專利名稱：光纖放大器中的雙模擬/數(shù)字式自動(dòng)功率控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖放大器，尤其涉及一種自動(dòng)控制泵浦激光二級(jí)管(LD)的輸出的裝置，其中該泵浦激光二極管用作摻鉺光纖放大器(EDFA)中的激發(fā)光源。
光纖放大器通常對從一定距離處的發(fā)射器所發(fā)出的微弱的光信號(hào)進(jìn)行放大，使得由電信號(hào)轉(zhuǎn)換成的光信號(hào)可在傳輸介質(zhì)即光纖中傳遞到指定的目的地。光纖放大器在經(jīng)過位于發(fā)射器/接收器和光學(xué)線路之間功率放大及預(yù)定放大的光通訊中起到重要的作用。因此，正在朝著通過采用光纖放大器來穩(wěn)定光傳輸信號(hào)的輸出的方面作出努力。
這種努力的一種結(jié)果是在本發(fā)明的實(shí)施例中公開了一種穩(wěn)定泵浦LD輸出的方法，該泵浦LD用于放大光纖放大器中的光傳輸信號(hào)。在對本發(fā)明進(jìn)行描述之前先參見
圖1、2、3和4對傳統(tǒng)的用于穩(wěn)定泵浦LD的輸出的自動(dòng)功率控制裝置作簡要的描述。
圖1是傳統(tǒng)的在泵浦LD中采用光電二極管(PD)的自動(dòng)功率控制裝置的框圖。泵浦LD110中的PD116探測從泵浦LD110向波長分配多路轉(zhuǎn)換器(WDM)104發(fā)送的光激發(fā)信號(hào)(2)，將探測到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將電信號(hào)輸出到泵浦LD電流控制器114。泵浦LD電流控制器114將控制電流輸出給泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器112以控制泵浦LD110的輸出。
泵浦LD電流控制器114比較從PD116接收到的電信號(hào)的電流電平和用戶預(yù)定的電平，并在比較結(jié)果的基礎(chǔ)上控制泵浦LD110輸出的光激發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度。因此，這是一種反饋控制電路。
上述自動(dòng)功率控制器的優(yōu)點(diǎn)在于不管外界溫度或外界輸入給光纖放大器的光傳輸信號(hào)的強(qiáng)度如何變化，泵浦LD110的輸出保持恒定，從而延長了泵浦LD110的壽命。
但是，輸出端120的最后輸出變得不穩(wěn)定，這是因?yàn)槌饧ぐl(fā)信號(hào)發(fā)生裝置以外的裝置(即，第一光隔離器102、WDM104、摻鉺光纖106和第二光隔離器108)的特性隨溫度變化而發(fā)生的變化未被補(bǔ)償。另外，從輸入端100接收到的光傳輸信號(hào)的變化的強(qiáng)度非穩(wěn)定地改變輸出端120的輸出。
圖2是在光纖放大器中的輸出端采用PD(以下稱作輸出PD)的另一種傳統(tǒng)的自動(dòng)功率控制裝置框圖。參見圖2，輸出的抽頭210將傳輸信號(hào)在輸出端212和輸出PD214之間按預(yù)定的比例分開。輸出PD214把接收到的來自輸出抽頭210的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，并將該電信號(hào)饋送給泵浦LD電流控制器216。泵浦LD電流控制器216將控制電流輸出給泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器218以控制泵浦LD220的輸出。
泵浦LD電流控制器216比較從輸出PD214接收到的電信號(hào)的電流電平和用戶預(yù)定的電平，并在比較結(jié)果的基礎(chǔ)上控制從泵浦LD220輸出的光激發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度，從而穩(wěn)定從輸出端212最終輸出的光輸出信號(hào)。因此，這也是一種反饋控制電路。
通過比較圖1中所示的自動(dòng)功率控制裝置，即使除上述光激發(fā)信號(hào)發(fā)生裝置以外的裝置(即，第一光隔離器202、WDM204、EDF206和第二光隔離器208)的特性隨溫度或外界輸入給光纖放大器的光傳輸信號(hào)的強(qiáng)度的變化而變化，但從泵浦LD220輸出的光激發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度可被適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，并從而穩(wěn)定輸出端212輸出的光傳輸信號(hào)。
但是，如果外界輸入給光纖放大器的極弱的光傳輸信號(hào)導(dǎo)致在輸出端212處極弱的光傳輸信號(hào)，則應(yīng)增強(qiáng)從泵浦LD220輸出的光激發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度。為此，泵浦LD電流控制器216應(yīng)施加更大的負(fù)控制電流量，這將使得更大的負(fù)載加到泵浦LD220上，并因而縮短了泵浦LD220的壽命。
圖3是在光纖放大器中使用輸出PD的第三種傳統(tǒng)的數(shù)字式自動(dòng)功率控制裝置的框圖。參見圖3，輸出PD318探測被輸出抽頭310分開的最終輸出的一部分。A/D(模擬-數(shù)字)轉(zhuǎn)換器324將由輸出PD318接收的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。微處理器328比較由A/D轉(zhuǎn)換器324接收到的數(shù)字信號(hào)值和預(yù)定的參考輸出值，如果數(shù)字值大于參考輸出值，則進(jìn)行負(fù)反饋操作，并將控制信號(hào)輸出給D/A(數(shù)字-模擬)轉(zhuǎn)換器326，以降低最終輸出水平。如果數(shù)字值小于參考輸出值，微處理器328由負(fù)反饋操作向D/A轉(zhuǎn)換器326輸出控制信號(hào)，以提高最終輸出水平。D/A轉(zhuǎn)換器把數(shù)字值轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。通過降低或增加泵浦LD314的輸出并因此恒定光纖放大器的最終輸出的方式模擬信號(hào)激活泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器320，如果被泵浦LD偏置電流傳感器316傳感并被D/A轉(zhuǎn)換器326轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的偏置電流電平大于根據(jù)泵浦LD314特性預(yù)定的泵浦LD偏置電流限，則控制操作結(jié)束。在此自動(dòng)功率控制裝置中，當(dāng)輸出抽頭310和輸出PD318有缺陷時(shí)，結(jié)束泵浦LD314，則有時(shí)會(huì)導(dǎo)致傳輸系統(tǒng)不能正常工作。因此，自動(dòng)功率控制裝置的可靠性降低。
圖4是圖3所示的通過微處理器328進(jìn)行自動(dòng)功率控制操作的流程圖。因與圖7中的情形類似，所以在此略去對本流程圖的詳細(xì)描述。
本發(fā)明的目的在于提供一種在光纖放大器中的模擬/數(shù)字自動(dòng)功率控制裝置其中，利用泵浦激光二極管中的光電二極管和輸出端的光電二極管控制作為激發(fā)光源的泵浦激光二極管，從而穩(wěn)定光纖放大器的最終輸出。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種在光纖放大器中的模擬雙自動(dòng)功率控制裝置。光纖放大器有兩個(gè)分別位于輸入和輸出端以阻止光傳輸信號(hào)的反向電涌的光隔離器，一個(gè)用于把外界輸入光傳輸信號(hào)和光激發(fā)信號(hào)分成多路的波長分配多路轉(zhuǎn)換器(WDM)，一個(gè)用于產(chǎn)生激發(fā)信號(hào)的泵浦激光二極管(LD)，和一個(gè)位于輸出端用以按預(yù)定的比例分配放大的光信號(hào)的輸出抽頭。在模擬雙自動(dòng)功率控制裝置中，泵浦LD控制部分驅(qū)動(dòng)泵浦LD以輸出光激發(fā)信號(hào)，并根據(jù)反饋信號(hào)電平自動(dòng)控制激發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度。第一反饋控制部分探測通過輸出抽頭以預(yù)定比例分配的光信號(hào)，并把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再將電信號(hào)施加到泵浦LD控制部分。第二反饋控制部分探測由泵浦LD控制部分輸出的光激發(fā)信號(hào)，并把光激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再將電信號(hào)施加到泵浦LD控制部分。一個(gè)開關(guān)進(jìn)行切換以把第一和第二反饋控制部分的其中之一連接到泵浦LD控制部分。一個(gè)開關(guān)控制部分傳感通過泵浦LD二極管的電流，比較傳感到的電流電平和預(yù)定的參考電平，并根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)切換控制信號(hào)給開關(guān)，以使得開關(guān)選擇兩個(gè)反饋控制部分的其中之一。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種在光纖放大器中的數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置。光纖放大器有兩個(gè)分別位于輸入和輸出端以阻止光傳輸信號(hào)的反向電涌的光隔離器，一個(gè)用于把外界輸入光傳輸信號(hào)和光激發(fā)信號(hào)分成多路的WDM，一個(gè)用于產(chǎn)生激發(fā)信號(hào)的泵浦LD，和一個(gè)位于輸出端用以按預(yù)定比例分配放大的光信號(hào)的輸出抽頭。在數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置中，泵浦LD驅(qū)動(dòng)部分把數(shù)字控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并根據(jù)模擬信號(hào)把驅(qū)動(dòng)電流施加給泵浦LD，以使得泵浦LD輸出一個(gè)適當(dāng)?shù)墓饧ぐl(fā)信號(hào)。第一反饋控制部分探測由輸出抽頭以預(yù)定比例分配的光信號(hào)，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。第二反饋控制部分探測由泵浦LD輸出的光激發(fā)信號(hào)，把光激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。一個(gè)泵浦LD偏置電流傳感部分傳感泵浦LD的偏置電流，并把傳感到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。微處理器比較由泵浦LD偏置電流傳感部分接收的數(shù)字信號(hào)電平和用戶預(yù)定的泵浦LD偏置電流限。根據(jù)比較結(jié)果，基于從第一反饋控制部分接收的數(shù)字信號(hào)和光纖放大器的初始設(shè)置的參考輸出值，微處理器控制由泵浦LD輸出的光激發(fā)信號(hào)強(qiáng)度，由此保持最終輸出光信號(hào)恒定，或基于從第二反饋控制信號(hào)部分接收到的數(shù)字信號(hào)和由用戶初始設(shè)置的參考泵浦LD的輸出值，把數(shù)字控制信號(hào)施加給泵浦LD驅(qū)動(dòng)部分，以保持泵浦LD的光激發(fā)信號(hào)恒定。
通過參考如下附圖對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將變得很明顯圖1是在光纖放大器中的泵浦激光二極管中采用光電二極管的傳統(tǒng)的模擬自動(dòng)功率控制裝置的框圖；圖2是在光纖放大器中的一個(gè)輸出端采用光電二極管的另一個(gè)傳統(tǒng)的模擬自動(dòng)功率控制裝置的框圖；圖3是在光纖放大器中的一個(gè)輸出端采用光電二極管的傳統(tǒng)的數(shù)字式自動(dòng)功率控制裝置的框圖；圖4是圖3所示的微處理器的數(shù)字式自動(dòng)功率控制操作的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有模擬雙自動(dòng)功率控制裝置的光纖放大器的框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的具有數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置的光纖放大器的框圖；圖7是圖6所示的微處理器的數(shù)字式自動(dòng)功率控制操作的流程圖。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將參考附圖來詳細(xì)描述。如果認(rèn)為會(huì)使本發(fā)明的主題變得模糊，則略去對本發(fā)明已知功能或結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的具有模擬雙自動(dòng)功率控制裝置的光纖放大器的框圖。參考圖5，輸入端500將外光纖放大器中的內(nèi)光纖連接。光傳輸信號(hào)通過輸入端500被施加給第一光隔離器502。具有輸入端和輸出端的第一光隔離器502，其作用是在預(yù)定的波長區(qū)間內(nèi)通過光信號(hào)，并阻止光信號(hào)的反向電涌從輸出端傳向輸入端。因此，EDF506的放大的自發(fā)發(fā)射(ASE)的反向電涌被阻止，由此阻止了輸入光信號(hào)的變形。
WDM504通過不同的輸入端把光信號(hào)分成多路不同的波長，即從第一光隔離器502接收的光傳輸信號(hào)(1)和從泵浦LD532接收到的光激發(fā)信號(hào)(2)。光傳輸信號(hào)(1)和光激發(fā)信號(hào)(2)的波長分別為1550nm和980nm或1480nm。在泵浦LD電流控制器528控制下通過驅(qū)動(dòng)泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器530控制光激發(fā)信號(hào)(2)。
然后，EDF506放大器從WDM504接收到多路光信號(hào)。這里，通過向光纖摻入稀土金屬的鉺(原子數(shù)68)得到EDF506，在特定的波長如800、980、1480nm表現(xiàn)為高的光能吸收率，并在特定的波長(1550nm)具有帶寬為60nm的色散譜。通過第二光隔離器508放大的光信號(hào)被饋送給輸出抽頭510。輸出抽頭510以預(yù)定的n∶m(n=0.01,0.1，或0.2,m=0.99,0.9，或0.8，和n+m=1)比例把接收到的光信號(hào)分開。輸出的n被施加給輸出PD516，以探測光傳輸信號(hào)的強(qiáng)度，以及通過輸出端512把輸出的m施加給外光纖。
下面將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的模擬雙自動(dòng)功率控制回路。
在通過輸出PD516的第一反饋控制回路中，從輸出抽頭510輸出的光信號(hào)通過輸出PD516被轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過開關(guān)526施加給泵浦LD電流控制器528。泵浦LD電流控制器528比較接收到的電信號(hào)的電流電平和由用戶預(yù)定的電平，并根據(jù)比較結(jié)果控制從泵浦LD532輸出的光激發(fā)信號(hào)(2)的強(qiáng)度，由此穩(wěn)定從輸出端輸出的最終光信號(hào)。
在第二反饋控制回路中，探測從泵浦LD532輸出給WDM504的光激發(fā)信號(hào)(2)，并在泵浦LD532中通過PD514將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以及通過開關(guān)526施加給泵浦LD電流控制器528。然后，泵浦LD電流控制器528比較電信號(hào)的電流電平和由用戶預(yù)定的電平，并控制從泵浦LD532輸出的光激發(fā)信號(hào)(2)的強(qiáng)度。
為有效控制上述反饋控制回路，提供了一個(gè)開關(guān)單元以控制被兩個(gè)反饋控制回路共享的開關(guān)526。開關(guān)控制單元包括電流傳感器518、比較器522、參考值發(fā)生器520、和控制器524。通過泵浦LD532的電流被電流傳感器518傳感并輸出給比較器522。比較器522比較接收到的電流電平和從參考值發(fā)生器520接收到的參考電平，并且如果電流電平大于或小于參考電平，則輸出對應(yīng)于兩個(gè)個(gè)別情況的值給控制器524?？刂破?24根據(jù)接收到的值產(chǎn)生切換控制信號(hào)給開關(guān)526。如果從比較器522輸出的比較結(jié)果處于(+)電平，控制器524確定電流傳感器518的輸出小于參考電平，并產(chǎn)生切換開關(guān)526的切換控制信號(hào)給第一反饋控制回路，即輸出抽頭510-輸出PD516-開關(guān)526-泵浦LD電流控制器528-和泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器530。
另一方面，如果比較結(jié)果處于(-)電平，控制器524確定電流傳感器518的輸出大于參考電平，并產(chǎn)生切換開關(guān)526的切換控制信號(hào)給第二反饋控制回路，即泵浦LD532-PD514-開關(guān)526-泵浦LD電流控制器528-和泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器530。
圖6是根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)最佳實(shí)施例的具有數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置的光纖放大器的框圖。
參考圖6，數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置包括用于阻止EDF606的ASE的反向電涌的第一光隔離器602。WDM604通過不同的輸入端把具有不同波長的光信號(hào)分成多路并通過一個(gè)光纖端輸出多路信號(hào)。摻入稀土金屬的光纖606散激發(fā)的光信號(hào)，第二光隔離器608阻隔從輸出抽頭610或最終輸出端612反射的光信號(hào)，并且光輸出抽頭610把輸出光信號(hào)分開。泵浦LD628產(chǎn)生光激發(fā)信號(hào)，輸出PD618探測輸出光信號(hào)的強(qiáng)度，并且泵浦LD偏置電流傳感器616傳感泵浦LD628的偏置電流。第一A/D轉(zhuǎn)換器632把從輸出PD618接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，第二A/D轉(zhuǎn)換器630把從泵浦LD628中的PD614接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，以及第三A/D轉(zhuǎn)換器620把從泵浦LD偏置電流傳感器616接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。微處理器622產(chǎn)生控制信號(hào)使得光纖放大器的最終輸出或泵浦LD628的光激發(fā)信號(hào)保持恒定。泵浦LD628提供能源給EDF606,PD614位于泵浦LD628中以傳感泵浦LD628的光輸出，并泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器626驅(qū)動(dòng)泵浦LD628。A/D轉(zhuǎn)換器624把從微處理器622接收到的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，以激勵(lì)泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器626。
為逐個(gè)單元地描述數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置，在泵浦LD驅(qū)動(dòng)單元中，D/A轉(zhuǎn)換器624把從微處理器622接收到的數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并且泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器626根據(jù)模擬信號(hào)給泵浦LD628施加驅(qū)動(dòng)電流，使得泵浦LD628產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)墓饧ぐl(fā)信號(hào)。在第一反饋控制單元中，輸出PD618探測通過輸出抽頭610以預(yù)定比例分開的光信號(hào)，并把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，以及第一A/D轉(zhuǎn)換器632把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并把數(shù)字信號(hào)施加給微處理器622。在第二反饋控制單元中，PD614探測從泵浦LD628輸出的光激發(fā)信號(hào)，并把光激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，以及第二A/D轉(zhuǎn)換器630把模以信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并把數(shù)字信號(hào)饋送給微處理器622。在泵浦LD偏置電流傳感單元中，泵浦LD偏置電流傳感器6161傳感泵浦LD628的偏置電流，并且第三A/D把傳感的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并饋送數(shù)字信號(hào)給微處理器622。微處理器622比較從泵浦LD偏置電流傳感單元接收到的數(shù)字信號(hào)和由用戶設(shè)置的泵浦LD偏置電流限。根據(jù)比較結(jié)果，基于從第一反饋控制單元接收到的數(shù)字信號(hào)和初始設(shè)置的參考EDFA輸出值，微處理器622控制從泵浦LD628輸出的光激發(fā)信號(hào)，由此穩(wěn)定從最終輸出端612輸出的光信號(hào)。或者，根據(jù)比較結(jié)果，基于從第二反饋控制單元接收到的數(shù)字信號(hào)和用戶預(yù)置的參考泵浦LD輸出值，微處理器622保持從泵浦LD628輸出的光激發(fā)信號(hào)。
微處理器622比較被泵浦LD偏置電流傳感器616傳感到的泵浦LD偏置電流和初始設(shè)置的泵浦LD偏置電流限，并且如果偏置電流值小于偏置電流限，采用輸出PD618自動(dòng)控制功率。如果偏置電流值大于偏置電流限，在泵浦LD628中微處理器622采用PD614自動(dòng)控制功率。為更詳細(xì)描述，微處理器622設(shè)置參考EDFA輸出值、參考泵浦LD輸出值、和泵浦LD偏置電流限作為它們的初始值，并通過第一A/D轉(zhuǎn)換器632讀出EDFA的輸出。如果泵浦LD偏置電流值小于泵浦LD偏置電流限，則微處理器622通過第一A/D轉(zhuǎn)換器632讀出泵浦LD618的輸出，并控制參考EDFA輸出值等于EDFA輸出。如果微處理器622通過第一A/D轉(zhuǎn)換器632讀出EDFA的輸出然后比較泵浦LD偏置電流值和泵浦LD偏置電流限，并且前者大于后者，則微處理器622通過第二A/D轉(zhuǎn)換器630讀出PD的輸出并控制參考泵浦LD輸出值等于泵浦LD輸出。如果即使在采用PD614的轉(zhuǎn)換的控制方法中泵浦LD偏置電流值大于泵浦LD偏置電流限，控制操作也結(jié)束。
參考圖6和7，將詳述微處理器622的自動(dòng)功率控制操作。當(dāng)功率供給EDFA時(shí)，在步驟700中微處理器622開始工作，并在步驟701中設(shè)置參考EDFA輸出值、參考泵浦LD輸出值、和泵浦LD偏置電流限作為它們的初始值。在步驟702中，微處理器622接收從第一A/D轉(zhuǎn)換器632輸出的EDFA。在步驟703中，微處理器622比較通過泵浦LD偏置電流傳感器616和第三A/D轉(zhuǎn)換器620接收到的泵浦LD偏置電流電平和初始的泵浦LD偏置電流限。如果前者大于后者，過程跳到步驟708。另一方面，如果前者不大于后者，過程進(jìn)入步驟704。在步驟704中，參考EDFA輸出值與步驟702中讀出的EDFA輸出值相比較。如果它們相等，過程回到步驟702。如果它們不同，在步驟705中確定是否參考EDFA輸出值大于EDFA輸出。如果前者大于后者，在步驟706中D/A轉(zhuǎn)換器624的輸出減少一步，因此EDFA輸出增加一步并達(dá)到參考EDFA輸出值。然后，過程回到步驟702。相反，如果EDFA輸出大于參考EDFA輸出值，在步驟707中D/A轉(zhuǎn)換器624的輸出增加一步，因此EDFA輸出減少一步并達(dá)到參考EDFA輸出值，然后過程回到步驟702。在步驟703中泵浦LD偏置電流不大于泵浦LD偏置電流限的條件下過程重復(fù)由步驟704回到步驟702，并且EDFA輸出等于參考EDFA輸出值。由此，在任何時(shí)刻可保持EDFA輸出等于參考EDFA輸出值。在步驟703中泵浦LD偏置電流不大于泵浦LD偏置電流限的條件下，過程重復(fù)由步驟706或步驟707回到步驟702，并且EDFA輸出不同于步驟704中參考EDFA輸出值，由此即時(shí)使得EDFA輸出等于參考EDFA輸出值。在重復(fù)過程期間的任何時(shí)刻，當(dāng)泵浦LD偏置電流大于泵浦LD偏置電流限時(shí)，控制器622回到步驟708。在步驟708中，當(dāng)在步驟703中泵浦LD偏置電流大于泵浦LD偏置電流限時(shí)，得到的泵浦LD輸出被設(shè)為參考泵浦LD輸出值。在步驟709中，通過第二A/D轉(zhuǎn)換器630讀出泵浦LD628的輸出。在步驟710中，泵浦LD偏置電流電平和泵浦LD偏置電流相比較。如果前者大于后者，在步驟715中完成控制操作。如果前者不大于后者，在步驟711中參考泵浦LD輸出值與泵浦LD輸出相比較。如果它們相等，過程回到步驟719。如果它們不同，在步驟712中確定是否參考泵浦LD輸出值大于泵浦LD輸出。如果前者大于后者，D/A轉(zhuǎn)換器624的輸出增加一步，因此泵浦LD輸出增加一步并接近參考泵浦LD輸出值，然后過程回到步驟709。如果泵浦LD輸出大于參考EDFA輸出，D/A轉(zhuǎn)換器624的輸出減少一步，因此泵浦LD輸出減少一步并接近參考泵浦LD輸出值，然后過程回到步驟709。在步驟710中泵浦LD偏置電流不大于泵浦LD偏置電流限的條件下控制器622重復(fù)由步驟711到步驟709，并且泵浦LD輸出等于參考泵浦LD輸出值，由此在任何時(shí)刻保持泵浦LD輸出等于參考泵浦LD輸出值。在步驟710中泵浦LD偏置電流不大于泵浦LD偏置電流限的條件下，控制器622重復(fù)由步驟713或714到步驟709，并且泵浦LD輸出不同于參考泵浦LD輸出值，由此即時(shí)使得泵浦LD輸出等于參考泵浦LD輸出值。在步驟710中，在重復(fù)過程期間當(dāng)泵浦LD偏置電流大于泵浦LD偏置電流限時(shí)，在步驟715中完成控制操作。
總而言之，在本發(fā)明模擬或數(shù)字式雙自動(dòng)控制方法中通過選擇使用輸出PD的第一反饋控制回路或使用安裝在泵浦LD中的PD的第二反饋控制回路，并根據(jù)通過被選擇的反饋控制回路探測到的輸出的光信號(hào)強(qiáng)度控制從泵浦LD輸出的光激發(fā)信號(hào)，可穩(wěn)定經(jīng)光纖放大器中最終輸出端輸出的光信號(hào)。
如上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)盡管輸入光信號(hào)功率和溫度有可能變化，但采用輸出泵浦LD的自動(dòng)功率控制可使光纖放大器具有穩(wěn)定的最終輸出；(2)當(dāng)有缺陷的部件導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作時(shí)，采用控制模式的輸出PD自動(dòng)轉(zhuǎn)換到采用安裝在泵浦LD中的PD的自動(dòng)功率控制模式，由此增加系統(tǒng)的可靠性；和(3)第二實(shí)施例中的數(shù)字式自動(dòng)功率控制使得光纖放大器與變化的環(huán)境相適應(yīng)，并使光纖放大器和外界之間便于相互聯(lián)系。
通過參考具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但這僅僅是應(yīng)用舉例。應(yīng)該清楚本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明范圍和實(shí)質(zhì)的情況下可做出各種修改和變化。
權(quán)利要求
1．一種在光纖放大器中的模擬雙自動(dòng)功率控制裝置，其中光纖放大器有兩個(gè)分別位于輸入和輸出端以阻止光傳輸信號(hào)的反向電涌的光隔離器，一個(gè)用于把外界輸入的光傳輸信號(hào)和光激發(fā)信號(hào)分成多路的波長分配多路轉(zhuǎn)換器(WDM)，一個(gè)用于產(chǎn)生激發(fā)信號(hào)的泵浦激光二極管(LD)，和一個(gè)位于輸出端用以按預(yù)定的比例分配放大的光信號(hào)的輸出抽頭，包括一個(gè)泵浦LD控制部分，用于驅(qū)動(dòng)泵浦LD以輸出光激發(fā)信號(hào)，并根據(jù)反饋信號(hào)電平自動(dòng)控制激發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度；一個(gè)第一反饋控制部分，用于探測通過輸出抽頭以預(yù)定比例分配的光信號(hào)，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并把電信號(hào)施加到泵浦LD控制部分；一個(gè)第二反饋控制部分，用于探測由泵浦LD控制部分輸出的光激發(fā)信號(hào)，把光激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并把電信號(hào)施加到泵浦LD控制部分；一個(gè)開關(guān)，用于進(jìn)行切換以把第一和第二反饋控制部分的其中之一連接到泵浦LD控制部分；和一個(gè)開關(guān)控制部分，用于傳感通過泵浦LD二極管的電流，比較傳感到的電流電平和預(yù)定的參考電平，并根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)切換控制信號(hào)給開關(guān)，以使得開關(guān)選擇兩個(gè)反饋控制部分的其中之一。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的光纖放大器中的模擬雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于泵浦LD控制部分包括用于驅(qū)動(dòng)泵浦LD的泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器；和用于向泵浦LD電流驅(qū)動(dòng)器施加控制電流以控制從泵浦LD輸出的光激發(fā)信號(hào)強(qiáng)度的泵浦LD電流控制器。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的光纖放大器中的模擬雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于第一反饋控制部分包括一個(gè)輸出光電二極管(PD)，用于探測通過輸出抽頭以預(yù)定比例分配的光信號(hào)，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并通過開關(guān)把電信號(hào)施加到泵浦LD控制部分。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的光纖放大器中的模擬雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于第一反饋控制部分包括一個(gè)安裝在泵浦LD中的PD，用于探測從泵浦LD輸出的光激發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度，把探測到的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并通過開關(guān)把電信號(hào)施加到泵浦LD控制部分。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的光纖放大器中的模擬雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于開關(guān)控制部分包括一個(gè)電流傳感器，用于傳感通過泵浦LD的電流強(qiáng)度；一個(gè)比較器，用于比較從電流傳感器接收到的電流電平和預(yù)定的參考電平；一個(gè)開關(guān)控制器，用于根據(jù)比較結(jié)果產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)給開關(guān)，以使得開關(guān)選擇相應(yīng)的反饋控制部分。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的光纖放大器中的模擬雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于當(dāng)輸入來自比較器指示泵浦LD的電流電平大于參考電流電平的比較結(jié)果時(shí)，開關(guān)控制器產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)以把開關(guān)切換到第一反饋控制部分，當(dāng)輸入來自比較器指示泵浦LD的電流電平小于參考電流電平的比較結(jié)果時(shí)，控制信號(hào)把開關(guān)切換到第二反饋控制部分。
7．一種在光纖放大器中的數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置，其中光纖放大器有兩個(gè)分別位于輸入和輸出端以阻止光傳輸信號(hào)的反向電涌的光隔離器，一個(gè)用于把外界輸入光傳輸信號(hào)和光激發(fā)信號(hào)分成多路的WDM，一個(gè)用于產(chǎn)生激發(fā)信號(hào)的泵浦LD，和一個(gè)位于輸出端用以按預(yù)定比例分配放大的光信號(hào)的輸出抽頭，上述裝置包括一個(gè)泵浦LD驅(qū)動(dòng)部分，用于把數(shù)字式控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并根據(jù)模擬信號(hào)把驅(qū)動(dòng)電流施加給泵浦LD，以使得泵浦LD輸出一個(gè)適當(dāng)?shù)墓饧ぐl(fā)信號(hào)；一個(gè)第一反饋控制部分，用于探測被輸出抽頭以預(yù)定比例分配的光信號(hào)，把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；一個(gè)第二反饋控制部分，探測由泵浦LD輸出的光激發(fā)信號(hào)，把光激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；一個(gè)泵浦LD偏置電流傳感部分，用于傳感泵浦LD的偏置電流并把傳感到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)；和一個(gè)微處理器，用于比較由泵浦LD偏置電流傳感部分接收到的數(shù)字信號(hào)的電平和用戶預(yù)定的泵浦LD偏置電流限，根據(jù)比較結(jié)果，基于從第一反饋控制部分接收到的數(shù)字信號(hào)和光纖放大器的初始設(shè)置的參考輸出值，控制由泵浦LD輸出的光激發(fā)信號(hào)的強(qiáng)度，由此保持最終輸出光信號(hào)恒定，或基于從第二反饋控制信號(hào)部分接收到的數(shù)字信號(hào)和由用戶初始設(shè)置的參考泵浦LD的輸出值，把數(shù)字控制信號(hào)施加給泵浦LD驅(qū)動(dòng)部分以保持泵浦LD的光激發(fā)信號(hào)恒定。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于泵浦LD驅(qū)動(dòng)部分包括一個(gè)數(shù)字-模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器，用于把從微處理器接收到的數(shù)字控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；和一個(gè)泵浦LD驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)從D/A轉(zhuǎn)換器接收到的模擬信號(hào)的電平把驅(qū)動(dòng)電流施加給泵浦LD，以使得泵浦LD輸出一個(gè)適當(dāng)?shù)墓饧ぐl(fā)信號(hào)。
9．根據(jù)權(quán)利要求7的數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于第一反饋控制部分包括一個(gè)輸出PD，用于探測被輸出抽頭以預(yù)定比例分配的光信號(hào)并把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；和一個(gè)第一模擬-數(shù)字(A/O)轉(zhuǎn)換器，用于把從輸出PD接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并把數(shù)字信號(hào)施加給微處理器。
10．根據(jù)權(quán)利要求7的數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于第二反饋控制部分包括一個(gè)安裝在泵浦LD中的PD，用于探測從泵浦LD輸出的光激發(fā)信號(hào)并使光激發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)；和一個(gè)第二A/D轉(zhuǎn)換器，用于把從PD接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并把數(shù)字信號(hào)施加給微處理器。
11．根據(jù)權(quán)利要求7的數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于泵浦LD偏置電流傳感部分包括一個(gè)泵浦LD偏置電流傳感器，用于傳感泵浦LD偏置電流；和一個(gè)第三A/D轉(zhuǎn)換器，用于把從泵浦LD偏置電流傳感器接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并把數(shù)字信號(hào)施加給微處理器。
12．根據(jù)權(quán)利要求7的數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于微處理器通過輸出PD和由第一A/D轉(zhuǎn)換器讀出光纖放大器的輸出，比較由泵浦LD偏置電流傳感器傳感到的泵浦LD偏置電流的電平和初始設(shè)定的泵浦LD偏置電流限，如果泵浦LD偏置電流的電平小于泵浦LD偏置電流限，控制光纖放大器的讀出輸出等于光纖放大器初始設(shè)定的參考輸出值；以及如果泵浦LD偏置電流大于泵浦LD偏置電流限，微處理器轉(zhuǎn)換到另一個(gè)控制模式，并控制使得通過泵浦LD的PD和第二A/D轉(zhuǎn)換器讀出的泵浦LD的輸出等于泵浦LD輸出值，其中該輸出值為當(dāng)泵浦LD偏置電流的電平大于泵浦LD偏置電流限時(shí)的泵浦LD輸出值。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于通過保持光纖放大器的輸出值等于參考的光纖放大器的輸出值，如果兩者相同，微處理器控制第一A/D轉(zhuǎn)換器讀出的光纖放大器的輸出等于初始設(shè)定的光纖放大器初始設(shè)定的參考輸出值，重復(fù)給D/A轉(zhuǎn)換器施加控制信號(hào)，如果光纖放大器的輸出小于參考的光纖放大器的輸出值，通過一個(gè)步驟增加光纖放大器的輸出直到光纖放大器的輸出等于參考的光纖放大器的輸出值，以及重復(fù)給D/A轉(zhuǎn)換器施加控制信號(hào)，如果光纖放大器的輸出大于參考的光纖放大器的輸出值，通過一個(gè)步驟減少光纖放大器的輸出直到光纖放大器的輸出等于參考的光纖放大器的輸出值。
14．根據(jù)權(quán)利要求12的數(shù)字式雙自動(dòng)功率控制裝置，其特征在于通過保持泵浦LD的輸出等于參考的泵浦LD的輸出值，如果兩者相同，微處理器控制泵浦LD的PD和第二A/D轉(zhuǎn)換器讀出的泵浦LD的輸出等于參考的泵浦LD的輸出值，重復(fù)給D/A轉(zhuǎn)換器施加控制信號(hào)，如果泵浦LD的輸出小于參考的泵浦LD的輸出值，通過一個(gè)步驟增加泵浦LD的輸出直到泵浦LD的輸出等于參考的泵浦LD的輸出值，以及重復(fù)給D/A轉(zhuǎn)換器施加控制信號(hào)，如果泵浦LD的輸出大于參考的泵浦LD的輸出值，通過一個(gè)步驟減少泵浦LD的輸出直到泵浦LD的輸出等于參考的泵浦LD的輸出值。
全文摘要
一種泵浦激光二極管用作摻鉺光纖放大器(EDFA)中的激發(fā)光源的自動(dòng)輸出裝置。在模擬或數(shù)字式雙自動(dòng)控制方法中通過選擇使用輸出光電二極管的第一反饋控制回路或使用安裝在泵浦激光二極管中的光電二極管的第二反饋控制回路,并根據(jù)通過被選擇的反饋控制回路探測到的輸出的光信號(hào)強(qiáng)度控制從泵浦激光二極管輸出的光激發(fā)信號(hào),可穩(wěn)定經(jīng)光纖放大器中最終輸出端輸出的光信號(hào)。
文檔編號(hào)H01S3/131GK1209592SQ98119908
公開日1999年3月3日 申請日期1998年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月22日
發(fā)明者樸奉鎮(zhèn), 李都炯 申請人:三星電子株式會(huì)社