專利名稱：增益鎖定參數表生成方法
技術領域：
本發明涉及通信領域中的傳輸技術，更具體地說，涉及一種信號放大技術，即增益鎖定參數表生成方法。
背景技術：
EDFA(Er3+Doped Fiber Amplifier，摻鉺光纖放大器)是一種以摻鉺光纖為介質，以泵浦光源為激勵源的光放大器。它作為新一代光通信系統的關鍵部件，具有增益高、輸出功率大、工作光學帶寬較寬、與偏振無關、噪聲指數較低、放大特性與系統比特率和數據格式無關等優點，因而成為大容量波分復用系統、2.5Gb/s和10Gb/s以上高速系統中必不可少的關鍵部件，也是大型CATV(有線電視)網不可缺少的器件。它的出現給光纖通信與傳輸技術帶來了一場革命。光纖通信線路中使用EDFA后，線路的建設成本和維護成本大為降低，同時也提高了線路的可靠性。在沿途不存在業務信道的上下路的情況下，可用EDFA來代替傳統的光→電→光的中繼方式，EDFA作為功率放大器和預放大器可以大幅度提高通信設備的動態范圍，并大大提高線路的無中繼距離，使通信系統中中繼站的數量大大減少，從而可以節省設備投資；同時，由于EDFA的放大特性與系統比特率和數據格式無關，因此，在線路升級時不需要更換作為中繼的EDFA，從而有利于線路的升級。
如圖1所示，在石英光纖中摻入稀土元素鉺(Er)，形成Er3+離子。足夠的泵浦光(980nm或1480nm)注入摻鉺光纖以后，可以將大部分處于基態的Er3+抽運到激發態上，處于激發態的Er3+又迅速無輻射地轉移到比激發態低的亞穩態上。由于Er3+在亞穩態上的平均停留時間為10ms左右，因此，很容易在亞穩態與基態之間形成粒子數反轉，產生光放大效應，此時，信號光子(1550nm)通過摻鉺光纖，將通過上述受激輻射效應，產生大量與自身完全相同的光子，使信號光子迅速增多，從而將輸入信號光放大。由于亞穩態自發壽命較長，比傳輸信號的速率慢好幾個數量級，因此信號的扭曲以及信道間的串擾均可以忽略不計。這也是EDFA的關鍵優點之一。
當應用于波分復用系統中時，要求EDFA對一定的波長范圍內的不同波長信號提供相同的增益，即應具有一定的增益平坦度。一般的EDFA中，由于摻鉺光纖具有一定的增益譜線，通常這一譜線是隨波長的變化而變化的，增益譜線的不平坦將會使不同波長信號所獲得的增益不均衡，從而使系統可用的平坦增益帶寬變得很窄。特別是在超長距離的應用中，當多個EDFA級聯使用時，各信道的輸出功率之差和信噪比之差將隨放大器級數的增加而大量累積，進而嚴重影響整個系統的性能，并限制了最大信道數和傳輸距離。另一方面，由于EDFA的增益是隨輸入信號光功率而變化的，在系統的實際應用中，通常會涉及到業務信道的上下路(Add、Drop)，有時還會出現某些信道功率發生抖動的情況，這都將使輸入總功率發生較大的變化，從而使各信道的增益和輸出功率不穩定，甚至由于增益競爭而導致信道間功率的較大差異，進而影響系統的正常工作。為了保證各信道間不受干擾，則要求EDFA模塊具有增益鎖定的功能，即降低各信道增益對信號輸入功率變化的敏感性。
目前的方案是利用光譜分析儀能夠區分光信號及噪聲的特點，來實現上述目的。其中，光放大單元的工作原理如圖2所示，相應的控制框圖如圖3所示，圖2中的TAP為分光器。現有技術中，具體是按以下步驟生成相應的參數表(1)先控制光放大單元(Optical Amplifier Unit，其中使用了前述EDFA)304工作在開環控制狀態，并將它的自動增益鎖定特性關閉。
(2)通過程控方式逐一關閉多波光源300，模擬輸入光功率逐漸減小的情況，其中的可調光衰減器302被調整到適當值并固定不變，而在光譜分析儀306上則始終跟蹤某一參考波光源的信號光平(level)。在關閉某波光源后，如果光放大單元中的泵浦電流不變，根據能量守恒定律，其余未關閉的光源增益將相對加大。這時必須對光放大單元的泵浦電流進行微調，使得光譜分析儀306上監控到的參考波光平(level)維持不變。
(3)針對每一次關閉及相應的調整，獲取當時的多波光源功率、泵浦電流、以及PIN1、PIN2的電流，并記錄在參數表中。
(4)重復執行上述步驟1、步驟2、步驟3，直到剩下所選的那一個參考波為止，以生成完整的參數表。
在正常工作狀態時，先加載通過上述步驟獲得的參數表，并控制光放大單元進入閉環控制狀態，然后，根據當前的多波光源功率，自動根據PIN1、PIN2電流大小，并加載合適的泵浦電流，即可實現增益鎖定的效果。
該方法的優點是增益中去除了ASE(無輸入光的增益輸出)。但卻存在以下缺點(1)為了生成參數表，需要使用可程控多波多波光源300，所以光源的開發、維護成本較高，且由于過程中需多次開關激光器，會縮短激光器的壽命。
(2)如圖3所示，在生成參數表的過程中，需要頻繁使用昂貴的光譜分析儀306，且用它來控制增益鎖定精度，這使得該方案的成本增加，且光譜分析儀測量光功率準確度、測量不確定度均較差，導致獲得的參數表準確度、不確定度也較差。
(3)由于在生成參數表的過程中需多次開關多波光源300上的激光器，激光器上電時光功率的不穩定性會引入到測量結果中。

發明內容
針對現有技術的上述缺陷，本發明要解決的技術問題在于如何提高光放大單元參數表的精度，從而提升光放大單元增益鎖定的精度；如何減少生成光放大單元參數表所需的儀表；以及如何縮短生成參數表所需時間。
為解決上述技術問題，本發明提供一種增益鎖定參數表生成方法，其中包括以下步驟(S1)獲取光放大單元滿波增益且無輸入光時的增益輸出；(S2)開啟多波光源，通過調整可調光衰減器，逐次增大衰減；(S3)針對每一次衰減調整，調整光放大單元的泵浦電流的大小，使得光功率計的讀數滿足光功率計讀數等于無輸入光的增益輸出加多波光源功率加可調衰減器衰減加增益；
(S4)針對每一次衰減調整和相應的泵浦電流調整，獲取滿足上述要求時的多波光源功率、泵浦電流、以及PIN1、PIN2的電流，并記錄在參數表中，以生成相應的參數表。
在本發明的所述步驟(S1)中，可通過瞬斷法獲取光放大單元滿波增益且無輸入光時的增益輸出，具體步驟如下開啟多波光源，并加載適當的泵浦電流，使得光放大單元的增益符合產品規格要求；關斷多波光源，并利用光譜分析儀記錄下關斷瞬時的光譜曲線；調整光放大單元的泵浦電流，使得光譜分析儀的光譜曲線與之前記錄的光譜曲線相同；利用光功率計讀取此時的輸出光功率，即為所述無輸入光的增益輸出。
由上述方案可知，本發明中，生成參數表所需的光源為非程控光源，在多波光源開發、維護成本方面具有明顯的優勢，且由于減少了激光器開關次數，延長了多波光源上激光器的壽命。由于生成參數表的過程中沒有開關多波光源的激光器，還可減少激光器上電時功率穩定性較差而引入的測量不確定度。
僅在獲取滿波增益時的ASE的時候才需要使用光譜分析儀，其成本優勢十分明顯，鑒于光功率計功率不確定度及準確度遠較光譜分析儀高，因此功率逼近、鎖定過程短，效率高，獲得的參數表精度亦較高。另外，還可采用不滿配置的多波光源(如15波、25波)，以進一步降低測試成本。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是EDFA內部的Er離子能級示意圖；圖2是現有技術中光放大單元的工作原理示意圖；圖3是現有技術中用掉波法來實現增益鎖定的控制框圖；圖4A、4B和4C是本發明一個實施例中用瞬斷法獵取光放大單元滿波增益時的ASE示意圖；圖5是本發明一個實施例中用于實現增益鎖定的控制框圖。
具體實施例方式
由前面的描述可知，本發明的目的在于1)提高光放大單元參數表的精度，從而提升光放大單元增益鎖定的精度；2)減少生成光放大單元參數表所需的儀表；3)縮短生成參數表所需時間。
如圖4A、4B、4C和圖5所示，本發明的一個優選實施例中，先利用瞬斷法獲取光放大單元滿波增益時的ASE。具體做法是(1)如圖4A所示，先開啟多波光源400，并加載適當的泵浦電流，使得光放大單元404的增益符合產品規格要求；(2)然后，關斷多波光源400，并利用光譜分析儀406記錄下關斷瞬時的光譜曲線。
(3)然后，如圖4B所示，調整光放大單元的泵浦電流，使得無輸入光的光譜曲線與之前記錄的光譜曲線相符；(4)如圖4C所示，利用光功率計讀取此時的光功率，即可得到相應的ASE。
利用根據前述步驟所獲得的ASE，按以下步驟，即可獲得相應的參數表(1)開啟多波光源，調整可調光衰減器402，以逐次增大衰減。
(2)針對每次次衰減調整，相應地調整光放大單元404內泵浦電流的大小，使得光功率計408的讀數滿足增益要求，即滿足光功率計讀數＝ASE+多波光源功率+可調衰減器衰減+增益。
(3)針對每一次衰減調整和相應的泵浦電流調整，獲取滿足上述要求時的多波光源功率、泵浦電流、以及PIN1、PIN2的電流，并記錄在參數表中。
(4)根據適當的采樣要求，重復執行上述三個步驟，即可生成所需的參數表。
可見，本實施例中，生成參數表所需的多波光源400為非程控光源，只需要簡單的全部開啟或全部關閉，而不需要象現有技術中那樣逐一關閉，因此在多波光源400的開發、維護成本方面具有明顯的優勢，且由于減少了開關多波光源中的激光器的次數，從而可延長激光器的壽命。同時，由于生成參數表的過程中不需要開關多波光源的激光器，從而減少了激光器上電時功率穩定性較差而引入的測量不確定度。
由圖5可以看出，生成參數表的過程中，僅在獲取滿波增益時的ASE的時候才需要使用光譜分析儀，之后的步驟中則只需要多波光源400、可調光衰減器402、光放大單元404和光功率計408，無需再使用昂貴的光譜分析儀406，其成本優勢非常明顯，鑒于光功率計的功率不確定度及準確度遠較光譜分析儀高，因此其功率逼近、鎖定過程更短，效率更高，獲得的參數表精度亦較高。
另外，本實施例中可采用不滿配置(不滿配置)的多波光源(如15波、25波)，以進一步降低測試成本。
由上述方案可知，本發明中，生成參數表所需的光源為非程控光源，在多波光源開發、維護成本方面具有明顯的優勢，且由于減少了激光器開關次數，延長了多波光源上激光器的壽命。由于生成參數表的過程中沒有開關多波光源的激光器，還可減少激光器上電時功率穩定性較差而引入的測量不確定度。
僅在獲取滿波增益時的ASE的時候才需要使用光譜分析儀，其成本優勢十分明顯，鑒于光功率計功率不確定度及準確度遠較光譜分析儀高，因此功率逼近、鎖定過程短，效率高，獲得的參數表精度亦較高。另外，還可采用不滿配置的多波光源(如15波、25波)，以進一步降低測試成本。
權利要求
1.一種增益鎖定參數表生成方法，其特征在于，包括以下步驟(S1)獲取光放大單元滿波增益且無輸入光時的增益輸出；(S2)開啟多波光源，通過調整可調光衰減器，逐次增大衰減；(S3)針對每一次衰減調整，調整光放大單元的泵浦電流的大小，使得光功率計的讀數滿足光功率計讀數等于無輸入光的增益輸出加多波光源功率加可調衰減器衰減加增益；(S4)針對每一次衰減調整和相應的泵浦電流調整，獲取滿足上述要求時的多波光源功率、泵浦電流、以及PIN1、PIN2的電流，并記錄在參數表中，以生成相應的參數表。
2.根據權利要求1所述的增益鎖定參數表生成方法，其特征在于，在所述步驟(S1)中，通過瞬斷法獲取光放大單元滿波增益且無輸入光時的增益輸出，具體步驟如下開啟多波光源，并加載適當的泵浦電流，使得光放大單元的增益符合產品規格要求；關斷多波光源，并利用光譜分析儀記錄下關斷瞬時的光譜曲線；調整光放大單元的泵浦電流，使得光譜分析儀的光譜曲線與之前記錄的光譜曲線相同；利用光功率計讀取此時的輸出光功率，即為所述無輸入光的增益輸出。
全文摘要
本發明涉及涉及通信技術，為解決現有光放大單元的增益鎖定參數表生成方法中存在的精度較差、成本較高且時間較長的問題，本發明提供了一種新的增益鎖定參數表生成方法，其中先通過瞬斷法獲取光放大單元滿波增益時的ASE然后開啟多波光源，通過調整可調光衰減器，逐次增大衰減；針對每一次衰減調整，調整光放大單元的泵浦電流的大小，使得光功率計的讀數＝ASE+多波光源功率+可調衰減器衰減+增益；針對每一次衰減調整和相應的泵浦電流調整，獲取滿足上述要求時的多波光源功率、泵浦電流、以及PIN1、PIN2的電流，并記錄在參數表中，即可生成相應的參數表。本發明的方法具有高效、低成本、測量不確定度優等優點。
文檔編號H01S3/06GK1878037SQ20051003521
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月8日 優先權日2005年6月8日
發明者朱靖華, 黃云 申請人:華為技術有限公司