本發(fā)明涉及放大器領域，特別涉及一種自動增益平坦的拉曼放大器。

背景技術：

光纖通信系統的發(fā)展對于光放大器技術提出了更高的要求。和目前主流的光放大器摻鉺光纖放大器相比，拉曼光纖放大器具有分布式放大的優(yōu)勢，具有噪聲低，非線性影響小，適宜長距離光通信信號放大等特點。

為了提高拉曼放大器的增益范圍，常用的方法是在一個模塊中集成若干拉曼泵浦對于信號進行放大。在放大時，由于接收機的靈敏度的要求，需要所放大的信號在不同波長上具有相同的功率，即對增益平坦度有較高的要求。由于泵浦之間的非線性作用，在不同增益狀態(tài)下，平坦增益所需的泵浦功率比例不同。因此拉曼放大器的平坦增益的實現是一個非常困難的問題。

目前拉曼放大器平坦增益的實現有以下幾個方案：

方案1：通過在輸出端增加一個增益平坦濾波器實現增益平坦，但這種方法會增加泵浦功率的消耗，并且如果目標增益發(fā)生變化，由于增益平坦濾波器的濾波光譜是固定的，在新增益下很難實現增益平坦；

方案2：通過在測試時記錄若干平坦增益的泵浦功率值，將其記錄在放大器的控制單元中。當需要實現某個增益值的時候，通過查找 記錄的相關泵浦功率數值，設定泵浦功率。這種方法的主要劣勢是需要進行大量的測量和數據記錄，并且當線路的狀態(tài)發(fā)生變化(如出現線路損耗增加等情況)，原先記錄的泵浦功率會偏離最佳的泵浦功率。

技術實現要素：

本發(fā)明提出一種能夠自動實現增益平坦的拉曼放大器。該放大器能夠根據所需的增益，自動計算最佳的泵浦功率；當系統的參數發(fā)生變化，增益譜發(fā)生變化時，該放大器能夠自動調整泵浦的功率，恢復增益平坦。

為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術方案為：一種自動增益平坦的拉曼放大器，包括設于傳輸光纖上的光纖增益介質、信號與泵浦光wdm和輸出耦合器，所述的信號與泵浦光wdm上依次連接有泵浦光wdm和泵浦；其特征在于：所述的輸出耦合器上依次連接有增益譜監(jiān)測單元、增益報告單元和增益譜優(yōu)化控制系統。

優(yōu)選的，所述的增益譜監(jiān)測單元包括與輸出耦合器一可調諧濾波器及與可調諧濾波器相連的光電探測器；或所述的增益譜監(jiān)測單元包括一輸出耦合器及與輸出耦合器相連的若干光電探測器。

優(yōu)選的，所述的增益報告單元包括一能夠匯報探測分布譜特征的電路或芯片。

優(yōu)選的，所述的增益譜優(yōu)化控制系統包括依次相連的模數變換單元、控制芯片、數模變換單元和泵浦控制電路；所述的泵浦控制電路連接泵浦。

采用上述技術方案，本發(fā)明所述的自動增益平坦的拉曼放大器， 實現了拉曼放大器增益的自動調整，具有的有益效果為：

1)和應用增益平坦濾波器相比，減小泵浦功率的消耗，降低放大器的成本；

2)和記錄最佳泵浦功率值相比，去除了測試和數據記錄的人工工作，能夠自動進行增益調整；

3)能夠實時根據增益譜的需求，實現最佳的泵浦功率配置，該實時目標增益譜可以不是平坦的，而是具有一定的增益形狀的；

4)能夠根據線路參數的變化，實時地實現增益譜的動態(tài)調整。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的自動增益平坦拉曼放大器的示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的增益譜監(jiān)測單元示意圖1；

圖3為本發(fā)明所述的增益譜監(jiān)測單元示意圖2；

圖4為本發(fā)明所述的增益譜優(yōu)化控制系統示意圖；

附圖標示：101、增益譜監(jiān)測單元；102、增益報告單元；103、增益譜優(yōu)化控制系統；104、泵浦；105、光纖增益介質；106、信號與泵浦光wdm；107、泵浦光wdm；108、輸出耦合器；109、光濾波器；110、光電探測器；111、可調諧濾波器；112、模數變換單元；113、控制芯片；114、數模變換單元；115、泵浦控制電路。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明做進一步說明。

如圖1所述，本發(fā)明所述的自動增益平坦的拉曼放大器，包括設于傳輸光纖上的光纖增益介質105、信號與泵浦光wdm106和輸出耦 合器108，所述的信號與泵浦光wdm106上依次連接有泵浦光wdm107和泵浦104；本發(fā)明的創(chuàng)新在于，所述的輸出耦合器108上依次連接有增益譜監(jiān)測單元101、增益報告單元102和增益譜優(yōu)化控制系統103。

如圖2、圖3所示，增益譜監(jiān)測單元101包括與輸出耦合器108一可調諧濾波器111及與可調諧濾波器111相連的光電探測器110；或所述的增益譜監(jiān)測單元101包括一輸出耦合器109及與輸出耦合器109相連的若干光電探測器110。

優(yōu)選的，所述的增益報告單元包括一能夠匯報探測分布譜特征的電路或芯片。

如圖4所示，所述的增益譜優(yōu)化控制系統103包括依次相連的模數變換單元112、控制芯片113、數模變換單元114和泵浦控制電路115，所述的泵浦控制電路115連接泵浦104。

本發(fā)明所述的自動增益平坦的拉曼放大器，用于監(jiān)測拉曼放大器的增益監(jiān)測，能夠向控制單元匯報探測的功率分布譜特征，控制單元根據所得到的增益譜數據計算得到所需要的最佳泵浦控制電流，從而實現平坦增益。具體的控制過程如下：

1)增益譜監(jiān)測單元進行n+1次增益測量，其中n的拉曼放大器中泵浦的個數，所得到的測量數值發(fā)送給控制系統；控制系統根據測量數據生成一個n*n的控制矩陣；

2)拉曼放大器增益譜優(yōu)化控制系統，根據控制矩陣，得到優(yōu)化后的最優(yōu)化拉曼放大器的泵浦電流參數；

3)調整泵浦電流至最佳值；

4)測試增益平譜，如果沒有達到目標增益和目標平坦度，則回到步驟1；

5)上述1-4步在系統初始化狀態(tài)和監(jiān)測到增益平坦度發(fā)生變化時啟動。

實施例

考慮一個四泵浦的拉曼放大器，它的增益變化和相應的泵浦電流變化存在以下關系：

其中m是一個控制矩陣，i是每一個泵浦的電流。該控制矩陣可以通過改變泵浦電流，應用增益監(jiān)測單元測量相關的放大器增益譜，并由控制單元計算得到。

假定目標增益用矢量t表示。目前的增益和該目標增益的差值用δt表示。則希望調整增益值，使得下面的式子最小

f＝||δgain-δt||²

其中的兩豎表示對于矢量的每個元素取平方相加?？梢缘玫阶罴训碾娏髡{整值為

δiopt＝(m^tm)^-1m^tδt

根據上述調整泵浦電流，可以優(yōu)化增益譜，使得誤差函數f減小。在優(yōu)化后的增益點，重新計算矩陣m，可以進一步優(yōu)化增益譜，使得其更加接近目標增益。一般迭代優(yōu)化只需進行1-2次。

盡管結合優(yōu)選實施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內，在形式上和細節(jié)上對本發(fā)明做出的各種變化，均為本發(fā)明的保護范圍。