一種不區(qū)分模式的前饋控制方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種不區(qū)分模式的光放大器的前饋控制裝置及其前饋控制方法。該裝置由光功率探測(cè)裝置，光功率放大裝置，前饋計(jì)算裝置三部分組成。其中，前饋裝置由輸入光功率、期望輸出光功率和VOA期望衰減共同計(jì)算得到前饋信號(hào)。其中輸入光功率由光功率探測(cè)裝置得到，期望輸出光功率可根據(jù)放大器的狀態(tài)計(jì)算得到或由用戶指定，VOA期望衰減也可根據(jù)放大器所處狀態(tài)計(jì)算得到或由用戶指定。該裝置的前饋控制不再區(qū)分AGC模式和APC模式，很大程度上降低了EDFA各模式的實(shí)現(xiàn)難度，并且提高了前饋在整個(gè)輸出中的比例，使前饋更準(zhǔn)確，有利于在AGC模式下有效抑制過沖，在APC模式下快速達(dá)到目標(biāo)，同時(shí)，整個(gè)控制過程不區(qū)分模式和狀態(tài)，使設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單。
【專利說明】一種不區(qū)分模式的前饋控制方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種摻鉺光纖放大器(EDFA)，尤其涉及該摻鉺光纖放大器中的前饋裝置。
技術(shù)背景
[0002]EDFA是光通信網(wǎng)絡(luò)中的重要器件，它可以放大光纖中的信號(hào)，提交光信號(hào)傳輸距離。EDFA按控制方式可以分為自動(dòng)電流控制(ACC)、自動(dòng)功率控制(APC)和自動(dòng)增益控制(AGCXAGC模式是使用最廣泛的一種控制方式，它的控制較為復(fù)雜，根據(jù)增益的控制方式可以分為可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)和固定增益放大器(FGA)。
[0003]AGC模式要求在輸入光強(qiáng)變化或設(shè)置增益變化時(shí)，調(diào)整泵浦電流，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)增益的鎖定。目前調(diào)整泵浦電流的方式主要采用前饋和反饋結(jié)合的方式。前饋根據(jù)輸入光的變化計(jì)算出泵浦電流值，這種控制方式最大的優(yōu)點(diǎn)是速度快，反饋是將實(shí)際輸出光不斷逼近期望輸出光的過程，這種控制方式雖然速度較慢但是精確度很高。
[0004]在AGC模式下當(dāng)輸入光功率發(fā)生變化時(shí)，在多波系統(tǒng)中會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)。抑制瞬態(tài)要求前饋有較高的精確度，這是由于前饋控制速度快，可以迅速調(diào)整泵浦電流使輸入光變化造成的增益變化的影響降到最小。
[0005]APC模式要求無論輸入光強(qiáng)如何變化都要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)輸出功率的鎖定。目前APC的實(shí)現(xiàn)主要分兩類，第一類是通過定時(shí)加/減相同大小的電流來實(shí)現(xiàn)，這種方式鎖定速度慢。第二類是采用AGC的方式來實(shí)現(xiàn)APC，通過APC的期望輸出功率計(jì)算出期望增益，再由這個(gè)增益完成AGC控制，這種控制方式存在計(jì)算增益的難度比較大精確度有限的問題。
[0006]ACC模式要求泵浦電流鎖定在期望值，這種模式是最簡(jiǎn)單的模式，目前已經(jīng)非常成熟，鎖定泵浦電流值即可，不需要特殊的控制和計(jì)算，因此一般只考慮AGC和APC模式的控制方法。
[0007]前饋目前只用在AGC控制中，在APC下的使用AGC模式下的參數(shù)計(jì)算出的前饋往往不準(zhǔn)，這使得在AGC和APC的模式間變換的過程中會(huì)出現(xiàn)較大的過沖影響系統(tǒng)使用。為此本發(fā)明設(shè)計(jì)了 一種不區(qū)分模式的前饋方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]由于AGC模式和APC模式的最終目的都是為了將輸出光功率控制到期望值，所以將AGC模式和APC模式使用相同的處理方式進(jìn)行控制，為了兼容AGC瞬態(tài)的要求和APC控制速度的要求，根據(jù)泵浦電流與輸出光功率的關(guān)系，將前饋的計(jì)算由簡(jiǎn)單的只受輸入光功率控制改進(jìn)為受輸入光功率、期望輸出光功率和VOA (可變衰減器)期望衰減共同控制，以增加前饋準(zhǔn)確性，從而大大提高前饋的比重。
[0009]為此，本發(fā)明提供了一種不區(qū)分模式的前饋控制方法和裝置，它由光功率探測(cè)裝置，光功率放大裝置，前饋計(jì)算裝置三部分組成。其中，光功率探測(cè)裝置用于將光功率轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并通過模數(shù)變化得以量化用于計(jì)算。光功率放大裝置實(shí)際是一個(gè)泵浦激光器的驅(qū)動(dòng)裝置，這個(gè)裝置產(chǎn)生泵浦電流驅(qū)動(dòng)泵浦激光器產(chǎn)生泵浦光激發(fā)光纖中的鉺離子產(chǎn)生受激輻射實(shí)現(xiàn)光功率的放大。前饋計(jì)算裝置將計(jì)算結(jié)果驅(qū)動(dòng)泵浦激光器電流大小。
[0010]前饋裝置包括輸入光功率、期望輸出光功率和VOA期望衰減，由這三個(gè)功率通過計(jì)算得到前饋值。其中輸入光功率由光功率探測(cè)裝置得到，期望輸出光功率可根據(jù)放大器的狀態(tài)計(jì)算得到或由用戶指定，VOA期望衰減也可根據(jù)放大器所處狀態(tài)計(jì)算得到或由用戶指定。
[0011]在AGC模式下期望輸出功率是由當(dāng)前輸入光功率和當(dāng)前期望增益值通過計(jì)算得到的，在APC模式下期望輸出光功率為APC下設(shè)置的輸出光功率。
[0012]與在前饋裝置中所使用的VOA期望衰減在不同模式下得到的方法不同，在AGC模式下VOA期望衰減是由當(dāng)前期望增益通過計(jì)算得到，在APC模式下，VOA期望衰減為用戶單獨(dú)設(shè)定。
[0013]在前饋裝置中所使用的VOA期望衰減只對(duì)有VOA的VGA使用，對(duì)于沒有VOA的FGA可以設(shè)為O。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于:
[0015]1、前饋裝置采用輸入光功率、期望輸出光功率和VOA期望衰減共同計(jì)算的方式，使前饋控制不再區(qū)分AGC模式和APC模式，使得這兩種模式的切換過程變得平滑沒有過沖。
[0016]2、前饋采用這種控制方式大大提高了前饋在整個(gè)輸出中的比例，使前饋更準(zhǔn)確，這在AGC模式下將對(duì)抑制過沖做出重大貢獻(xiàn)，在APC模式下對(duì)快速達(dá)到目標(biāo)也起了積極作用。
[0017]3、整個(gè)控制過程不區(qū)分模式和狀態(tài)，使設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1改進(jìn)后的前饋控制框圖；
[0019]圖2改進(jìn)后的前饋控制流程圖；
[0020]其中:
[0021]101摻鉺光纖
[0022]102光電探測(cè)二極管(Pin PD)
[0023]103探測(cè)及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(Pin ADC)
[0024]104期望輸出功率
[0025]105 VOA (可變衰減器)期望衰減
[0026]106控制參數(shù)
[0027]107前饋計(jì)算
[0028]108數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)
[0029]109泵浦激光器
[0030]201用戶控制指令
[0031]202模式確定模塊
[0032]203 EDFA類型確定模塊
[0033]204輸入H)數(shù)據(jù)采集模塊
[0034]205輸入功率計(jì)算模塊[0035]206期望輸出功率計(jì)算模塊
[0036]207 VOA期望衰減計(jì)算模塊
[0037]208控制參數(shù)
[0038]209前饋計(jì)算模塊
[0039]210 DAC控制模塊
[0040]211 PUMP (泵浦)電流驅(qū)動(dòng)
[0041]212前饋控制模塊
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出詳細(xì)說明。
[0043]前饋是EDFA控制的一部分，其基本原理是根據(jù)輸入光功率、期望輸出光功率和VOA期望衰減三個(gè)功率通過:
[0044]Y=k1*Pin+k2*Pout+k3*Avoa+b (I)
[0045]其中，Y是前饋控制值，k1、k2、k3、b是控制參數(shù)，Pin是輸入光功率的數(shù)字表征量，Pout是期望輸出光功率的數(shù)字表征量，Avoa是VOA期望衰減的數(shù)字表征量。
[0046]得到前饋控制值Y，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)驅(qū)動(dòng)泵浦激光器使摻鉺光纖產(chǎn)生受激輻射實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。
[0047]Pin是通過耦合器將一定比例(如3%)的輸入光由光電探測(cè)二極管產(chǎn)生光電流再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量。
[0048]Pout是期望輸出功率轉(zhuǎn)換到實(shí)際輸出功率的數(shù)字量的轉(zhuǎn)換值。
[0049]實(shí)際輸出功率的數(shù)字量是通過耦合器將一定比例(如3%)的實(shí)際輸出光由光電探測(cè)二極管產(chǎn)生光電流再通過模數(shù)轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量。
[0050]在不同的模式下其期望輸出功率的計(jì)算方法不同，對(duì)于AGC模式，期望輸出功率等于輸入功率+期望增益+ASE (放大自發(fā)輻射),對(duì)于APC模式，期望輸出功率等于設(shè)定輸出功率。
[0051]Avoa是VOA期望衰減轉(zhuǎn)換到增益的數(shù)字量的轉(zhuǎn)換值。
[0052]對(duì)于FGA為0，對(duì)于VGA，在AGC下，VOA期望衰減等于系統(tǒng)設(shè)計(jì)值，在APC下，在沒有特殊設(shè)定時(shí)，VOA期望衰減等于系統(tǒng)設(shè)計(jì)值，當(dāng)有VOA衰減值設(shè)置要求時(shí)，VOA期望衰減等于設(shè)置值。
[0053]k1、k2、k3、b這4個(gè)控制參數(shù)由定標(biāo)得到，主要使用回歸的方式得到，即在不同的輸入光、期望輸出功率和VOA期望衰減下調(diào)節(jié)泵浦電流使的實(shí)際輸出光功率等于期望輸出光功率，記錄下這時(shí)的Pin、Pout> Avoa以及泵浦電流值，使用公式(I)通過回歸得到這4個(gè)控制參數(shù)。
[0054]由于前饋計(jì)算沒有EDFA的類型和EDFA的工作狀態(tài)的信號(hào)輸入，只由3個(gè)數(shù)字表征量和4個(gè)控制參數(shù)計(jì)算得到，因此前饋的計(jì)算不區(qū)分EDFA的類型和工作狀態(tài)。
[0055]EDFA的類型和狀態(tài)只用來確定合適的數(shù)字表征量，這樣的設(shè)計(jì)使前饋的適應(yīng)性更強(qiáng)也使前饋更加準(zhǔn)確。有了準(zhǔn)確的前饋可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)EDFA在各種工作狀態(tài)做變換的過程中盡可能的平滑沒有過沖，既可以保證信號(hào)在通信鏈路中的穩(wěn)定，也可以更好的保護(hù)EDFA輸出端的設(shè)備不受損害。[0056]圖1為改進(jìn)后的前饋控制框圖。EDFA的輸入光經(jīng)過耦合器分出一定比例(如3%)輸入光電探測(cè)二極管(PD) 102，產(chǎn)生光生電流，通過探測(cè)及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(ADC) 103得到表征輸入光功率大小的數(shù)字量輸入前饋計(jì)算模塊。根據(jù)用戶設(shè)定的EDFA工作模式得到期望輸出功率104的數(shù)字量。根據(jù)EDFA的類型和用戶設(shè)定的工作模式得到VOA (可變衰減器)期望衰減105,將上述三個(gè)參量和通過定標(biāo)得到的控制參數(shù)106 —起輸入前饋計(jì)算模塊107,計(jì)算出結(jié)果傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC108，驅(qū)動(dòng)泵浦激光器PUMP109，產(chǎn)生泵浦光并最終進(jìn)入摻鉺光纖101，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的放大。
[0057]圖2為改進(jìn)后的前饋控制流程圖。通過用戶控制指令201，經(jīng)過模式確定模塊202確定工作模式是AGC或APC從而得到期望輸出功率的計(jì)算方法，經(jīng)過EDFA類型確定模塊203確定EDFA是VGA或FGA，再根據(jù)工作模式得到VOA期望衰減的計(jì)算方法，將兩個(gè)方法輸入前饋控制模塊。EDFA輸入光通過輸入H)數(shù)據(jù)采集模塊204量化后通過計(jì)算得到輸入功率的數(shù)字量，根據(jù)期望輸出功率計(jì)算方法得到期望輸出功率的數(shù)字量，根據(jù)VOA期望衰減計(jì)算方法得到VOA期望衰減的數(shù)字量，將輸入功率的數(shù)字量、期望輸出功率的數(shù)字量、VOA期望衰減的數(shù)字量和控制參數(shù)一起輸入前饋計(jì)算模塊209計(jì)算得到前饋計(jì)算結(jié)果，將這個(gè)結(jié)果與給DAC做數(shù)模轉(zhuǎn)換，控制泵浦電流。
[0058]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種光放大器，包括: 光功率探測(cè)裝置，用于探測(cè)輸入光功率； 前饋裝置，用于計(jì)算前饋信號(hào)； 光功率放大裝置，用于驅(qū)動(dòng)泵浦激光器，產(chǎn)生泵浦光激發(fā)光纖中的鉺離子產(chǎn)生受激輻射，從而實(shí)現(xiàn)光功率放大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大器，其中所述的前饋裝置由輸入光功率、期望輸出光功率和VOA期望衰減共同計(jì)算得到前饋信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光放大器，其中所述的前饋裝置由輸入光功率、期望輸出光功率共同計(jì)算得到前饋信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的光放大器，其中所述的期望輸出光功率是系統(tǒng)要求的目標(biāo)輸出功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的光放大器,其中所述的期望輸出光功率是由光放大器要求的目標(biāo)增益和輸入功率計(jì)算得到的期望輸出光功率。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的光放大器，其中所述的VOA期望衰減是系統(tǒng)要求的VOA期望衰減。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3中任一項(xiàng)所述的光放大器，其中所述的VOA期望衰減是用戶要求的VOA期望衰減。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的光放大器，其采用自動(dòng)增益控制模式(AGC)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的光放大器，其采用自動(dòng)功率控制模式(APC)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的光放大器，其是可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的光放大器，其是固定增益放大器(FGA)。
12.一種光放大器的前饋控制方法，其特征在于:包括步驟: (1)通過用戶控制指令(201)，由模式確定模塊(202)確定工作模式，APC模式中的期望輸出光功率是系統(tǒng)要求的目標(biāo)輸出功率，AGC模式中的期望輸出光功率是由光放大器要求的目標(biāo)增益和輸入功率計(jì)算得到的期望輸出光功率，得到期望輸出功率； (2)由類型確定模塊(203)確定所述放大器類型以確定有無V0A，對(duì)于有VOA的放大器再根據(jù)系統(tǒng)要求或者用戶要求得到VOA期望衰減，對(duì)于沒有VOA的放大器，VOA期望衰減為O ； (3)所述放大器將輸入光輸入ro數(shù)據(jù)采集模塊(204)，量化后通過計(jì)算得到輸入功率； (4)將輸入功率、期望輸出功率、VOA期望衰減和控制參數(shù)一起輸入前饋計(jì)算模塊(209)計(jì)算得到前饋計(jì)算結(jié)果； (5)將所述前饋計(jì)算結(jié)果輸入數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)做數(shù)模轉(zhuǎn)換，控制泵浦電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光放大器的前饋控制方法，其中模式確定模塊(202)確定工作模式是AGC或APC從而得到期望輸出功率。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的光放大器的前饋控制方法，其中由類型確定模塊(203)確定所述放大器是可變?cè)鲆娣糯笃?VGA)或固定增益放大器(FGA)，再根據(jù)工作模式得到VOA期望衰減。
【文檔編號(hào)】H04B10/291GK103607243SQ201310456945
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】曾煉, 董婷 申請(qǐng)人:武漢光迅科技股份有限公司