多泵浦拉曼放大器增益谱自动控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及光通讯领域中的密集波分复用，提出一种多泵浦分布式拉曼放大器的增益谱自动控制方法及实施该方法的装置。其中方法包括以下步骤：设置泵浦功率初始值；实施信号功率谱扫描；实施信号平均功率渐进控制和实施信号增益谱斜率渐进控制，直到满足功率控制要求。装置包括有多个泵浦激光器的放大器，光耦合器，光检测器，控制系统和外部通信接口。本发明专利技术能自动实现增益谱约束、无需预先对光缆增益属性进行大量测试，符合在线设备运营维护要求。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通讯领域中的密集波分复用(DWDM)光通信领域，具体地说，涉及其中关于多泵浦拉曼(Raman)放大器的增益谱自动控制方法及实施该方法的装置。
技术介绍
在密集波分复用系统中，为了延长传输距离，需使用光放大器装置，其中一种是拉曼放大器，它是将大功率的泵浦光馈入光纤中，利用光纤中的受激拉曼散射(SRS)效应，使得泵浦光能量转移到比其波长长的信号光中，实现信号光的放大。在特定种类的光纤中，泵浦能量和增益的关系如图1所示，特定波长的泵浦光功率用P0表示，此特定波长泵浦光形成的增益谱g0随波长变化，增益值与相对于泵浦波长的距离呈现固定的关系。拉曼放大器的作用范围较宽，较适合波分复用光传输系统。选择合适的泵浦波长，可使拉曼放大器的最佳增益区域位于所需要的工作波长处。在一定的通道间隔情况下，光通道数量越多，占用的带宽越宽。但因为单一波长泵浦光形成的增益谱(如g0所示)不平坦，所以一般使用多个波长的泵浦光共同作用于信号工作的波长范围，以实现较宽波长区域内的信号放大，保证全部工作通道获得的放大效果相近，即满足增益谱的平坦性要求。使用多个波长的泵浦时，在适当的泵浦功率分配情况下，增益谱具有最佳的平坦性；当泵浦功率变化时，会导致增益谱线的倾斜。图2.1和2.2以两个波长的泵浦为例，是对以1550nm中心的波段进行放大的增益谱示意图，在图2.1中，第一个泵浦波长的功率P1作用下形成增益谱g1，第二个泵浦波长的功率P2作用下形成增益谱g2，二者累积的结果为总增益谱gt，合理的泵浦功率分配可以使总增益谱gt具有最佳平坦性，增益浦呈现水平状态。在图2.2中，改变两个泵浦光功率分别为P1’和P2’，二者作用下形成的增益谱分别为g1’和g2’，累积为总增益谱gt’。此时两个泵浦波长功率共同作用下的增益谱，具有与gt相同的平均增益，与gt不同的是具有一定斜率。因此，泵浦激光器的增益谱与其输出功率有关，改变各个波长泵浦激光器的输出功率，所获得的增益谱会改变。在确定的平均增益条件下，最佳的增益谱平坦性对应于固定的泵浦功率分配比例。有些时候，多泵浦拉曼放大器应用在系统中，需要增益谱线具有一定程度的倾斜效果，以便补偿某些不利的传输效应。此外，泵浦激光器的增益谱还与光纤的类型有关，不同的光纤具有不同程度的SRS效应，导致相同的泵浦输出功率在不同的光纤中获得的信号增益不同。在DWDM系统中应用拉曼放大器时，需要调节各个泵浦的输出功率，直到获得的信号光功率及各信道的增益平坦性(或增益谱斜率)符合应用需要。要实现这个目的，需要设备维护人员对放大器进行反复调节，设备维护和调试的难度较高，在泵浦数量较多时更是如此。美国专利US6417959“Raman fiber amplifier”和中国专利CN1334484“拉曼放大器”都公开了一种使用多泵浦激光器组成的拉曼放大器，主要描述拉曼放大器的光学组成，虽然也提到有控制装置对泵浦激光器进行控制，以便调节增益谱，但未说明控制装置的构成，也未说明通过反馈测试装置获得的量化指标经过何种运算方式生成控制数据，以达到增益谱调节的目的。欧洲专利EP1182808“Optical amplifier with pump light source control forraman amplification”公布了一种拉曼放大器泵浦光功率的控制方法，该方法采用与泵浦光波长数和功率值相关的多路信号检测为依据，通过实验数据源和解析手段获得泵浦激光器功率分配值，进而实现功率控制，其增益控制方法比较复杂，尤其是需要预先进行大量测试来获得控制依据，不便于工程运用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提出一种多泵浦分布式拉曼放大器的增益谱自动控制方法，克服多泵浦拉曼放大器在线配置和调节增益较难，人工在线调节易于改变增益平坦性、调节过程烦琐的问题。要点在于通过反馈测试装置获得的量化指标经过何种运算方式生成控制数据，以达到增益谱自动调节的目的。本专利技术还提出了实施上述方法的装置，即能进行增益自动控制方法的多泵浦拉曼放大器，针对多泵浦拉曼放大器反向和正向两种应用情况，分别提出了实现上述自动控制方法的装置结构。本专利技术中的多泵浦拉曼放大器增益自动控制方法，包括以下步骤1.1设置泵浦功率初始值；1.2实施信号功率谱扫描；1.3实施信号平均功率渐进控制，直到满足功率控制要求|P-Pt|＜Δp，其中，P为通道平均功率，Pt通道平均功率目标，Δp为通道平均功率的偏移门限；1.4实施信号增益谱斜率渐进控制，直到满足斜率控制要求|S-St|＜Δs，其中S为平均增益斜率，St为斜率目标，Δs为增益谱平均斜率偏移门限；1.5判断此时功率控制要求是否仍满足，若否，回到步骤1.3；若是，结束。在上述方案中步骤1.1中的设置初始值，在设备启动情况下可取较小的泵浦功率值作为初始值；在其它情况下可取泵浦当前工作功率为初始值。步骤1.2中的实施信号功率谱扫描，包括运用当前信号功率谱计算通道平均功率P和平均增益斜率S。步骤1.3中的过程包括以下迭代过程，预设以下辅助变量设置迭代标志数变量J＝0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，误差变量A＝0，则4.1设A’＝A，计算A＝P-Pt，判断满足增益控制要求|P-Pt|＜Δp？若是，则进入步骤1.4，若否，则进入第4.2步。4.2设误差变化条件为J＝0，或A’/A＞1，若此误差条件满足，则进入步骤4.3步，否进入步骤第4.4步； 4.3各泵浦功率更新。设N个波长的泵浦光功率为Pp＝，将泵浦光功率更新设置为Pp＝Pp+Δ’，其中Δ’＝k1Δ，(k1＞1)；泵浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；4.4各泵浦功率更新。设N个波长的泵浦光功率为Pp＝，将泵浦光功率更新设置为Pp＝Pp+Δ’，其中Δ’＝k2Δ，(-1＜k2＜0)，泵浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；4.5信号功率检测，获得实有通道功率谱，并计算得到通道平均功率P，平均增益斜率S，然后进入步骤4.1。步骤1.4中的过程包括以下迭代过程，预设以下辅助变量设置迭代标志数变量J＝0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，误差变量B＝0，则5.1泵浦波长序号i＝1；5.2设B’＝B，计算B＝S-St满足斜率控制要求|S-St|＜Δs？若是，则进入步骤1.5步，否则进入5.3；5.3判断误差变化|B’-B|＜δ是否满足，若是，则进入5.4，若否，则进入5.5；5.4步泵浦波长序号i＝i+1(当i＞N时取i＝i-N)，设置迭代标志数变量J＝0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，5.5步判断误差变化J＝0，或B’/B＞1是否满足，若是，进入5.6步，若否，则进入5.7；5.6泵浦波长i功率更新为Pi＝Pi+Δ’，其中Δ’＝k1Δ，(k1＞1)；泵浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；5.7泵浦波长i功率更新为Pi＝Pi+Δ’，其中Δ’＝k2Δ，(-1＜k2＜0)，泵浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；5.8信号功率谱扫描，获得实有通道功率谱，并计算得到通道平均功率P，平均增益斜率S，然后进入5.2。本专利技术中的装置，即能进行增益自动控制方法的多泵浦拉曼放大器，包括有多个泵浦激光器的放大器，光耦合器，光检测器，控制系统和外部通信接口；泵浦功率输出光纤接口传送本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多泵浦拉曼放大器增益自动控制方法，包括以下步骤：１．１设置泵浦功率初始值；１．２实施信号功率谱扫描；１．３实施信号平均功率渐进控制，直到满足功率控制要求：│Ｐ－Ｐｔ│＜Δｐ，其中，Ｐ为通道平均功率，Ｐｔ通道平均功 率目标，Δｐ为通道平均功率的偏移门限；１．４实施信号增益谱斜率渐进控制，直到满足斜率控制要求：│Ｓ－Ｓｔ│＜Δｓ，其中Ｓ为平均增益斜率，Ｓｔ为斜率目标，Δｓ为增益谱平均斜率偏移门限；１．５判断此时功率控制要求是否仍满足，若否 ，回到步骤１．３；若是，结束。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王加莹，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]