transient debugging method. The power of the multiple pump lasers can be allocated to meet the noise index requirements under different gain conditions, effectively suppress the transient characteristics, improve the performance of the optical amplifier, and ensure the stability and reliability of the whole optical communication system. According to this method, the production automatic debugging program has shortened 50% of the debugging time, and it has been able to produce mass pump variable gain fiber amplifiers successfully.

【技术实现步骤摘要】
单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法
本专利技术涉及一种光放大器调试方法，属于光通信
，具体是涉及一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法。
技术介绍
在光通信领域中，噪声指数NF定义为输入信噪比与输出信噪比之比，单位是dBNF是衡量信号光经过EDFA后OSNR的恶化程度的一个指标。在光纤放大器中，噪声的主要来源是放大自发辐射(ASE)，噪声的计算公式是：其中G是EDFA的增益，PASE是ASE的功率，h是普朗克常数，v是信号光频率，Δv为噪声等效带宽。在DWDM系统中，随着业务量的增加，需要上下光路的信道数量和信道功率也在逐渐增加。信道数量的变化导致EDFA输入光功率的变化，从而产生瞬态效应，EDFA的瞬态效应对DWDM系统有重要的影响；而信道功率的增加，导致光纤放大器需要增大输出功率，出现了单级双泵和三泵的结构(泵浦激光器Pump的增加)。使用三泵结构和合适的铒纤长度配比，可以使增益可变光纤放大器的输出功率在24dBm以上，并具有良好的噪声指数。单级三泵增益可变光纤放大器前两个泵通常使用980nm泵浦激光器，第三个泵可根据成本或瞬态需求选择980nm或1480nm泵浦激光器。光纤放大器需要调试才能锁定增益，输出功率满足要求，具体方式如下：OUT＝K*IN+B+PID+ASE其中IN是输入光功率，OUT是输出光功率，增益G是输出功率与输入功率的差值，K和B是前馈控制中的比例系数和截距，PID是反馈控制参数(P、I、D分别是PID控制参数中的比例项、积分项、微分项)。因为加上反馈控制后，计算出的输出功率是总功率而不是信号功率，所以需要在低输入点调ASE因子使信号增益锁定，从而完成整个输入光范围的信号增益锁定。每一个设定的增益，都有1组K、B和ASE值与之对应。多个增益就对应了多组参数值。例如15-25dB范围增益可调光纤放大器中，15dB增益对应的K1_1，B1_1和ASE1_1；25dB增益对应的K1_11，B1_11和ASE1_11。传统的单泵EDFA的调试方法，是在关闭PID开关时，高输入点根据设定的增益定K值，低输入点根据设定的增益定B值；然后打开PID开关，在低输入点需要调ASE因子使信号增益锁定；根据瞬态的实际测试结果，设置PID的参数和微调K/B值，使得过冲或欠冲满足指标要求。专利技术CN105068355A《一种单级多泵光纤放大器的控制系统和控制方法》提出了一种单级双泵的光纤放大器的控制方法,利用980nm和1480nm泵混搭的结构,提出了一种泵浦电流分配和瞬态抑制的方案。但是，该专利技术未涉及单级三泵时，三个泵浦之间的功率分配问题；该专利技术适用于固定增益下K和B因子调试，对于增益可变光纤放大器中多组K和B因子的调试方法尚未涉及；该专利技术未引入ASE因子的调试，低输入光时锁定的是总功率，而不是信号功率，当ASE功率较大时信号功率会与期望值有较大偏差。单级多泵增益可变光纤放大器，往往具有10dB甚至更大的增益可变范围。在不同增益不同输入光时，各个泵浦之间的功率如何分配一直是困扰调试的难题。单级三泵的调试尤为复杂，因为三个泵的功率分配需要兼顾光学的噪声指数和瞬态的抑制效果。噪声指数是稳态的光学指标，而瞬态中的过冲和欠冲是一种瞬态指标。如果泵浦的功率分配不当，可能会噪声指数很好，但是瞬态的过冲和欠冲超标；也可能瞬态得到了很好的抑制，但是在某些增益的低输入点因为泵浦功率分配不当而导致噪声指数超标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，对具有多个泵浦激光器的增益可变光纤放大器，提出了快速调试对应不同增益下的多组K/B/ASE和其它参数的方法，合理地分配多个泵浦激光器的功率，达到高输出功率和良好噪声指数的同时，具有显著的瞬态抑制效果。根据该方法编写的生产自动调试程序，缩短了50％的调试时间，已经能够成功批量生产三泵增益可变光纤放大器。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，包括：网络构建步骤，构建包含N个泵浦的单级增益可变放大器，前N-1个泵浦进行前馈控制，在最后一个泵浦上设置根据起始输入信号及最终输出信号调整泵浦参数的反馈控制；前馈调试步骤，关闭所述反馈控制，依次设置前N-1个泵浦的前馈控制截距系数B值和前馈控制比例系数K值；同步调式步骤，在每个增益的高输入光点设置对应的第N个泵浦K值以达到高点输出信号功率，在低输入光点设置该增益对应的第N个泵浦B值达到低点输出信号功率；反馈控制步骤，调节第N个光纤放大器泵浦的ASE因子使低点信号增益锁定。优选的，上述的一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，所述反馈控制步骤中，还根据瞬态测试结果，调整所述反馈控制的PID值以及第N个泵浦的K值及B值来抑制瞬态效果。优选的，上述的一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，光纤放大器包含N个泵浦激光器(N≥2)。优选的，上述的一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，前N-1个泵浦激光器的波长相同，额定功率和阈值电流一致，可作为一个泵浦激光器同步设置。优选的，上述的一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，所述前馈调试步骤具体包括：将第N个泵浦的K值和B值置零；设置前N-1个泵浦的K值和B值；根据最大和最小增益的高输入点的噪声指数要求，设置前N-1个泵浦最大增益时的电流和最小增益时的电流，通过线性插值得到中间增益点的电流。通过设置B值，使得泵浦电流I满足：I＝Ith+ΔI，式中，Ith是前N-1个泵浦中阈值电流的最大值，ΔI是根据EDFA在最大和最小增益的低输入点噪声指数确定的附加电流值。通过电流与K值的转化关系，得到中间增益点需要设置的K值。优选的，上述的一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，ΔI的确定包括：当N个光纤放大器泵浦的电流都大于各自阈值电流不抖动时，增加前N-1个光纤放大器泵浦电流，当单级增益可变放大器的增益满足要求并且噪声指数达标时，ΔI为此时前N-1个泵浦的实际电流与Ith的差值。优选的，上述的一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，所述同步调式步骤具体包括：设置不同的单级增益可变放大器增益，在对应的高输入点，通过设置与增益对应的第N个泵浦K值使得增益达到设置值；在对应的低输入点，通过设置第N个泵浦B值使得增益达到设置值。设置第N个泵浦的ASE因子使低点信号增益锁定；根据瞬态测试结果，可以调整PID运算模块的P、I、D参数，和第N个泵浦的的K和B参数来抑制瞬态效果。因此，本专利技术具有如下优点：对多个泵浦激光器的功率进行分配，能够满足在不同增益条件下的噪声指数要求的同时，有效的抑制瞬态特性，提升了光放大器的性能，保证整个光通信系统的稳定可靠。附图说明图1为单级三泵增益可调光纤放大器的调试示意图。图2为单级三泵增益可调光纤放大器的调试流程图图3为保留波长为1548.52nm时下波的瞬态测试图。图4为保留波长为1548.52nm时上波的瞬态测试图。图5为增益可变放大器15和25dB增益的典型增益和NF曲线图101–EDFA输入光探测102–EDFA输出光探测103–PID运算模块104–Pump1105–Pump2106–本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，其特征在于，包括：网络构建步骤，构建包含N个泵浦的单级增益可变放大器，前N‑1个泵浦进行前馈控制，在最后一个泵浦上设置根据起始输入信号及最终输出信号调整泵浦参数的反馈控制；前馈调试步骤，关闭所述反馈控制，依次设置前N‑1个泵浦的前馈控制截距系数B值和前馈控制比例系数K值；同步调式步骤，在每个增益的高输入光点设置对应的第N个泵浦K值以达到高点输出信号功率，在低输入光点设置该增益对应的第N个泵浦B值达到低点输出信号功率；反馈控制步骤，调节第N个光纤放大器泵浦的ASE因子使低点信号增益锁定。

【技术特征摘要】
1.一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，其特征在于，包括：网络构建步骤，构建包含N个泵浦的单级增益可变放大器，前N-1个泵浦进行前馈控制，在最后一个泵浦上设置根据起始输入信号及最终输出信号调整泵浦参数的反馈控制；前馈调试步骤，关闭所述反馈控制，依次设置前N-1个泵浦的前馈控制截距系数B值和前馈控制比例系数K值；同步调式步骤，在每个增益的高输入光点设置对应的第N个泵浦K值以达到高点输出信号功率，在低输入光点设置该增益对应的第N个泵浦B值达到低点输出信号功率；反馈控制步骤，调节第N个光纤放大器泵浦的ASE因子使低点信号增益锁定。2.根据权利要求1所述的一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，其特征在于，所述反馈控制步骤中，还根据瞬态测试结果，调整所述反馈控制的PID值以及第N个泵浦的K值及B值来抑制瞬态效果。3.根据权利要求1所述的一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，其特征在于，光纤放大器包含N个泵浦激光器，N≥2。4.根据权利要求1所述的一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，其特征在于，前N-1个泵浦激光器的波长相同，额定功率和阈值电流一致，可作为一个泵浦激光器同步设置。5.根据权利要求1所述的一种单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法，其特征在于，所述前馈调试步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶知隽，方迪，余春平，徐红春，陶金涛，
申请(专利权)人：武汉电信器件有限公司，武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42