專利名稱：實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摻鉺光纖放大器。特別是涉及一種用于在摻鉺光纖放大器處于自
動(dòng)增益鎖定的控制方式下，在輸入光強(qiáng)變化或設(shè)定增益改變時(shí)，能夠快速實(shí)現(xiàn)目標(biāo)增益的鎖定，從而有效保證整個(gè)光通信系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
EDFA(摻鉺光纖放大器)是光通信網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵器件之一，對(duì)傳輸在光纖中的信號(hào)進(jìn)行放大，從而有效提升了光信號(hào)的傳輸距離。隨著光網(wǎng)絡(luò)的容量不斷提升，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步復(fù)雜化，對(duì)EDFA控制方式也提出了新的要求。傳統(tǒng)的模擬控制方式為數(shù)字控制方式所取代，在數(shù)字控制方式下，EDFA的配置更加靈活、功能更加完善，但如何保證EDFA快速而穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)目標(biāo)增益仍然是一個(gè)技術(shù)重點(diǎn)和難點(diǎn)。 EDFA的控制方式分為自動(dòng)電流控制模式(ACC)，自動(dòng)功率控制模式(APC)和自動(dòng)增益控制模式(AGC)三種。前兩種都較容易實(shí)現(xiàn)，而AGC模式的實(shí)現(xiàn)則較為復(fù)雜。EDFA按增益控制方式又可劃分為固定增益放大器(FGA)和可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)，需要在輸入光強(qiáng)變化、設(shè)定增益值發(fā)生改變或模式切換等工作條件發(fā)生變化時(shí)，快速的調(diào)整泵浦電流(Ipmp)，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)增益的鎖定。 傳統(tǒng)的控制方式為前饋和反饋結(jié)合的控制方式，如美國專利《Variable GainOpticalAmplifiers》(專利號(hào)7， 317， 570)中提到，前饋采用固定的比例公式，而反饋則采用PID算法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種在傳統(tǒng)的控制算法基礎(chǔ)上，結(jié)合前饋和反饋的控制模式，能夠有效保證整個(gè)光通信系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置及控制方法。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置及控
制方法，其中實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置，包括有接收摻鉺光纖放大器輸
入光強(qiáng)的依次相連的輸入光電探測(cè)二極管、輸入光探測(cè)跨導(dǎo)電路和輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以
及接收摻鉺光纖放大器輸出光強(qiáng)的依次相連的輸出光電探測(cè)二極管、輸出光探測(cè)跨導(dǎo)電路
和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述的輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出均連接計(jì)算單
元，所述的計(jì)算單元輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和泵浦激光器至摻鉺光纖。 所述的計(jì)算單元是由數(shù)字處理器構(gòu)成。 本發(fā)明所采用的另一種實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置，包括有接收摻鉺光纖放大器輸入光強(qiáng)的依次相連的輸入光電探測(cè)二極管、輸入光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路和輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及接收摻鉺光纖放大器輸出光強(qiáng)的依次相連的輸出光電探測(cè)二極管、輸出光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述的輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輸出光模
4數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出均連接計(jì)算單元，所述的計(jì)算單元輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和泵浦激光器至摻鉺光纖。 所述的計(jì)算單元是由數(shù)字處理器構(gòu)成。 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制方法，包括將摻鉺光纖放大器輸入光強(qiáng)Pin和輸出光強(qiáng)P。ut按設(shè)定比例分別對(duì)應(yīng)進(jìn)入輸入光電探測(cè)二極管和輸出光電探測(cè)二極管產(chǎn)生兩路光生電流；將所產(chǎn)生的兩路光生電流分別對(duì)應(yīng)的通過輸入光探測(cè)跨導(dǎo)電路和輸出光探測(cè)跨導(dǎo)電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；將所轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)分別經(jīng)輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值；將輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值分別輸入到計(jì)算單元計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果并傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動(dòng)泵浦激光器，產(chǎn)生泵浦光并進(jìn)入摻鉺光纖，實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器在鎖定增益模式下的光放大。 所述的計(jì)算單元包括有已存入的系統(tǒng)設(shè)定增益量和自發(fā)輻射量，所述計(jì)算單元中的計(jì)算過程是將所述的輸入光強(qiáng)值、輸出光強(qiáng)值、系統(tǒng)設(shè)定增益量和自發(fā)輻射量代入增益誤差值GainCTr的計(jì)算公式得到增益的偏差量GainCTr ;將得到的增益的偏差量Gain^經(jīng)K因子的計(jì)算公式內(nèi)插法或者比例積分微分法的反饋計(jì)算得到實(shí)際的K值；將實(shí)際的K值和輸入光強(qiáng)值代入前饋計(jì)算公式Kx+B，其中，x為輸入光大小，B為線性偏差量，從而計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果。 所述的計(jì)算單元包括有已存入的系統(tǒng)設(shè)定增益量和自發(fā)輻射量，所述計(jì)算單元中的計(jì)算過程是將輸入光強(qiáng)值、輸出光強(qiáng)值、系統(tǒng)設(shè)定增益量和自發(fā)輻射量代入Error計(jì)算模塊，得出系統(tǒng)偏差的絕對(duì)功率值并根據(jù)該偏差的絕對(duì)功率值來調(diào)節(jié)P值；將調(diào)節(jié)后的P值和系統(tǒng)偏差的絕對(duì)功率值代入PID計(jì)算模塊得出反饋調(diào)節(jié)量，同時(shí)將將輸入光強(qiáng)值代入前饋計(jì)算公式Kx+B，其中的K、B為前饋控制因子，通過定標(biāo)得到，x為輸入光，得出前饋調(diào)節(jié)量；將經(jīng)計(jì)算模塊計(jì)算的反饋調(diào)節(jié)量與經(jīng)前饋計(jì)算公式Kx+B計(jì)算的前饋調(diào)節(jié)量相加，從而計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果。 本發(fā)明的另一種實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制方法，包括將摻鉺光纖放
大器輸入光強(qiáng)Pin和輸出光強(qiáng)P。ut按設(shè)定比例分別對(duì)應(yīng)進(jìn)入輸入光電探測(cè)二極管和輸出光
電探測(cè)二極管產(chǎn)生兩路光生電流；將所產(chǎn)生的兩路光生電流分別對(duì)應(yīng)的通過輸入光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路和輸出光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；將所轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)分別經(jīng)輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值；將輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值分別輸入到計(jì)算單元計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果并傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動(dòng)泵浦激光器，產(chǎn)生泵浦光并進(jìn)入摻鉺光纖，實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器在鎖定增益模式下的光放大。
所述的計(jì)算單元包括有已存入的系統(tǒng)設(shè)定增益量和自發(fā)輻射量，所述計(jì)算單元中的計(jì)算過程是將所述的輸入光強(qiáng)值、輸出光強(qiáng)值、系統(tǒng)設(shè)定增益量和自發(fā)輻射量代入增益誤差值Gain^的計(jì)算公式得到增益的偏差量Gain^ ;將得到的增益的偏差量Gain^經(jīng)K因子的計(jì)算公式內(nèi)插法或者比例積分微分法的反饋計(jì)算得到實(shí)際的K值；將輸入光強(qiáng)值通過對(duì)數(shù)查找表得到輸入光功率值；將實(shí)際的K值和輸入光功率值代入前饋計(jì)算公式Kx+B，其中的K、B為前饋控制因子，通過定標(biāo)得到，x為輸入光，從而計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置及控制方法，當(dāng)光強(qiáng)變化時(shí)，采用本發(fā)明的調(diào)節(jié)K因子，可以快速實(shí)現(xiàn)高精度的收斂控制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；響應(yīng)速度快；實(shí)現(xiàn)增益鎖定準(zhǔn)確度高。相對(duì)于前饋控制方式，解決了增益鎖定精度
5的問題；相對(duì)于的反饋控制模式，解決了相應(yīng)速度慢的問題，成功的將反饋和前饋控制有機(jī)的結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)快速收斂。


圖1是采用調(diào)K實(shí)現(xiàn)EDFA快速收斂的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是采用PID算法實(shí)現(xiàn)EDFA快速收斂的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是基于對(duì)數(shù)放大電路算法實(shí)現(xiàn)EDFA快速收斂的結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是前饋因子K與增益之間的關(guān)系圖； 圖5是計(jì)算K的流程圖。 其中 101 :摻鉺光纖 103 :輸入光探測(cè)跨導(dǎo)電路 105 :設(shè)定增益值 107 :數(shù)模轉(zhuǎn)換器 109:調(diào)節(jié)后的K值 112 :輸出光探測(cè)跨導(dǎo)電路 114:ASE計(jì)算模塊 209:調(diào)節(jié)后的P值 303 :輸入光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路 312 :輸出光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置及控制方法做出詳細(xì)說明。 在PID控制中，如果僅有P，那么會(huì)引入靜差，即調(diào)節(jié)量和目標(biāo)值之間存在一個(gè)固定的差值。反饋控制中，我們能夠獲得目標(biāo)值與實(shí)際值的差值，但如何通過這個(gè)差值進(jìn)行計(jì)算輸出量才是關(guān)鍵。當(dāng)P的大小無法準(zhǔn)確得出，可以才加入I來調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的一種模式，而D則是為了加快這個(gè)調(diào)節(jié)過程而加入的。 如果在計(jì)算誤差的同時(shí)，還進(jìn)行P值大小的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單快速的收斂控制，就可以擺脫P(yáng)ID算法的模式了。這種計(jì)算方式可以簡(jiǎn)單的描述為將調(diào)節(jié)前饋的Kx+B的K因子，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的目標(biāo)增益鎖定。 這種將前饋和反饋結(jié)合的調(diào)K控制模式的關(guān)鍵在于 這種收斂算法基于的前提就是K值的單調(diào)性，而且當(dāng)K較為線性的話，則利用線性
插值調(diào)節(jié)方式時(shí)可以獲得較好的效果。K的單調(diào)性和線性度可以從圖4前饋因子K與增益
之間的關(guān)系圖中看出。 所用的計(jì)算公式如下Gainerr(dB) = (P。ut—ASE) - (Pin+Gainset) — (501)
Gaink = Gainset—Gainerr — (502)
K = Inline (Table (K) ， Gaink) — (503)
102:輸入光電探測(cè)二極管104 :輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器106 :泵浦激光器
108 :Kx+B計(jì)算模塊
111 :輸出光電探測(cè)二極管113:輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器
208 :PID計(jì)算模塊210 :Error的計(jì)算模塊308 :對(duì)數(shù)查找表
K = PID(Gaink) — (504) 其中(501)為增益誤差值GainOT的計(jì)算，(502)為調(diào)K的增益因子Gaink的計(jì)算公式，(503)為K因子的計(jì)算公式，內(nèi)插法從表中插值計(jì)算得出對(duì)應(yīng)Gaink的K值，(504)為K因子的另一種計(jì)算公式，利用比例積分微分法(PID)得出對(duì)應(yīng)Gaink的K值。
圖4和上述的公式分別指示了調(diào)K算法中K因子與增益設(shè)定量(Gain)之間的單調(diào)關(guān)系和實(shí)際操作中K的計(jì)算公式。 本發(fā)明的核心在于改進(jìn)傳統(tǒng)的前饋Kx+B和反饋PID算法的振蕩收斂方式，引入動(dòng)態(tài)可調(diào)節(jié)K因子，實(shí)現(xiàn)快速的目標(biāo)功率收斂。 如圖1、圖2所示，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置，包括有
接收摻鉺光纖放大器輸入光強(qiáng)Pin的依次相連的輸入光電探測(cè)二極管(Pin PD)102、輸入光
探測(cè)跨導(dǎo)電路(Pin TIA) 103和輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Pin ADC) 104，以及接收摻鉺光纖放大器輸出光強(qiáng)P。ut的依次相連的輸出光電探測(cè)二極管(P。ut PD)111、輸出光探測(cè)跨導(dǎo)電路(P。utTIA)112和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(P。ut ADC)113，所述的輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器104和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器113的輸出均連接計(jì)算單元A，所述的計(jì)算單元A輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器107和泵浦激光器(PUMP) 106至摻鉺光纖101。其中所述的計(jì)算單元A是由數(shù)字處理器構(gòu)成。
如圖3所示，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置，還可以是包括有接收摻鉺光纖放大器輸入光強(qiáng)Pin的依次相連的輸入光電探測(cè)二極管(Pin PD)102、輸入光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路(Pin log Amp) 303和輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Pin ADC) 104，以及接收摻鉺光纖放大器輸出光強(qiáng)P。ut的依次相連的輸出光電探測(cè)二極管(P。ut PD)111、輸出光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路(P。ut log Amp)312和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(P。ut ADC)113，所述的輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器104和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器113的輸出均連接計(jì)算單元B，所述的計(jì)算單元B輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器107和泵浦激光器106至摻鉺光纖101。所述的計(jì)算單元B是由數(shù)字處理器構(gòu)成。
參考圖1、圖2，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制方法，包括將摻鉺光纖放大器輸入光強(qiáng)Pin和輸出光強(qiáng)P。ut按設(shè)定比例分別對(duì)應(yīng)進(jìn)入輸入光電探測(cè)二極管102和輸出光電探測(cè)二極管111產(chǎn)生兩路光生電流；將所產(chǎn)生的兩路光生電流分別對(duì)應(yīng)的通過輸入光探測(cè)跨導(dǎo)電路103和輸出光探測(cè)跨導(dǎo)電路112轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；將所轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)分別經(jīng)輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器104和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器113生成輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值；將輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值分別輸入到計(jì)算單元B計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果并傳遞給模轉(zhuǎn)換器107，驅(qū)動(dòng)泵浦激光器106，產(chǎn)生泵浦光并進(jìn)入摻鉺光纖IOI，實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器在鎖定增益模式(AGC)下的光放大。 如圖1所示，所述的計(jì)算單元B包括有已存入的系統(tǒng)設(shè)定增益量105和自發(fā)輻射量114，所述計(jì)算單元B中的計(jì)算過程是將所述的輸入光強(qiáng)值、輸出光強(qiáng)值、系統(tǒng)設(shè)定增益量105和自發(fā)輻射量114代入增益偏差量GainCTr的計(jì)算公式501得到增益的偏差量Gain^llO ;將得到的增益的偏差量Gain^llO經(jīng)K因子的計(jì)算公式503或者504計(jì)算得到實(shí)際的K值109 ;將實(shí)際的K值109和輸入光強(qiáng)值代入前饋計(jì)算公式Kx+B 108，其中的K、B為前饋控制因子，其初始值可以通過定標(biāo)得到，x為輸入光，從而計(jì)算出PUMP (泵浦激光器)輸出結(jié)果。 如圖2所示，所述的計(jì)算單元B包括有已存入的系統(tǒng)設(shè)定增益量105和自發(fā)輻射量114，所述計(jì)算單元B中的計(jì)算過程是將輸入光強(qiáng)值、輸出光強(qiáng)值、系統(tǒng)設(shè)定增益量105和自發(fā)輻射量114代入Error (系統(tǒng)誤差)計(jì)算模塊210 (Error (mW) = (P。ut(實(shí)際輸出， mW)-ASE(mW)-(P。ut(目標(biāo)輸出，mW)))，得出系統(tǒng)偏差的絕對(duì)功率值并根據(jù)該偏差的絕對(duì)功 率值來調(diào)節(jié)P值209 ;將調(diào)節(jié)后的P值和系統(tǒng)偏差的絕對(duì)功率值代入PID(比例積分微分) 計(jì)算模i央208(PID(mW) =PXError+IX E Error+DX AError)得出反饋調(diào)節(jié)量，同時(shí)將輸 入光強(qiáng)值代入前饋計(jì)算公式Kx+B(其中的K、 B為前饋控制因子，通過定標(biāo)得到，x為輸入 光)得出前饋調(diào)節(jié)量；將經(jīng)PID計(jì)算模塊208計(jì)算的值反饋調(diào)節(jié)量與經(jīng)前饋計(jì)算公式Kx+B 計(jì)算的值前饋調(diào)節(jié)量相加，從而計(jì)算出PUMP(泵浦激光器)輸出結(jié)果。
參考圖3，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制方法，還可以是包括將 摻鉺光纖放大器輸入光強(qiáng)Pin和輸出光強(qiáng)P。ut按設(shè)定比例分別對(duì)應(yīng)進(jìn)入輸入光電探測(cè)二極 管102和輸出光電探測(cè)二極管111產(chǎn)生兩路光生電流；將所產(chǎn)生的兩路光生電流分別對(duì)應(yīng) 的通過輸入光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路303和輸出光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路312轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；將 所轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)分別經(jīng)輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器104和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器113生成輸入光強(qiáng)值 和輸出光強(qiáng)值；將輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值分別輸入到計(jì)算單元B計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果并 傳遞給模轉(zhuǎn)換器107，驅(qū)動(dòng)泵浦激光器106，產(chǎn)生泵浦光并進(jìn)入摻鉺光纖101，實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖 放大器在鎖定增益模式AGC下的光放大。 所述的計(jì)算單元B包括有已存入的系統(tǒng)設(shè)定增益量105和自發(fā)輻射量114，所 述計(jì)算單元B中的計(jì)算過程是將所述的輸入光強(qiáng)值、輸出光強(qiáng)值、系統(tǒng)設(shè)定增益量105和 自發(fā)輻射量114代入增益偏差量GainOT的計(jì)算公式501得到增益的偏差量GainOT110 ;將 得到的增益的偏差量Gain^llO經(jīng)K因子的計(jì)算公式503或者504的計(jì)算得到實(shí)際的K值 109 ;將輸入光強(qiáng)值通過對(duì)數(shù)查找表308得到輸入光功率值；將實(shí)際的K值109和輸入光功 率值代入前饋計(jì)算公式Kx+B 108，其中的K、 B為前饋控制因子，其初始值可以通過定標(biāo)得 到，x為輸入光，從而計(jì)算出PUMP(泵浦激光器)輸出結(jié)果。 圖5是計(jì)算K的流程圖。其中601是數(shù)據(jù)采集模塊，602為誤差計(jì)算模塊，603為 增益因子的Gaink計(jì)算模塊，604為K因子計(jì)算模塊，605為Kx+B的計(jì)算模塊，606為數(shù)據(jù)輸 出模塊。 圖6為算法的基本流程圖，當(dāng)數(shù)據(jù)采集601完成后，計(jì)算系統(tǒng)的誤差602，通過誤差 得出增益調(diào)節(jié)因子603并計(jì)算K值的調(diào)節(jié)量604，更新后的K因子作用于輸入光強(qiáng)值x，計(jì) 算得到輸出量605，并通過數(shù)據(jù)輸出模塊606輸出。在該流程中，通過對(duì)輸入光強(qiáng)和輸出光 強(qiáng)的實(shí)時(shí)變化進(jìn)行比對(duì)，不斷刷新系統(tǒng)誤差error，從而調(diào)節(jié)K值，使K值快速收斂后調(diào)整系 統(tǒng)到穩(wěn)定狀態(tài)。
權(quán)利要求
一種實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置，其特征在于，包括有接收摻鉺光纖放大器輸入光強(qiáng)(Pin)的依次相連的輸入光電探測(cè)二極管(102)、輸入光探測(cè)跨導(dǎo)電路(103)和輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(104)，以及接收摻鉺光纖放大器輸出光強(qiáng)(Pout)的依次相連的輸出光電探測(cè)二極管(111)、輸出光探測(cè)跨導(dǎo)電路(112)和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(113)，所述的輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(104)和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(113)的輸出均連接計(jì)算單元(A)，所述的計(jì)算單元(A)輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(107)和泵浦激光器(106)至摻鉺光纖(101)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置，其特征在于，所 述的計(jì)算單元(A)是由數(shù)字處理器構(gòu)成。
3. —種實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置，其特征在于，包括有接收摻鉺光 纖放大器輸入光強(qiáng)(Pin)的依次相連的輸入光電探測(cè)二極管(102)、輸入光探測(cè)對(duì)數(shù)放大 電路(303)和輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(104)，以及接收摻鉺光纖放大器輸出光強(qiáng)(P。ut)的依次 相連的輸出光電探測(cè)二極管(111)、輸出光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路(312)和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (113)，所述的輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(104)和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(113)的輸出均連接計(jì)算單元 (B)，所述的計(jì)算單元(B)輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(107)和泵浦激光器(106)至摻鉺光纖(101)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置，其特征在于，所 述的計(jì)算單元(B)是由數(shù)字處理器構(gòu)成。
5. —種用于權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置的控制方法，其特征在于，包括將摻鉺光纖放大器輸入光強(qiáng)Pin和輸出光強(qiáng)P。ut按設(shè)定比例分別對(duì)應(yīng)進(jìn)入輸入光電探測(cè)二極管(102)和輸出光電探測(cè)二極管(111)產(chǎn)生兩路光生電流；將所產(chǎn)生 的兩路光生電流分別對(duì)應(yīng)的通過輸入光探測(cè)跨導(dǎo)電路(103)和輸出光探測(cè)跨導(dǎo)電路(112) 轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；將所轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)分別經(jīng)輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(104)和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換 器(113)生成輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值；將輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值分別輸入到計(jì)算單元 (B)計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果并傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(107)，驅(qū)動(dòng)泵浦激光器(106)，產(chǎn)生泵浦光 并進(jìn)入摻鉺光纖(101)，實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器在鎖定增益模式下的光放大。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制方法，其特征在于，所 述的計(jì)算單元(B)包括有已存入的系統(tǒng)設(shè)定增益量(105)和自發(fā)輻射量(114)，所述計(jì)算 單元(B)中的計(jì)算過程是將所述的輸入光強(qiáng)值、輸出光強(qiáng)值、系統(tǒng)設(shè)定增益量(105)和自 發(fā)輻射量(114)代入增益誤差值Gair^r的計(jì)算公式(501)得到增益的偏差量Gairw(llO); 將得到的增益的偏差量Gair^r(110)經(jīng)K因子的計(jì)算公式內(nèi)插法(503)或者比例積分微分 法(504)的反饋計(jì)算得到實(shí)際的K值(109);將實(shí)際的K值(109)和輸入光強(qiáng)值代入前饋 計(jì)算公式Kx+B(108)，其中，x為輸入光大小，B為線性偏差量，從而計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制方法，其特征在于，所 述的計(jì)算單元(B)包括有已存入的系統(tǒng)設(shè)定增益量(105)和自發(fā)輻射量(114)，所述計(jì)算 單元(B)中的計(jì)算過程是將輸入光強(qiáng)值、輸出光強(qiáng)值、系統(tǒng)設(shè)定增益量(105)和自發(fā)輻射 量(114)代入Error計(jì)算模塊(210)，得出系統(tǒng)偏差的絕對(duì)功率值并根據(jù)該偏差的絕對(duì)功 率值來調(diào)節(jié)P值(209);將調(diào)節(jié)后的P值和系統(tǒng)偏差的絕對(duì)功率值代入PID計(jì)算模塊(208) 得出反饋調(diào)節(jié)量，同時(shí)將將輸入光強(qiáng)值代入前饋計(jì)算公式Kx+B，其中的K、 B為前饋控制因 子，通過定標(biāo)得到，x為輸入光，得出前饋調(diào)節(jié)量；將經(jīng)計(jì)算模塊(208)計(jì)算的反饋調(diào)節(jié)量與 經(jīng)前饋計(jì)算公式Kx+B計(jì)算的前饋調(diào)節(jié)量相加，從而計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果。
8. —種用于權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置的控制方法，其特征在于，包括將摻鉺光纖放大器輸入光強(qiáng)Pin和輸出光強(qiáng)P。ut按設(shè)定比例分別對(duì)應(yīng)進(jìn)入輸入光電探測(cè)二極管(102)和輸出光電探測(cè)二極管(111)產(chǎn)生兩路光生電流；將所產(chǎn)生 的兩路光生電流分別對(duì)應(yīng)的通過輸入光探測(cè)對(duì)數(shù)放大電路(303)和輸出光探測(cè)對(duì)數(shù)放大 電路(312)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；將所轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)分別經(jīng)輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(104)和輸出 光模數(shù)轉(zhuǎn)換器(113)生成輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值；將輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值分別輸入 到計(jì)算單元(B)計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果并傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換器(107)，驅(qū)動(dòng)泵浦激光器(106)， 產(chǎn)生泵浦光并進(jìn)入摻鉺光纖(IOI)，實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器在鎖定增益模式(AGC)下的光放 大。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制方法，其特征在于，所 述的計(jì)算單元(B)包括有已存入的系統(tǒng)設(shè)定增益量(105)和自發(fā)輻射量(114)，所述計(jì)算 單元(B)中的計(jì)算過程是將所述的輸入光強(qiáng)值、輸出光強(qiáng)值、系統(tǒng)設(shè)定增益量(105)和自 發(fā)輻射量(114)代入增益誤差值Gair^r的計(jì)算公式(501)得到增益的偏差量Gairw(llO); 將得到的增益的偏差量Gair^r(110)經(jīng)K因子的計(jì)算公式內(nèi)插法(503)或者比例積分微分 法(504)的反饋計(jì)算得到實(shí)際的K值(109);將輸入光強(qiáng)值通過對(duì)數(shù)查找表(308)得到輸 入光功率值；將實(shí)際的K值(109)和輸入光功率值代入前饋計(jì)算公式Kx+B(108)，其中的K、 B為前饋控制因子，通過定標(biāo)得到，x為輸入光，從而計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果。
全文摘要
一種實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器快速收斂的控制裝置及控制方法，裝置有依次相連的輸入光電探測(cè)二極管、輸入光探測(cè)跨導(dǎo)電路和輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及依次相連的輸出光電探測(cè)二極管、輸出光探測(cè)跨導(dǎo)電路和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器，輸入光模數(shù)轉(zhuǎn)換器和輸出光模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出均連接計(jì)算單元，計(jì)算單元輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器和泵浦激光器至摻鉺光纖。方法使摻鉺光纖放大器輸入光強(qiáng)Pin和輸出光強(qiáng)Pout按設(shè)定比例分別產(chǎn)生兩路光生電流；將兩路光生電流分別轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；將電壓信號(hào)分別生成輸入光強(qiáng)值和輸出光強(qiáng)值，并分別輸入到計(jì)算單元計(jì)算出PUMP輸出結(jié)果并傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動(dòng)泵浦激光器，產(chǎn)生泵浦光并進(jìn)入摻鉺光纖，實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大器在鎖定增益模式下的光放大。
文檔編號(hào)H04B10/17GK101718940SQ20091022845
公開日2010年6月2日 申請(qǐng)日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者何俊, 印新達(dá), 李春雨, 江毅, 龍浩 申請(qǐng)人:武漢光迅科技股份有限公司