一種實現混合光纖放大器目標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】本發明提供一種實現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，給下一級的拉曼光纖放大器提供了一個可供比較的源信號光功率，通過拉曼開泵后計算的源信號光功率與關泵時探測的源信號光功率對比，從而對增益的控制形成一個反饋，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開始定標，使系統整體運行啟動的時間大幅提升；不限制摻鉺光纖放大器部分是否使用內置可變衰減器，混合光纖放大器的增益調節范圍大幅增加。
【專利說明】
一種實現混合光纖放大器目標増益精確控制的方法及混合光纖放大器
技術領域
[0001 ]本發明屬于光通信技術領域，尤其涉及一種實現混合光纖放大器目標增益精確控制的方法及混合光纖放大器。
【背景技術】
[0002]光纖放大器是光通信系統中最重要的一個器件，隨著光通信技術的發展，特別是100G相干系統的商用，光通信系統對放大器的要求越來越高，單獨的摻鉺光纖放大器(EDFA，下文中的EDFA均表示摻鉺光纖放大器)因為噪聲指數等原因的限制，及單獨拉曼光纖放大器(RFA，下文中的RFA均表示拉曼光纖放大器)因為其增益大小、放大效率等原因的限制，已難以滿足容量日益增長的光通信系統的要求。將它們兩者結合，集合兩者的優點，補償各自的缺陷，通過統一的控制而形成的混合光纖放大器在現代通信系統中將會得到廣泛的應用。
[0003]在之前的技術中，RFA和EDFA都是獨立使用，獨立調整其增益及/或斜率，沒有一個統一的控制平臺來調整混合光纖放大器(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201210325897.6提出了一種混合光纖放大器及其增益、增益斜率的調整方法及裝置。其提出了詳細的總體增益，總體斜率的調整方法。其控制RFA增益的方法是通過帶外自發輻射放大光(ASE，下文中的ASE均表示自發輻射方大光)來實現。此帶外ASE由兩部分組成，一個因為放大信號光時產生的ASE，另一個是源信號光中本來的ASE功率得到了放大。要想得到RFA精確的增益控制，必須要對這兩種ASE有精確的控制。而在實際的應用中，因為是RFA和EDFA混合使用，傳輸光纖的種類差異，系統的環境差異會影響RFA控制公式中增益和帶外ASE的關系，及同一套系統中EDFA是否開栗，EDFA的輸出功率大小等均會影響傳到系統下一級RFA的ASE大小。由此種種，即使RFA能否探測到總體的帶外ASE功率，但因為增益和帶外ASE關系的差異，及RFA本身無法區分源信號光中帶外ASE的大小，所以其控制的增益誤差會很大。如果能夠對RFA的增益控制形成反饋，及控制RFA每次開栗均能探測到穩定的帶外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增益的變化的同時會來帶斜率的變化，雖然此斜率變化可以通過RFA斜率調整來補償，但在實際的應用中，此增益的控制范圍有限，無法滿足多樣化傳輸場景的需要。如果H)FA光路中含有內置V0A，則可以極大增加混合光纖放大器的增益和斜率的調節范圍。其所擔心的含有VOA的EDFA噪聲指數問題，因為混合光纖放大器的噪聲指數主要由第一級放大器決定，所以混合放大器本身的噪聲指數比單獨的EDFA的噪聲指數小很多，能夠滿足絕大部分系統的需要。

【發明內容】

[0005]鑒于上述問題，本發明的主要目的在于提供一種混合光纖放大器及其目標增益精確控制方法，旨在于解決混合光纖放大器在系統中難以實現精確的增益控制，且增益調節范圍不夠大的問題。
[0006]本發明采用的技術方案是:
[0007]—種實現混合光纖放大器目標增益精確控制的方法，主要包括如下幾個步驟:
[0008]步驟1:在混合放大器開栗時，先控制混合光纖放大器中的摻鉺光纖放大器輸出一個恒定功率的光，記為P1;
[0009]步驟2:在摻鉺光纖放大器輸出恒定功率一定時間后，此時間記為11，控制混合光纖放大器中的拉曼光纖放大器探測源信號光功率，記為SI，及源信號光中含有的帶外ASE功率，記為Source_ASEl ；
[0010]步驟3:讀取目標增益，記為Gl，及定標所得的增益與帶外ASE的關系，計算目標ASE功率，記為G1_ASE1，計算帶源ASE補償的目標帶外ASE功率，記為目標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的源信號功率SI穩定后，控制拉曼光纖放大器開栗;并實時讀取帶外ASE功率的探測值；
[0012]步驟5:較步驟4讀取的帶外ASE功率探測值與Objec_ASE_l;當兩者相等時，停止栗浦功率調節；
[0013]步驟6:在拉曼光纖放大器栗浦功率穩定后，計算開栗后的源信號光功率，記為S2，比較SI與S2，計算delta Gain = S2_Sl;
[0014]步驟7:將delta Gain補償給目標增益，記為G2，即G2 = Gl_delta Gain。重復步驟3，計算新的目標帶外ASE功率，記為ASE3。再重復步驟4和步驟5;
[0015]—般情況下，步驟5完成后，可以停止栗浦調節，且拉曼光纖放大器此時控制的增益也比較精確。但如果系統誤差較大，或者系統的精度要求更高，可以在步驟7完成后重復步驟3?6，直到delta Gain達到系統要求的精度為止。
[0016]步驟8:在拉曼栗浦功率穩定后，控制摻鉺光纖放大器按照其設置的增益要求開栗。達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合波器，與所述栗浦信號合波器的栗浦輸入端連接的拉曼栗浦激光器組，與所述栗浦信號合波器的信號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器2，與帶外ASE濾波器(5)的信號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)，光電探測器1(4)，光電探測器2(6)，光電探測器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，信號光及帶外ASE探測及存儲單元，增益及帶外ASE計算單元，摻鉺光纖放大器控制單元等。
[0018]本發明的混合光纖放大器及目標增益精確控制方法，具有如下優點:
[0019]1.采用前一級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，給下一級的混合光纖放大器的拉曼光纖放大器部分提供了一個可供比較的源信號光功率，通過拉曼開栗后計算的源信號光功率與關栗時探測的源信號光功率對比，從而對增益的控制形成一個反饋，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開始定標，系統整體運行啟動的時間大幅提升；
[0021]3.不限制摻鉺光纖放大器部分是否使用內置可變衰減器，混合光纖放大器的增
[0022]益調節范圍大幅增加。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的混合光纖放大器裝置結構圖；
[0024]圖2為混合光纖放大器在實際系統中應用配置示意圖；
[0025]圖3為控制單元部分的結構示意圖。
[0026]其中:
[0027]1:拉曼光纖放大器部分；
[0028]2:栗浦信號合波器；
[0029]3:分光耦合器I;
[0030]4:光電探測器I;
[0031]5:帶外ASE濾波器；
[0032]6:光電探測器2;
[0033]7:分光耦合器2;
[0034]8:光電探測器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:可調衰減器；
[0046]20:栗浦激光器組控制單元；
[0047]21:信號光及帶外ASE探測及存儲單元；
[0048]22:增益及帶外ASE計算單元；
[0049]23:摻鉺光纖放大器控制單元。
[0050]具體的實施方式
[0051]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明做進一步的詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不限定本發明。
[0052]本發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，通過對整體的控制，使得混合光纖放大器達到精確的預期效果。
[0053]本發明所涉及的一種實現增益精確控制的混合光纖放大器如圖1所示。本發明的光纖混合光纖放大器的應用場景如圖2所示。
[0054]如圖1所示，所述的混合光纖放大器，包括栗浦信號合波器(2)，所述栗浦信號合波器的栗浦輸入端與拉曼栗浦激光器組(11)連接，所述栗浦信號合波器(2)的信號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器2(6)相連，所述帶外ASE濾波器(5)的信號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)，光電探測器1(4)，光電探測器2
(6)，光電探測器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用場景，包括摻鉺光纖功率放大器
(12)、多個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，前一個混合光纖放大器的摻鉺光纖放大器部分(9)與后一個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)，信號光及帶外ASE探測及存儲單元(21)，增益及帶外ASE計算單元(22)，摻鉺光纖放大器增益控制單元(23)。
[0058]本發明中涉及的實現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;此光經過傳輸光纖傳給下一級的Raman放大器，同時本臺的Raman放大器可以接收上一臺混合光纖放大器的H)FA部分輸出的恒定光功率。
[0060]步驟2:經過tl時間后，Raman放大器的第I光電探測器探測到Raman關栗時的源信號光功率，記為SI，及源信號光中含有的帶外ASE功率，記為SourCe_ASEl;
[0061 ]步驟3:讀取目標增益，記為Gl，及定標所得的增益與帶外ASE的關系，計算目標ASE功率，記為G1_ASE1，計算帶源ASE補償的目標帶外ASE功率，記為目標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的源信號功率SI穩定后，控制拉曼光纖放大器開栗;并實時讀取帶外ASE功率的探測值；
[0063]步驟5:比較步驟4讀取的帶外ASE功率探測值與Ob jec_ASE_l;當兩者相等時，停止栗浦功率調節；
[0064]步驟6:在拉曼光纖放大器栗浦功率穩定后，計算開栗后的源信號光功率，記為S2，比較SI與S2，計算delta Gain = S2_Sl;
[0065]步驟7:將delta Gain補償給目標增益，記為G2，即G2 = Gl_delta Gain。重復步驟3，計算新的目標帶外ASE功率，記為ASE3。再重復步驟4和步驟5;
[0066]—般情況下，步驟5完成后，可以停止栗浦調節，且拉曼光纖放大器此時控制的增益也比較精確。但如果系統誤差較大，或者系統的精度要求更高，可以在步驟7完成后重復步驟3?6，直到delta Gain達到系統要求的精度為止。
[0067]步驟8:在拉曼栗浦功率穩定后，控制摻鉺光纖放大器按照其設置的增益要求開栗。達到額定的混合光纖放大器控制增益。
【主權項】
1.一種實現混合光纖放大器目標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，先控制混合光纖放大器中的摻鉺光纖放大器輸出一個恒定功率的光，記為P1; 步驟2:在摻鉺光纖放大器輸出恒定功率tl時間后，控制混合光纖放大器中的拉曼光纖放大器探測源信號光功率，記為SI，及源信號光中含有的帶外ASE功率，記為SourCe_ASEl; 步驟3:讀取目標增益，記為Gl，及定標所得的增益與帶外ASE的關系，計算目標ASE功率，記為G1_ASE1，計算帶源ASE補償的目標帶外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的源信號功率SI穩定后，控制拉曼光纖放大器開栗;并實時讀取帶外ASE功率的探測值； 步驟5:比較步驟4讀取的帶外ASE功率探測值與Ob jec_ASE_l;當兩者相等時，停止栗浦功率調節； 步驟6:在拉曼光纖放大器栗浦功率穩定后，計算開栗后的源信號光功率，記為S2，比較SI與S2，計算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，則繼續步驟7; 步驟7:將delta Gain補償給目標增益，記為G2，即G2 = Gl-delta Gain;重復步驟3，計算新的目標帶外ASE功率，記為ASE3;再依次重復步驟4、步驟5、步驟6; 步驟8:在拉曼栗浦功率穩定后，控制摻鉺光纖放大器按照其設置的增益要求開栗，達到額定的混合光纖放大器控制增益。2.一種實現目標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合波器(2)，與所述栗浦信號合波器(2)的栗浦輸入端連接的拉曼栗浦激光器組(11)，與所述栗浦信號合波器(2)的信號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器2(6);與帶外ASE濾波器(5)的信號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)，光電探測器1(4)，光電探測器2(6)，光電探測器3(8)，摻鉺光纖放大器部分(9)相連。3.根據權利要求2所述的一種實現目標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)，信號光及帶外ASE探測及存儲單元(21)，增益及帶外ASE計算單元(22)，摻鉺光纖放大器增益控制單元(23)。
【文檔編號】H04B10/293GK105871468SQ201610189349
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月30日
【發明人】陶金濤, 付成鵬, 張翠紅, 蔡飛, 熊濤, 景運瑜, 卜勤練, 余春平
【申請人】武漢光迅科技股份有限公司