分布式拉曼光纤放大器增益控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种分布式拉曼光纤放大器增益控制方法，包括如下步骤：第一步，取得当前泵浦的输出功率和信号光输入功率谱；之后，由所述输入功率与设定的目标增益得到增益误差，判断所述增益误差是否大于设定的门限值，如是，执行对所述泵浦增益瞬态预控制的前馈调节；否则，执行对所述泵浦增益反馈控制的反馈调节；当进入前馈调节时，调节当前泵浦，并返回上述第一步；当进入反馈调节时，调节当前泵浦，并返回第一步。本发明专利技术还涉及一种分布式拉曼光纤放大器增益控制装置。实施本发明专利技术的分布式拉曼光纤放大器增益控制方法及装置，具有以下有益效果：其调节速度快、其过程不易发散，减少收敛时间，提高系统性能。

Distributed Raman fiber amplifier gain control method and device

The invention relates to a distributed Raman fiber amplifier gain control method comprises the following steps: the first step, the current pump output power and input signal power spectrum; then get gain error by the input power and set a target of gain, whether the gain error is greater than the preset threshold value, if yes, the Executive regulation of feedforward control of pre pumping gain transient; otherwise, the implementation of the feedback control gain pump; when entering the feedforward control, adjust the pump, and returns the first step; when entering the feedback regulation, regulation of the pump, and return to the first step. The invention also relates to a distributed Raman fiber amplifier gain control device. The distributed Raman fiber amplifier gain control method and device implemented by the invention has the following beneficial effects: the regulation speed is fast, the process is not easy to diverge, the convergence time is reduced, and the performance of the system is improved.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光传输领域，更具体地说，涉及一种分布式拉曼光纤放大器增益控制方法及装置。
技术介绍
随着光纤通信系统传输容量、传输距离的增加，光网络对密集波分复用(DWDM)系 统的设计提出了新的挑战。DW匿系统中传输速率和带宽不断提升，基于掺铒光纤放大器 (EDFA)的波分复用技术已不能满足光通信发展的要求。拉曼光纤放大器可有效的弥补 EDFA的不足，人们对RFA的兴趣正来源于这种放大器可提供整个光纤波长波段的放大。理 论上通过适当改变泵浦光波长，可以在任意波段内提供光放大。如果采用多波长泵浦技术， 即可实现超宽带放大。此外，分布式拉曼光纤放大器的分布式放大特点不仅能够减弱光纤 非线性的影响，而且能够有效地抑制信噪比(SNR)的劣化。 随着全光开关的应用，上下载信道对饱和放大器引起的动态特性已经引起了 人们的注意。现代光网络真朝着智能全光DW匿网络发展，在这样的网络中大量使用 R-0ADM(reconfigurable optical add-drop multiplexer)以及光交叉联接(optical cross-co皿ect)技术。在DWDM光通信网络中上下信道、系统重构、或者由于光网络故障而 失去某些信道时，都会使拉曼光纤放大器发生瞬态过程，发生瞬态效应，引起明显的非线性 效应，导致系统信噪比降低，同时由于通道的分出和插入，增益的迅速改变，使得在接收端 超过接收适配电平而出现误码率，影响剩余信道的通信质量。在光放大器级联的光网络中 这种影响尤其明显。 现有技术中对光放大器增益的控制大多在如何实现增益控制功能上，未考虑拉曼 光纤放大器的分布式系统与增益瞬态特性，没有涉及大误差产生时系统性能和误差收敛速 度问题。如输入光发生较大改变，或者增益设置和增益谱斜率设置时候。现有技术调节速 度慢，易发散。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述调节速度慢，易发散，未考虑拉曼光纤放大器的分布式系统与增益瞬态特性，难以满足实时快速响应的缺陷，提供一种调节速度快、其过程不易发散的分布式拉曼光纤放大器增益控制方法及装置。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种分布式拉曼光纤放大器增益控制方法，包括如下步骤 A)取得当前泵浦的输出功率和信号光输入功率谱； B)由所述输入功率与设定的目标增益得到增益误差，判断所述增益误差是否大于 设定的门限值，如是，执行对所述泵浦增益瞬态预控制的步骤C);否则，执行对所述泵浦增 益反馈控制的步骤D); C)进入前馈调节，调节当前泵浦，并返回步骤A);4 D)进入反馈调节，调节当前泵浦，并返回步骤A)。 在本专利技术所述的控制方法中，所述步骤B)进一步包括 Bl)依据当前泵浦功率、拉曼增益矩阵、当前信号波长和信号功率通过解拉曼放大 器传输方程得到预测增益； B2)比较所述预测增益和目标增益得到所述增益误差。 在本专利技术所述的控制方法中，所述步骤C)进一步包括取得并将前馈调节量作为 预调节量控制本级泵浦输出功率；所述前馈调节量为 E P= E P， + E E*( E E G)— 其中，E P'为当前泵浦功率，E E为增益误差，(E E G)—为拉曼增益矩阵的逆矩 阵。在本专利技术所述的控制方法中，所述步骤D)进一步包括如下步骤 Dl)得到输出功率谱，并依据输入功率得到当前增益谱； D2)对所述当前增益谱抽样，计算增益谱误差； D3)通过所述增益谱误差得到反馈调节量； D4)输出所述反馈调节量控制本级泵浦输出。 在本专利技术所述的控制方法中，步骤D2)中抽样样本数为所述泵浦个数。 在本专利技术所述的控制方法中，所述步骤D2)还包括如下步骤D21)抽样，采取等信道数法，泵浦个数为m，信道数为n，计算nm = (n_l) / (m_l)，然后从第一个信道开始，每隔nm个信道取样一次样本。如果nm为的非负整数，则nm =round (nm);如果nm为O，则抽样为信道1。 D22)在所述抽样样本的基础上取得其实际增益谱； D23)比较所述实际增益谱和目标增益谱得到增益谱误差。 在本专利技术所述的控制方法中，所述步骤D3)中反馈调节量为 E A P = k* E ER* ( E E G)— 其中，k为收敛因子，其取值在O到1之间，E ER为增益谱误差，(EE G)—为拉曼 增益矩阵的逆矩阵。 本专利技术还涉及一种分布式拉曼光纤放大器增益控制装置，包括 监测模块用于监测并取得各信道的输出功率，其设置于所述分布式拉曼光纤放 大器的输出端，包括依次串接的耦合器、光电探测阵列和数模转换阵列； 处理控制模块接收输入参数，计算并输出控制信号； 泵浦控制模块设置在所述泵浦和所述处理控制模块之间，接收所述处理控制模 块输出的控制信号，控制本级泵浦的输出功率； 网络管理模块与所述处理控制模块连接，用于接收通过网络传输来的输入信号 功率谱。 在本专利技术所述的控制装置中，所述处理控制模块进一步包括设置模块、抽样模块、 计算模块和判断模块；所述设置模块用于设置参数，包括目标增益谱；所述抽样模块用于 在接收到的当前泵浦输出功率谱中按所述泵浦数量抽样；所述计算模块用于计算当前增 益、增益误差、增益谱误差和前馈调节量或反馈调节量；所述判断模块用于判断所述增益误 差与门限值的大小，并确定进行前馈控制或反馈控制。 在本专利技术所述的控制装置中，所述计算模块进一步包括增益误差计算单元、增益 谱误差计算单元、前馈调节量计算单元、反馈调节量计算单元；所述增益误差计算单元用于 计算当前预测增益与目标增益之间的差；所述增益谱误差计算单元用于计算当前实际增益 与目标增益之间的差；所述前馈调节量计算单元用于依据所述增益误差、当前输出功率和 拉曼矩阵计算所述前馈调节量；所述反馈调节量计算单元用于依据增益谱误差和所述拉曼 矩阵计算所述反馈调节量。 实施本专利技术的分布式拉曼光纤放大器增益控制方法及装置，具有以下有益效果 根据不同的输入变化，在输入变化较大时，采用前馈调节方式(瞬态预控制)，而在输入变 化较小时采用反馈调节方式，且其前馈调节方式所需时间较短，而其反馈调节方式的收敛 时间较短，因此，其调节速度快、其过程不易发散。附图说明 图1是本专利技术分布式拉曼光纤放大器增益控制方法及装置实施例中方法流程图； 图2是图1中反馈调节量的具体获得流程； 图3是所述实施例中装置的结构示意图； 图4是所述实施例中处理模块的结构示意图； 图5是所述实施例中计算模块的结构示意图。具体实施例方式下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步说明。 如图1所示，在本专利技术分布式拉曼光纤放大器增益控制方法及装置实施例中，其 增益控制方法包括如下步骤 步骤Sll设置参数在本步骤中，包括了参数的设置和参数初始化两个不同的任 务，上述不同的任务中又分别包括多个小任务。本步骤在上电工作时或需要重新设置参数 时才会执行，在系统正常工作的情况下，不需要执行本步骤。参数的设置包括在随后的步骤 中需要使用的目标增益谱和增益谱斜率设置；而参数的初始化包括初始化光纤参数和拉曼 增益系数。其中光纤参数主要包括衰减、光纤有效面积、功率相关的衰减斜率。拉曼增益系 数主要为不同波长泵浦源功率、不同波长信号功率和信号增益之间的对应关系。其表现为 矩阵形式。光纤参数和拉曼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式拉曼光纤放大器增益控制方法，其特征在于，包括如下步骤：Ａ）取得当前泵浦的输出功率和信号光输入功率谱；Ｂ）由所述输入功率与设定的目标增益得到增益误差，判断所述增益误差是否大于设定的门限值，如是，执行对所述泵浦增益瞬态预控制的步骤Ｃ）；否则，执行对所述泵浦增益反馈控制的步骤Ｄ）；Ｃ）进入前馈调节，调节当前泵浦，并返回步骤Ａ）；Ｄ）进入反馈调节，调节当前泵浦，并返回步骤Ａ）。

【技术特征摘要】
一种分布式拉曼光纤放大器增益控制方法，其特征在于，包括如下步骤A)取得当前泵浦的输出功率和信号光输入功率谱；B)由所述输入功率与设定的目标增益得到增益误差，判断所述增益误差是否大于设定的门限值，如是，执行对所述泵浦增益瞬态预控制的步骤C)；否则，执行对所述泵浦增益反馈控制的步骤D)；C)进入前馈调节，调节当前泵浦，并返回步骤A)；D)进入反馈调节，调节当前泵浦，并返回步骤A)。2. 根据权利要求1所述的分布式拉曼光纤放大器增益控制方法，其特征在于，所述步骤B)进一步包括Bl)依据当前泵浦功率、拉曼增益矩阵、当前信号波长和信号功率通过解拉曼放大器传 输方程得到预测增益；B2)比较所述预测增益和目标增益得到所述增益误差。3. 根据权利要求2所述的分布式拉曼光纤放大器增益控制方法，其特征在于，所述步 骤C)进一步包括取得并将前馈调节量作为预调节量控制本级泵浦输出功率；所述前馈调 节量为<formula>formula see original document page 2</formula>其中，E P'为当前泵浦功率，E E为增益误差，(EE G)—为拉曼增益矩阵的逆矩阵。4. 根据权利要求3所述的分布式拉曼光纤放大器增益控制方法，其特征在于，所述步 骤D)进一步包括如下步骤Dl)得到输出功率谱，并依据输入功率得到当前增益谱；D2)对所述当前增益谱抽样，计算增益谱误差；D3)通过所述增益谱误差得到反馈调节量；D4)输出所述反馈调节量作为当前调节量控制本级泵浦输出。5. 根据权利要求4所述的分布式拉曼光纤放大器增益控制方法，其特征在于，步骤D2) 中抽样样本数为所述泵浦个数。6. 根据权利要求5所述的分布式拉曼光纤放大器增益控制方法，其特征在于，所述步 骤D2)还包括如下步骤D21)抽样，采取等信道数法，泵浦个数为m，信道数为n，计算nm = (n-l)/(m-l)， 然后从第一个信道开始，每隔nm个信道取样一次样本；如果nm为的非负整数，则nm = round (nm);如果nm为O，则抽样为信道...

【专利技术属性】
技术研发人员：高致慧，黄必昌，谢宝辉，虞爱华，洪泽华，贺威，靳伟，
申请(专利权)人：高致慧，黄必昌，谢宝辉，深圳大学，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]