專(zhuān)利名稱(chēng)：增益鎖定參數(shù)表生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域中的傳輸技術(shù)，更具體地說(shuō)，涉及一種信號(hào)放大技術(shù)，即增益鎖定參數(shù)表生成方法。
背景技術(shù)：
EDFA(Er3+Doped Fiber Amplifier，摻鉺光纖放大器)是一種以摻鉺光纖為介質(zhì)，以泵浦光源為激勵(lì)源的光放大器。它作為新一代光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，具有增益高、輸出功率大、工作光學(xué)帶寬較寬、與偏振無(wú)關(guān)、噪聲指數(shù)較低、放大特性與系統(tǒng)比特率和數(shù)據(jù)格式無(wú)關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，因而成為大容量波分復(fù)用系統(tǒng)、2.5Gb/s和10Gb/s以上高速系統(tǒng)中必不可少的關(guān)鍵部件，也是大型CATV(有線電視)網(wǎng)不可缺少的器件。它的出現(xiàn)給光纖通信與傳輸技術(shù)帶來(lái)了一場(chǎng)革命。光纖通信線路中使用EDFA后，線路的建設(shè)成本和維護(hù)成本大為降低，同時(shí)也提高了線路的可靠性。在沿途不存在業(yè)務(wù)信道的上下路的情況下，可用EDFA來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光→電→光的中繼方式，EDFA作為功率放大器和預(yù)放大器可以大幅度提高通信設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍，并大大提高線路的無(wú)中繼距離，使通信系統(tǒng)中中繼站的數(shù)量大大減少，從而可以節(jié)省設(shè)備投資；同時(shí)，由于EDFA的放大特性與系統(tǒng)比特率和數(shù)據(jù)格式無(wú)關(guān)，因此，在線路升級(jí)時(shí)不需要更換作為中繼的EDFA，從而有利于線路的升級(jí)。
如圖1所示，在石英光纖中摻入稀土元素鉺(Er)，形成Er3+離子。足夠的泵浦光(980nm或1480nm)注入摻鉺光纖以后，可以將大部分處于基態(tài)的Er3+抽運(yùn)到激發(fā)態(tài)上，處于激發(fā)態(tài)的Er3+又迅速無(wú)輻射地轉(zhuǎn)移到比激發(fā)態(tài)低的亞穩(wěn)態(tài)上。由于Er3+在亞穩(wěn)態(tài)上的平均停留時(shí)間為10ms左右，因此，很容易在亞穩(wěn)態(tài)與基態(tài)之間形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生光放大效應(yīng)，此時(shí)，信號(hào)光子(1550nm)通過(guò)摻鉺光纖，將通過(guò)上述受激輻射效應(yīng)，產(chǎn)生大量與自身完全相同的光子，使信號(hào)光子迅速增多，從而將輸入信號(hào)光放大。由于亞穩(wěn)態(tài)自發(fā)壽命較長(zhǎng)，比傳輸信號(hào)的速率慢好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此信號(hào)的扭曲以及信道間的串?dāng)_均可以忽略不計(jì)。這也是EDFA的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)之一。
當(dāng)應(yīng)用于波分復(fù)用系統(tǒng)中時(shí)，要求EDFA對(duì)一定的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的不同波長(zhǎng)信號(hào)提供相同的增益，即應(yīng)具有一定的增益平坦度。一般的EDFA中，由于摻鉺光纖具有一定的增益譜線，通常這一譜線是隨波長(zhǎng)的變化而變化的，增益譜線的不平坦將會(huì)使不同波長(zhǎng)信號(hào)所獲得的增益不均衡，從而使系統(tǒng)可用的平坦增益帶寬變得很窄。特別是在超長(zhǎng)距離的應(yīng)用中，當(dāng)多個(gè)EDFA級(jí)聯(lián)使用時(shí)，各信道的輸出功率之差和信噪比之差將隨放大器級(jí)數(shù)的增加而大量累積，進(jìn)而嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，并限制了最大信道數(shù)和傳輸距離。另一方面，由于EDFA的增益是隨輸入信號(hào)光功率而變化的，在系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，通常會(huì)涉及到業(yè)務(wù)信道的上下路(Add、Drop)，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)某些信道功率發(fā)生抖動(dòng)的情況，這都將使輸入總功率發(fā)生較大的變化，從而使各信道的增益和輸出功率不穩(wěn)定，甚至由于增益競(jìng)爭(zhēng)而導(dǎo)致信道間功率的較大差異，進(jìn)而影響系統(tǒng)的正常工作。為了保證各信道間不受干擾，則要求EDFA模塊具有增益鎖定的功能，即降低各信道增益對(duì)信號(hào)輸入功率變化的敏感性。
目前的方案是利用光譜分析儀能夠區(qū)分光信號(hào)及噪聲的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。其中，光放大單元的工作原理如圖2所示，相應(yīng)的控制框圖如圖3所示，圖2中的TAP為分光器?，F(xiàn)有技術(shù)中，具體是按以下步驟生成相應(yīng)的參數(shù)表(1)先控制光放大單元(Optical Amplifier Unit，其中使用了前述EDFA)304工作在開(kāi)環(huán)控制狀態(tài)，并將它的自動(dòng)增益鎖定特性關(guān)閉。
(2)通過(guò)程控方式逐一關(guān)閉多波光源300，模擬輸入光功率逐漸減小的情況，其中的可調(diào)光衰減器302被調(diào)整到適當(dāng)值并固定不變，而在光譜分析儀306上則始終跟蹤某一參考波光源的信號(hào)光平(level)。在關(guān)閉某波光源后，如果光放大單元中的泵浦電流不變，根據(jù)能量守恒定律，其余未關(guān)閉的光源增益將相對(duì)加大。這時(shí)必須對(duì)光放大單元的泵浦電流進(jìn)行微調(diào)，使得光譜分析儀306上監(jiān)控到的參考波光平(level)維持不變。
(3)針對(duì)每一次關(guān)閉及相應(yīng)的調(diào)整，獲取當(dāng)時(shí)的多波光源功率、泵浦電流、以及PIN1、PIN2的電流，并記錄在參數(shù)表中。
(4)重復(fù)執(zhí)行上述步驟1、步驟2、步驟3，直到剩下所選的那一個(gè)參考波為止，以生成完整的參數(shù)表。
在正常工作狀態(tài)時(shí)，先加載通過(guò)上述步驟獲得的參數(shù)表，并控制光放大單元進(jìn)入閉環(huán)控制狀態(tài)，然后，根據(jù)當(dāng)前的多波光源功率，自動(dòng)根據(jù)PIN1、PIN2電流大小，并加載合適的泵浦電流，即可實(shí)現(xiàn)增益鎖定的效果。
該方法的優(yōu)點(diǎn)是增益中去除了ASE(無(wú)輸入光的增益輸出)。但卻存在以下缺點(diǎn)(1)為了生成參數(shù)表，需要使用可程控多波多波光源300，所以光源的開(kāi)發(fā)、維護(hù)成本較高，且由于過(guò)程中需多次開(kāi)關(guān)激光器，會(huì)縮短激光器的壽命。
(2)如圖3所示，在生成參數(shù)表的過(guò)程中，需要頻繁使用昂貴的光譜分析儀306，且用它來(lái)控制增益鎖定精度，這使得該方案的成本增加，且光譜分析儀測(cè)量光功率準(zhǔn)確度、測(cè)量不確定度均較差，導(dǎo)致獲得的參數(shù)表準(zhǔn)確度、不確定度也較差。
(3)由于在生成參數(shù)表的過(guò)程中需多次開(kāi)關(guān)多波光源300上的激光器，激光器上電時(shí)光功率的不穩(wěn)定性會(huì)引入到測(cè)量結(jié)果中。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于如何提高光放大單元參數(shù)表的精度，從而提升光放大單元增益鎖定的精度；如何減少生成光放大單元參數(shù)表所需的儀表；以及如何縮短生成參數(shù)表所需時(shí)間。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種增益鎖定參數(shù)表生成方法，其中包括以下步驟(S1)獲取光放大單元滿(mǎn)波增益且無(wú)輸入光時(shí)的增益輸出；(S2)開(kāi)啟多波光源，通過(guò)調(diào)整可調(diào)光衰減器，逐次增大衰減；(S3)針對(duì)每一次衰減調(diào)整，調(diào)整光放大單元的泵浦電流的大小，使得光功率計(jì)的讀數(shù)滿(mǎn)足光功率計(jì)讀數(shù)等于無(wú)輸入光的增益輸出加多波光源功率加可調(diào)衰減器衰減加增益；
(S4)針對(duì)每一次衰減調(diào)整和相應(yīng)的泵浦電流調(diào)整，獲取滿(mǎn)足上述要求時(shí)的多波光源功率、泵浦電流、以及PIN1、PIN2的電流，并記錄在參數(shù)表中，以生成相應(yīng)的參數(shù)表。
在本發(fā)明的所述步驟(S1)中，可通過(guò)瞬斷法獲取光放大單元滿(mǎn)波增益且無(wú)輸入光時(shí)的增益輸出，具體步驟如下開(kāi)啟多波光源，并加載適當(dāng)?shù)谋闷蛛娏?，使得光放大單元的增益符合產(chǎn)品規(guī)格要求；關(guān)斷多波光源，并利用光譜分析儀記錄下關(guān)斷瞬時(shí)的光譜曲線；調(diào)整光放大單元的泵浦電流，使得光譜分析儀的光譜曲線與之前記錄的光譜曲線相同；利用光功率計(jì)讀取此時(shí)的輸出光功率，即為所述無(wú)輸入光的增益輸出。
由上述方案可知，本發(fā)明中，生成參數(shù)表所需的光源為非程控光源，在多波光源開(kāi)發(fā)、維護(hù)成本方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，且由于減少了激光器開(kāi)關(guān)次數(shù)，延長(zhǎng)了多波光源上激光器的壽命。由于生成參數(shù)表的過(guò)程中沒(méi)有開(kāi)關(guān)多波光源的激光器，還可減少激光器上電時(shí)功率穩(wěn)定性較差而引入的測(cè)量不確定度。
僅在獲取滿(mǎn)波增益時(shí)的ASE的時(shí)候才需要使用光譜分析儀，其成本優(yōu)勢(shì)十分明顯，鑒于光功率計(jì)功率不確定度及準(zhǔn)確度遠(yuǎn)較光譜分析儀高，因此功率逼近、鎖定過(guò)程短，效率高，獲得的參數(shù)表精度亦較高。另外，還可采用不滿(mǎn)配置的多波光源(如15波、25波)，以進(jìn)一步降低測(cè)試成本。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中圖1是EDFA內(nèi)部的Er離子能級(jí)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中光放大單元的工作原理示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中用掉波法來(lái)實(shí)現(xiàn)增益鎖定的控制框圖；圖4A、4B和4C是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中用瞬斷法獵取光放大單元滿(mǎn)波增益時(shí)的ASE示意圖；圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中用于實(shí)現(xiàn)增益鎖定的控制框圖。
具體實(shí)施例方式
由前面的描述可知，本發(fā)明的目的在于1)提高光放大單元參數(shù)表的精度，從而提升光放大單元增益鎖定的精度；2)減少生成光放大單元參數(shù)表所需的儀表；3)縮短生成參數(shù)表所需時(shí)間。
如圖4A、4B、4C和圖5所示，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，先利用瞬斷法獲取光放大單元滿(mǎn)波增益時(shí)的ASE。具體做法是(1)如圖4A所示，先開(kāi)啟多波光源400，并加載適當(dāng)?shù)谋闷蛛娏?，使得光放大單?04的增益符合產(chǎn)品規(guī)格要求；(2)然后，關(guān)斷多波光源400，并利用光譜分析儀406記錄下關(guān)斷瞬時(shí)的光譜曲線。
(3)然后，如圖4B所示，調(diào)整光放大單元的泵浦電流，使得無(wú)輸入光的光譜曲線與之前記錄的光譜曲線相符；(4)如圖4C所示，利用光功率計(jì)讀取此時(shí)的光功率，即可得到相應(yīng)的ASE。
利用根據(jù)前述步驟所獲得的ASE，按以下步驟，即可獲得相應(yīng)的參數(shù)表(1)開(kāi)啟多波光源，調(diào)整可調(diào)光衰減器402，以逐次增大衰減。
(2)針對(duì)每次次衰減調(diào)整，相應(yīng)地調(diào)整光放大單元404內(nèi)泵浦電流的大小，使得光功率計(jì)408的讀數(shù)滿(mǎn)足增益要求，即滿(mǎn)足光功率計(jì)讀數(shù)＝ASE+多波光源功率+可調(diào)衰減器衰減+增益。
(3)針對(duì)每一次衰減調(diào)整和相應(yīng)的泵浦電流調(diào)整，獲取滿(mǎn)足上述要求時(shí)的多波光源功率、泵浦電流、以及PIN1、PIN2的電流，并記錄在參數(shù)表中。
(4)根據(jù)適當(dāng)?shù)牟蓸右?，重?fù)執(zhí)行上述三個(gè)步驟，即可生成所需的參數(shù)表。
可見(jiàn)，本實(shí)施例中，生成參數(shù)表所需的多波光源400為非程控光源，只需要簡(jiǎn)單的全部開(kāi)啟或全部關(guān)閉，而不需要象現(xiàn)有技術(shù)中那樣逐一關(guān)閉，因此在多波光源400的開(kāi)發(fā)、維護(hù)成本方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，且由于減少了開(kāi)關(guān)多波光源中的激光器的次數(shù)，從而可延長(zhǎng)激光器的壽命。同時(shí)，由于生成參數(shù)表的過(guò)程中不需要開(kāi)關(guān)多波光源的激光器，從而減少了激光器上電時(shí)功率穩(wěn)定性較差而引入的測(cè)量不確定度。
由圖5可以看出，生成參數(shù)表的過(guò)程中，僅在獲取滿(mǎn)波增益時(shí)的ASE的時(shí)候才需要使用光譜分析儀，之后的步驟中則只需要多波光源400、可調(diào)光衰減器402、光放大單元404和光功率計(jì)408，無(wú)需再使用昂貴的光譜分析儀406，其成本優(yōu)勢(shì)非常明顯，鑒于光功率計(jì)的功率不確定度及準(zhǔn)確度遠(yuǎn)較光譜分析儀高，因此其功率逼近、鎖定過(guò)程更短，效率更高，獲得的參數(shù)表精度亦較高。
另外，本實(shí)施例中可采用不滿(mǎn)配置(不滿(mǎn)配置)的多波光源(如15波、25波)，以進(jìn)一步降低測(cè)試成本。
由上述方案可知，本發(fā)明中，生成參數(shù)表所需的光源為非程控光源，在多波光源開(kāi)發(fā)、維護(hù)成本方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，且由于減少了激光器開(kāi)關(guān)次數(shù)，延長(zhǎng)了多波光源上激光器的壽命。由于生成參數(shù)表的過(guò)程中沒(méi)有開(kāi)關(guān)多波光源的激光器，還可減少激光器上電時(shí)功率穩(wěn)定性較差而引入的測(cè)量不確定度。
僅在獲取滿(mǎn)波增益時(shí)的ASE的時(shí)候才需要使用光譜分析儀，其成本優(yōu)勢(shì)十分明顯，鑒于光功率計(jì)功率不確定度及準(zhǔn)確度遠(yuǎn)較光譜分析儀高，因此功率逼近、鎖定過(guò)程短，效率高，獲得的參數(shù)表精度亦較高。另外，還可采用不滿(mǎn)配置的多波光源(如15波、25波)，以進(jìn)一步降低測(cè)試成本。
權(quán)利要求
1.一種增益鎖定參數(shù)表生成方法，其特征在于，包括以下步驟(S1)獲取光放大單元滿(mǎn)波增益且無(wú)輸入光時(shí)的增益輸出；(S2)開(kāi)啟多波光源，通過(guò)調(diào)整可調(diào)光衰減器，逐次增大衰減；(S3)針對(duì)每一次衰減調(diào)整，調(diào)整光放大單元的泵浦電流的大小，使得光功率計(jì)的讀數(shù)滿(mǎn)足光功率計(jì)讀數(shù)等于無(wú)輸入光的增益輸出加多波光源功率加可調(diào)衰減器衰減加增益；(S4)針對(duì)每一次衰減調(diào)整和相應(yīng)的泵浦電流調(diào)整，獲取滿(mǎn)足上述要求時(shí)的多波光源功率、泵浦電流、以及PIN1、PIN2的電流，并記錄在參數(shù)表中，以生成相應(yīng)的參數(shù)表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益鎖定參數(shù)表生成方法，其特征在于，在所述步驟(S1)中，通過(guò)瞬斷法獲取光放大單元滿(mǎn)波增益且無(wú)輸入光時(shí)的增益輸出，具體步驟如下開(kāi)啟多波光源，并加載適當(dāng)?shù)谋闷蛛娏鳎沟霉夥糯髥卧脑鲆娣袭a(chǎn)品規(guī)格要求；關(guān)斷多波光源，并利用光譜分析儀記錄下關(guān)斷瞬時(shí)的光譜曲線；調(diào)整光放大單元的泵浦電流，使得光譜分析儀的光譜曲線與之前記錄的光譜曲線相同；利用光功率計(jì)讀取此時(shí)的輸出光功率，即為所述無(wú)輸入光的增益輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及涉及通信技術(shù)，為解決現(xiàn)有光放大單元的增益鎖定參數(shù)表生成方法中存在的精度較差、成本較高且時(shí)間較長(zhǎng)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種新的增益鎖定參數(shù)表生成方法，其中先通過(guò)瞬斷法獲取光放大單元滿(mǎn)波增益時(shí)的ASE然后開(kāi)啟多波光源，通過(guò)調(diào)整可調(diào)光衰減器，逐次增大衰減；針對(duì)每一次衰減調(diào)整，調(diào)整光放大單元的泵浦電流的大小，使得光功率計(jì)的讀數(shù)＝ASE+多波光源功率+可調(diào)衰減器衰減+增益；針對(duì)每一次衰減調(diào)整和相應(yīng)的泵浦電流調(diào)整，獲取滿(mǎn)足上述要求時(shí)的多波光源功率、泵浦電流、以及PIN1、PIN2的電流，并記錄在參數(shù)表中，即可生成相應(yīng)的參數(shù)表。本發(fā)明的方法具有高效、低成本、測(cè)量不確定度優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S3/06GK1878037SQ20051003521
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者朱靖華, 黃云 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司