一種實(shí)現(xiàn)混合光纖放大器目標(biāo)增益精確控制的方法及混合光纖放大器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)混合光纖放大器增益精確控制的方法及混合光纖放大器；其采用摻鉺光纖放大器首先輸出恒定功率的方法，給下一級(jí)的拉曼光纖放大器提供了一個(gè)可供比較的源信號(hào)光功率，通過拉曼開泵后計(jì)算的源信號(hào)光功率與關(guān)泵時(shí)探測(cè)的源信號(hào)光功率對(duì)比，從而對(duì)增益的控制形成一個(gè)反饋，極大的提高了拉曼光纖放大器的增益控制精度；且所有的混合光纖放大器的摻鉺光纖放大器部分同時(shí)輸出恒定光功率，所有混合光放大器的拉曼放大器部分同時(shí)開始定標(biāo)，使系統(tǒng)整體運(yùn)行啟動(dòng)的時(shí)間大幅提升；不限制摻鉺光纖放大器部分是否使用內(nèi)置可變衰減器，混合光纖放大器的增益調(diào)節(jié)范圍大幅增加。
【專利說明】
一種實(shí)現(xiàn)混合光纖放大器目標(biāo)増益精確控制的方法及混合光纖放大器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)混合光纖放大器目標(biāo)增益精確控制的方法及混合光纖放大器。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖放大器是光通信系統(tǒng)中最重要的一個(gè)器件，隨著光通信技術(shù)的發(fā)展，特別是100G相干系統(tǒng)的商用，光通信系統(tǒng)對(duì)放大器的要求越來越高，單獨(dú)的摻鉺光纖放大器(EDFA，下文中的EDFA均表示摻鉺光纖放大器)因?yàn)樵肼曋笖?shù)等原因的限制，及單獨(dú)拉曼光纖放大器(RFA，下文中的RFA均表示拉曼光纖放大器)因?yàn)槠湓鲆娲笮?、放大效率等原因的限制，已難以滿足容量日益增長(zhǎng)的光通信系統(tǒng)的要求。將它們兩者結(jié)合，集合兩者的優(yōu)點(diǎn)，補(bǔ)償各自的缺陷，通過統(tǒng)一的控制而形成的混合光纖放大器在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]在之前的技術(shù)中，RFA和EDFA都是獨(dú)立使用，獨(dú)立調(diào)整其增益及/或斜率，沒有一個(gè)統(tǒng)一的控制平臺(tái)來調(diào)整混合光纖放大器(HYFA，下文中HYFA均表示混合光纖放大器)的放大增益和/或斜率，在2012年，專利申請(qǐng)201210325897.6提出了一種混合光纖放大器及其增益、增益斜率的調(diào)整方法及裝置。其提出了詳細(xì)的總體增益，總體斜率的調(diào)整方法。其控制RFA增益的方法是通過帶外自發(fā)輻射放大光(ASE，下文中的ASE均表示自發(fā)輻射方大光)來實(shí)現(xiàn)。此帶外ASE由兩部分組成，一個(gè)因?yàn)榉糯笮盘?hào)光時(shí)產(chǎn)生的ASE，另一個(gè)是源信號(hào)光中本來的ASE功率得到了放大。要想得到RFA精確的增益控制，必須要對(duì)這兩種ASE有精確的控制。而在實(shí)際的應(yīng)用中，因?yàn)槭荝FA和EDFA混合使用，傳輸光纖的種類差異，系統(tǒng)的環(huán)境差異會(huì)影響RFA控制公式中增益和帶外ASE的關(guān)系，及同一套系統(tǒng)中EDFA是否開栗，EDFA的輸出功率大小等均會(huì)影響傳到系統(tǒng)下一級(jí)RFA的ASE大小。由此種種，即使RFA能否探測(cè)到總體的帶外ASE功率，但因?yàn)樵鲆婧蛶釧SE關(guān)系的差異，及RFA本身無法區(qū)分源信號(hào)光中帶外ASE的大小，所以其控制的增益誤差會(huì)很大。如果能夠?qū)FA的增益控制形成反饋，及控制RFA每次開栗均能探測(cè)到穩(wěn)定的帶外ASE功率，則可以極大的改善混合光纖放大器的增益控制精度。
[0004]其次，專利申請(qǐng)201210325897.6中描述的EDFA是不含有可變衰減器(V0A，下文中的VOA均表示可變衰減器)的，其控制EDFA增益的變化的同時(shí)會(huì)來帶斜率的變化，雖然此斜率變化可以通過RFA斜率調(diào)整來補(bǔ)償，但在實(shí)際的應(yīng)用中，此增益的控制范圍有限，無法滿足多樣化傳輸場(chǎng)景的需要。如果H)FA光路中含有內(nèi)置V0A，則可以極大增加混合光纖放大器的增益和斜率的調(diào)節(jié)范圍。其所擔(dān)心的含有VOA的EDFA噪聲指數(shù)問題，因?yàn)榛旌瞎饫w放大器的噪聲指數(shù)主要由第一級(jí)放大器決定，所以混合放大器本身的噪聲指數(shù)比單獨(dú)的EDFA的噪聲指數(shù)小很多，能夠滿足絕大部分系統(tǒng)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種混合光纖放大器及其目標(biāo)增益精確控制方法，旨在于解決混合光纖放大器在系統(tǒng)中難以實(shí)現(xiàn)精確的增益控制，且增益調(diào)節(jié)范圍不夠大的問題。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種實(shí)現(xiàn)混合光纖放大器目標(biāo)增益精確控制的方法，主要包括如下幾個(gè)步驟:
[0008]步驟1:在混合放大器開栗時(shí)，先控制混合光纖放大器中的摻鉺光纖放大器輸出一個(gè)恒定功率的光，記為P1;
[0009]步驟2:在摻鉺光纖放大器輸出恒定功率一定時(shí)間后，此時(shí)間記為11，控制混合光纖放大器中的拉曼光纖放大器探測(cè)源信號(hào)光功率，記為SI，及源信號(hào)光中含有的帶外ASE功率，記為Source_ASEl ；
[0010]步驟3:讀取目標(biāo)增益，記為Gl，及定標(biāo)所得的增益與帶外ASE的關(guān)系，計(jì)算目標(biāo)ASE功率，記為G1_ASE1，計(jì)算帶源ASE補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)帶外ASE功率，記為目標(biāo)ASE j:目#_ASE1 =Gl_ASEl+Source_ASEl*Gl；
[0011]步驟4:在判斷拉曼光纖放大器探測(cè)的源信號(hào)功率SI穩(wěn)定后，控制拉曼光纖放大器開栗;并實(shí)時(shí)讀取帶外ASE功率的探測(cè)值；
[0012]步驟5:較步驟4讀取的帶外ASE功率探測(cè)值與Objec_ASE_l;當(dāng)兩者相等時(shí)，停止栗浦功率調(diào)節(jié)；
[0013]步驟6:在拉曼光纖放大器栗浦功率穩(wěn)定后，計(jì)算開栗后的源信號(hào)光功率，記為S2，比較SI與S2，計(jì)算delta Gain = S2_Sl;
[0014]步驟7:將delta Gain補(bǔ)償給目標(biāo)增益，記為G2，即G2 = Gl_delta Gain。重復(fù)步驟3，計(jì)算新的目標(biāo)帶外ASE功率，記為ASE3。再重復(fù)步驟4和步驟5;
[0015]—般情況下，步驟5完成后，可以停止栗浦調(diào)節(jié)，且拉曼光纖放大器此時(shí)控制的增益也比較精確。但如果系統(tǒng)誤差較大，或者系統(tǒng)的精度要求更高，可以在步驟7完成后重復(fù)步驟3?6，直到delta Gain達(dá)到系統(tǒng)要求的精度為止。
[0016]步驟8:在拉曼栗浦功率穩(wěn)定后，控制摻鉺光纖放大器按照其設(shè)置的增益要求開栗。達(dá)到額定的混合光纖放大器控制增益。
[0017]所述的混合光纖放大器，包括拉曼光纖放大器部分、摻鉺光纖放大器部分及控制單元部分。所述拉曼光纖放大器部分包括栗浦信號(hào)合波器，與所述栗浦信號(hào)合波器的栗浦輸入端連接的拉曼栗浦激光器組，與所述栗浦信號(hào)合波器的信號(hào)輸出端連接分光耦合器I，與所述分光耦合器I的小端連接的光電探測(cè)器I，及與所述分光耦合器I的大端連接的帶外ASE濾波器，及與所述帶外ASE濾波器的帶外光輸出端連接的光電探測(cè)器2，與帶外ASE濾波器(5)的信號(hào)光輸出端連接的分光親合器2 (7)，與分光親合器2 (7)的小端連接的光電探測(cè)器3(8)，所述分光親合器2 (7)的大端為拉曼光纖放大器部分的輸出端，該輸出端與摻鉺光纖放大器部分(9)的輸入端相連;所述控制單元部分(10)分別與所述的拉曼栗浦激光器組
(11)，光電探測(cè)器1(4)，光電探測(cè)器2(6)，光電探測(cè)器3(8)，摻鉺光纖放大器(9)相連。所述的摻鉺光纖放大器部分包括栗浦激光器組，可變衰減器。所述的控制單元部分包括栗浦激光器輸出控制單元，信號(hào)光及帶外ASE探測(cè)及存儲(chǔ)單元，增益及帶外ASE計(jì)算單元，摻鉺光纖放大器控制單元等。
[0018]本發(fā)明的混合光纖放大器及目標(biāo)增益精確控制方法，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1.采用前一級(jí)的混合光纖放大器中的摻鉺光纖放大器部分首先輸出恒定功率的方法，給下一級(jí)的混合光纖放大器的拉曼光纖放大器部分提供了一個(gè)可供比較的源信號(hào)光功率，通過拉曼開栗后計(jì)算的源信號(hào)光功率與關(guān)栗時(shí)探測(cè)的源信號(hào)光功率對(duì)比，從而對(duì)增益的控制形成一個(gè)反饋，極大的提高了拉曼光纖放大器的增益控制精度；
[0020]2.所有的混合光纖放大器的摻鉺光纖放大器部分同時(shí)輸出恒定光功率，所有混合光放大器的拉曼放大器部分同時(shí)開始定標(biāo)，系統(tǒng)整體運(yùn)行啟動(dòng)的時(shí)間大幅提升；
[0021]3.不限制摻鉺光纖放大器部分是否使用內(nèi)置可變衰減器，混合光纖放大器的增
[0022]益調(diào)節(jié)范圍大幅增加。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明的混合光纖放大器裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0024]圖2為混合光纖放大器在實(shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用配置示意圖；
[0025]圖3為控制單元部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]其中:
[0027]1:拉曼光纖放大器部分；
[0028]2:栗浦信號(hào)合波器；
[0029]3:分光耦合器I;
[0030]4:光電探測(cè)器I;
[0031]5:帶外ASE濾波器；
[0032]6:光電探測(cè)器2;
[0033]7:分光耦合器2;
[0034]8:光電探測(cè)器3;
[0035]9:摻鉺光纖放大器部分；
[0036]10:控制單元部分；
[0037]11:拉曼栗浦激光器組；
[0038]12:摻鉺光纖功率放大器；
[0039]13:傳輸光纖I;
[0040]14:混合光纖放大器I;
[0041]15:傳輸光纖2;
[0042]16:傳輸光纖3;
[0043]17:混合光纖放大器2;
[0044]18: EDFA栗浦激光器組；
[0045]19:可調(diào)衰減器；
[0046]20:栗浦激光器組控制單元；
[0047]21:信號(hào)光及帶外ASE探測(cè)及存儲(chǔ)單元；
[0048]22:增益及帶外ASE計(jì)算單元；
[0049]23:摻鉺光纖放大器控制單元。
[0050]具體的實(shí)施方式
[0051]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
[0052]本發(fā)明提供的混合光纖放大器將拉曼光纖放大器和摻鉺光纖放大器集成為一體，通過對(duì)整體的控制，使得混合光纖放大器達(dá)到精確的預(yù)期效果。
[0053]本發(fā)明所涉及的一種實(shí)現(xiàn)增益精確控制的混合光纖放大器如圖1所示。本發(fā)明的光纖混合光纖放大器的應(yīng)用場(chǎng)景如圖2所示。
[0054]如圖1所示，所述的混合光纖放大器，包括栗浦信號(hào)合波器(2)，所述栗浦信號(hào)合波器的栗浦輸入端與拉曼栗浦激光器組(11)連接，所述栗浦信號(hào)合波器(2)的信號(hào)輸出端與分光耦合器1(3)的公共端相連，所述分光耦合器1(3)的小端與光電探測(cè)器1(4)相連，所述分光耦合器1(3)的大端與帶外ASE濾波器(5)的公共端相連，所述帶外ASE濾波器(5)的帶外光輸出端與光電探測(cè)器2(6)相連，所述帶外ASE濾波器(5)的信號(hào)光輸出端與分光親合器2
(7)的公共端相連，所述分光耦合器(7)2的小端與光電探測(cè)器3(8)相連，所述分光耦合器
(7)的大端為拉曼光纖放大器部分的輸出，與摻鉺光纖放大器部分(9)的輸入端相連;所述控制單元部分(10)分別與所述的拉曼栗浦激光器組(11)，光電探測(cè)器1(4)，光電探測(cè)器2
(6)，光電探測(cè)器3(8)，摻鉺光纖放大器部分(9)相連。
[0055]所述的摻鉺光纖放大器部分(9)包括栗浦激光器組(18)、可變衰減器(19)。
[0056]如圖2所示，所描述的混合光纖放大器的應(yīng)用場(chǎng)景，包括摻鉺光纖功率放大器
(12)、多個(gè)依次連接的混合光纖放大器，混合放大器之間通過光纖連接，前一個(gè)混合光纖放大器的摻鉺光纖放大器部分(9)與后一個(gè)混合光纖放大器的拉曼光纖放大器部分(I)通過傳輸光纖連接;所述摻鉺光纖功率放大器(12)通過傳輸光纖1(13)與混合光纖放大器1(14)相連、所述混合光纖放大器1(14)通過傳輸光纖2(15)與混合光纖放大器2(17)相連，混合光纖放大器2 (17)通過傳輸光纖3 (16)與混合光纖放大器3連接，以此類推。
[0057]如圖3所示，所述的控制單元部分(10)包括栗浦激光器輸出控制單元(20)，信號(hào)光及帶外ASE探測(cè)及存儲(chǔ)單元(21)，增益及帶外ASE計(jì)算單元(22)，摻鉺光纖放大器增益控制單元(23)。
[0058]本發(fā)明中涉及的實(shí)現(xiàn)混合光纖放大器增益精確控制的方法，包括以下步驟:
[0059]步驟1:控制單元在接到開栗的命令后，控制EDFA部分輸出恒定的輸出功率，例如6dBm;此光經(jīng)過傳輸光纖傳給下一級(jí)的Raman放大器，同時(shí)本臺(tái)的Raman放大器可以接收上一臺(tái)混合光纖放大器的H)FA部分輸出的恒定光功率。
[0060]步驟2:經(jīng)過tl時(shí)間后，Raman放大器的第I光電探測(cè)器探測(cè)到Raman關(guān)栗時(shí)的源信號(hào)光功率，記為SI，及源信號(hào)光中含有的帶外ASE功率，記為SourCe_ASEl;
[0061 ]步驟3:讀取目標(biāo)增益，記為Gl，及定標(biāo)所得的增益與帶外ASE的關(guān)系，計(jì)算目標(biāo)ASE功率，記為G1_ASE1，計(jì)算帶源ASE補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)帶外ASE功率，記為目標(biāo)ASE_1:0bjec_ASE_l =Gl_ASEl+Source_ASEl*Gl；
[0062]步驟4:在判斷拉曼光纖放大器探測(cè)的源信號(hào)功率SI穩(wěn)定后，控制拉曼光纖放大器開栗;并實(shí)時(shí)讀取帶外ASE功率的探測(cè)值；
[0063]步驟5:比較步驟4讀取的帶外ASE功率探測(cè)值與Ob jec_ASE_l;當(dāng)兩者相等時(shí)，停止栗浦功率調(diào)節(jié)；
[0064]步驟6:在拉曼光纖放大器栗浦功率穩(wěn)定后，計(jì)算開栗后的源信號(hào)光功率，記為S2，比較SI與S2，計(jì)算delta Gain = S2_Sl;
[0065]步驟7:將delta Gain補(bǔ)償給目標(biāo)增益，記為G2，即G2 = Gl_delta Gain。重復(fù)步驟3，計(jì)算新的目標(biāo)帶外ASE功率，記為ASE3。再重復(fù)步驟4和步驟5;
[0066]—般情況下，步驟5完成后，可以停止栗浦調(diào)節(jié)，且拉曼光纖放大器此時(shí)控制的增益也比較精確。但如果系統(tǒng)誤差較大，或者系統(tǒng)的精度要求更高，可以在步驟7完成后重復(fù)步驟3?6，直到delta Gain達(dá)到系統(tǒng)要求的精度為止。
[0067]步驟8:在拉曼栗浦功率穩(wěn)定后，控制摻鉺光纖放大器按照其設(shè)置的增益要求開栗。達(dá)到額定的混合光纖放大器控制增益。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種實(shí)現(xiàn)混合光纖放大器目標(biāo)增益精確控制的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:在混合放大器開栗時(shí)，先控制混合光纖放大器中的摻鉺光纖放大器輸出一個(gè)恒定功率的光，記為P1; 步驟2:在摻鉺光纖放大器輸出恒定功率tl時(shí)間后，控制混合光纖放大器中的拉曼光纖放大器探測(cè)源信號(hào)光功率，記為SI，及源信號(hào)光中含有的帶外ASE功率，記為SourCe_ASEl; 步驟3:讀取目標(biāo)增益，記為Gl，及定標(biāo)所得的增益與帶外ASE的關(guān)系，計(jì)算目標(biāo)ASE功率，記為G1_ASE1，計(jì)算帶源ASE補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)帶外ASE功率，記為Ob jec_ASE_l: Ob jec_ASE_l =Gl_ASEl+Source_ASEl*Gl； 步驟4:在判斷拉曼光纖放大器探測(cè)的源信號(hào)功率SI穩(wěn)定后，控制拉曼光纖放大器開栗;并實(shí)時(shí)讀取帶外ASE功率的探測(cè)值； 步驟5:比較步驟4讀取的帶外ASE功率探測(cè)值與Ob jec_ASE_l;當(dāng)兩者相等時(shí)，停止栗浦功率調(diào)節(jié)； 步驟6:在拉曼光纖放大器栗浦功率穩(wěn)定后，計(jì)算開栗后的源信號(hào)光功率，記為S2，比較SI與S2，計(jì)算delta Gain = S2_Sl ；如果delta Gain滿足精度要求，則直接到步驟8 ；如果不滿足精度要求，則繼續(xù)步驟7; 步驟7:將delta Gain補(bǔ)償給目標(biāo)增益，記為G2，即G2 = Gl-delta Gain;重復(fù)步驟3，計(jì)算新的目標(biāo)帶外ASE功率，記為ASE3;再依次重復(fù)步驟4、步驟5、步驟6; 步驟8:在拉曼栗浦功率穩(wěn)定后，控制摻鉺光纖放大器按照其設(shè)置的增益要求開栗，達(dá)到額定的混合光纖放大器控制增益。2.一種實(shí)現(xiàn)目標(biāo)增益精確控制的混合光纖放大器，其特征在于:包括拉曼光纖放大器部分(I)、摻鉺光纖放大器部分(9)及控制單元部分(10);所述拉曼光纖放大器部分包括栗浦信號(hào)合波器(2)，與所述栗浦信號(hào)合波器(2)的栗浦輸入端連接的拉曼栗浦激光器組(11)，與所述栗浦信號(hào)合波器(2)的信號(hào)輸出端連接分光親合器I (3)，與所述分光親合器I(3)的小端連接的光電探測(cè)器1(4)，及與所述分光耦合器1(3)的大端連接的帶外ASE濾波器(5)，及與所述帶外ASE濾波器(5)的帶外光輸出端連接的光電探測(cè)器2(6);與帶外ASE濾波器(5)的信號(hào)光輸出端連接的分光親合器2 (7)，與分光親合器2 (7)的小端連接的光電探測(cè)器3(8)，所述分光親合器2 (7)的大端為拉曼光纖放大器部分的輸出端，該輸出端與摻鉺光纖放大器部分(9)的輸入端相連； 所述控制單元部分(10)分別與所述的拉曼栗浦激光器組(11)，光電探測(cè)器1(4)，光電探測(cè)器2(6)，光電探測(cè)器3(8)，摻鉺光纖放大器部分(9)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種實(shí)現(xiàn)目標(biāo)增益精確控制的混合光纖放大器，其特征在于: 所述的控制單元部分(10)包括栗浦激光器輸出控制單元(20)，信號(hào)光及帶外ASE探測(cè)及存儲(chǔ)單元(21)，增益及帶外ASE計(jì)算單元(22)，摻鉺光纖放大器增益控制單元(23)。
【文檔編號(hào)】H04B10/293GK105871468SQ201610189349
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】陶金濤, 付成鵬, 張翠紅, 蔡飛, 熊濤, 景運(yùn)瑜, 卜勤練, 余春平
【申請(qǐng)人】武漢光迅科技股份有限公司