一種不區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裝置，光功率放大裝置，前饋計算裝置三部分組成。其中，前饋裝置由輸入光功率、期望輸出光功率和VOA期望衰減共同計算得到前饋信號。其中輸入光功率由光功率探測裝置得到，期望輸出光功率可根據放大器的狀態計算得到或由用戶指定，VOA期望衰減也可根據放大器所處狀態計算得到或由用戶指定。該裝置的前饋控制不再區分AGC模式和APC模式，很大程度上降低了EDFA各模式的實現難度，并且提高了前饋在整個輸出中的比例，使前饋更準確，有利于在AGC模式下有效抑制過沖，在APC模式下快速達到目標，同時，整個控制過程不區分模式和狀態，使設計更加簡單。
【專利說明】一種不區分模式的前饋控制方法和裝置
【技術領域】
[0001]本發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。
技術背景
[0002]EDFA是光通信網絡中的重要器件，它可以放大光纖中的信號，提交光信號傳輸距離。EDFA按控制方式可以分為自動電流控制(ACC)、自動功率控制(APC)和自動增益控制(AGCXAGC模式是使用最廣泛的一種控制方式，它的控制較為復雜，根據增益的控制方式可以分為可變增益放大器(VGA)和固定增益放大器(FGA)。
[0003]AGC模式要求在輸入光強變化或設置增益變化時，調整泵浦電流，實現目標增益的鎖定。目前調整泵浦電流的方式主要采用前饋和反饋結合的方式。前饋根據輸入光的變化計算出泵浦電流值，這種控制方式最大的優點是速度快，反饋是將實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模式下當輸入光功率發生變化時，在多波系統中會產生瞬態。抑制瞬態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如何變化都要實現目標輸出功率的鎖定。目前APC的實現主要分兩類，第一類是通過定時加/減相同大小的電流來實現，這種方式鎖定速度慢。第二類是采用AGC的方式來實現APC，通過APC的期望輸出功率計算出期望增益，再由這個增益完成AGC控制，這種控制方式存在計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，這種模式是最簡單的模式，目前已經非常成熟，鎖定泵浦電流值即可，不需要特殊的控制和計算，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模式下的參數計算出的前饋往往不準，這使得在AGC和APC的模式間變換的過程中會出現較大的過沖影響系統使用。為此本發明設計了 一種不區分模式的前饋方法和裝置。
【發明內容】
[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行控制，為了兼容AGC瞬態的要求和APC控制速度的要求，根據泵浦電流與輸出光功率的關系，將前饋的計算由簡單的只受輸入光功率控制改進為受輸入光功率、期望輸出光功率和VOA (可變衰減器)期望衰減共同控制，以增加前饋準確性，從而大大提高前饋的比重。
[0009]為此，本發明提供了一種不區分模式的前饋控制方法和裝置，它由光功率探測裝置，光功率放大裝置，前饋計算裝置三部分組成。其中，光功率探測裝置用于將光功率轉化為電信號并通過模數變化得以量化用于計算。光功率放大裝置實際是一個泵浦激光器的驅動裝置，這個裝置產生泵浦電流驅動泵浦激光器產生泵浦光激發光纖中的鉺離子產生受激輻射實現光功率的放大。前饋計算裝置將計算結果驅動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，由這三個功率通過計算得到前饋值。其中輸入光功率由光功率探測裝置得到，期望輸出光功率可根據放大器的狀態計算得到或由用戶指定，VOA期望衰減也可根據放大器所處狀態計算得到或由用戶指定。
[0011]在AGC模式下期望輸出功率是由當前輸入光功率和當前期望增益值通過計算得到的，在APC模式下期望輸出光功率為APC下設置的輸出光功率。
[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期望衰減是由當前期望增益通過計算得到，在APC模式下，VOA期望衰減為用戶單獨設定。
[0013]在前饋裝置中所使用的VOA期望衰減只對有VOA的VGA使用，對于沒有VOA的FGA可以設為O。
[0014]本發明的優點就在于:
[0015]1、前饋裝置采用輸入光功率、期望輸出光功率和VOA期望衰減共同計算的方式，使前饋控制不再區分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輸出中的比例，使前饋更準確，這在AGC模式下將對抑制過沖做出重大貢獻，在APC模式下對快速達到目標也起了積極作用。
[0017]3、整個控制過程不區分模式和狀態，使設計更加簡單。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1改進后的前饋控制框圖；
[0019]圖2改進后的前饋控制流程圖；
[0020]其中:
[0021]101摻鉺光纖
[0022]102光電探測二極管(Pin PD)
[0023]103探測及模數轉換電路(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
[0027]107前饋計算
[0028]108數模轉換器(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)數據采集模塊
[0034]205輸入功率計算模塊[0035]206期望輸出功率計算模塊
[0036]207 VOA期望衰減計算模塊
[0037]208控制參數
[0038]209前饋計算模塊
[0039]210 DAC控制模塊
[0040]211 PUMP (泵浦)電流驅動
[0041]212前饋控制模塊
【具體實施方式】
[0042]下面結合實施例對本發明做出詳細說明。
[0043]前饋是EDFA控制的一部分，其基本原理是根據輸入光功率、期望輸出光功率和VOA期望衰減三個功率通過:
[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，Pin是輸入光功率的數字表征量，Pout是期望輸出光功率的數字表征量，Avoa是VOA期望衰減的數字表征量。
[0046]得到前饋控制值Y，再通過數模轉換器(DAC)轉換成電流信號驅動泵浦激光器使摻鉺光纖產生受激輻射實現信號的放大。
[0047]Pin是通過耦合器將一定比例(如3%)的輸入光由光電探測二極管產生光電流再通過模數轉換得到的數字量。
[0048]Pout是期望輸出功率轉換到實際輸出功率的數字量的轉換值。
[0049]實際輸出功率的數字量是通過耦合器將一定比例(如3%)的實際輸出光由光電探測二極管產生光電流再通過模數轉換得到的數字量。
[0050]在不同的模式下其期望輸出功率的計算方法不同，對于AGC模式，期望輸出功率等于輸入功率+期望增益+ASE (放大自發輻射),對于APC模式，期望輸出功率等于設定輸出功率。
[0051]Avoa是VOA期望衰減轉換到增益的數字量的轉換值。
[0052]對于FGA為0，對于VGA，在AGC下，VOA期望衰減等于系統設計值，在APC下，在沒有特殊設定時，VOA期望衰減等于系統設計值，當有VOA衰減值設置要求時，VOA期望衰減等于設置值。
[0053]k1、k2、k3、b這4個控制參數由定標得到，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期望衰減下調節泵浦電流使的實際輸出光功率等于期望輸出光功率，記錄下這時的Pin、Pout> Avoa以及泵浦電流值，使用公式(I)通過回歸得到這4個控制參數。
[0054]由于前饋計算沒有EDFA的類型和EDFA的工作狀態的信號輸入，只由3個數字表征量和4個控制參數計算得到，因此前饋的計算不區分EDFA的類型和工作狀態。
[0055]EDFA的類型和狀態只用來確定合適的數字表征量，這樣的設計使前饋的適應性更強也使前饋更加準確。有了準確的前饋可以簡單的實現EDFA在各種工作狀態做變換的過程中盡可能的平滑沒有過沖，既可以保證信號在通信鏈路中的穩定，也可以更好的保護EDFA輸出端的設備不受損害。[0056]圖1為改進后的前饋控制框圖。EDFA的輸入光經過耦合器分出一定比例(如3%)輸入光電探測二極管(PD) 102，產生光生電流，通過探測及模數轉換電路(ADC) 103得到表征輸入光功率大小的數字量輸入前饋計算模塊。根據用戶設定的EDFA工作模式得到期望輸出功率104的數字量。根據EDFA的類型和用戶設定的工作模式得到VOA (可變衰減器)期望衰減105,將上述三個參量和通過定標得到的控制參數106 —起輸入前饋計算模塊107,計算出結果傳遞給數模轉換器DAC108，驅動泵浦激光器PUMP109，產生泵浦光并最終進入摻鉺光纖101，實現光信號的放大。
[0057]圖2為改進后的前饋控制流程圖。通過用戶控制指令201，經過模式確定模塊202確定工作模式是AGC或APC從而得到期望輸出功率的計算方法，經過EDFA類型確定模塊203確定EDFA是VGA或FGA，再根據工作模式得到VOA期望衰減的計算方法，將兩個方法輸入前饋控制模塊。EDFA輸入光通過輸入H)數據采集模塊204量化后通過計算得到輸入功率的數字量，根據期望輸出功率計算方法得到期望輸出功率的數字量，根據VOA期望衰減計算方法得到VOA期望衰減的數字量，將輸入功率的數字量、期望輸出功率的數字量、VOA期望衰減的數字量和控制參數一起輸入前饋計算模塊209計算得到前饋計算結果，將這個結果與給DAC做數模轉換，控制泵浦電流。
[0058]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種光放大器，包括: 光功率探測裝置，用于探測輸入光功率； 前饋裝置，用于計算前饋信號； 光功率放大裝置，用于驅動泵浦激光器，產生泵浦光激發光纖中的鉺離子產生受激輻射，從而實現光功率放大。
2.根據權利要求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期望衰減共同計算得到前饋信號。
3.根據權利要求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算得到前饋信號。
4.根據權利要求2或3中任一項所述的光放大器，其中所述的期望輸出光功率是系統要求的目標輸出功率。
5.根據權利要求2或3中任一項所述的光放大器,其中所述的期望輸出光功率是由光放大器要求的目標增益和輸入功率計算得到的期望輸出光功率。
6.根據權利要求2或3中任一項所述的光放大器，其中所述的VOA期望衰減是系統要求的VOA期望衰減。
7.根據權利要求2或3中任一項所述的光放大器，其中所述的VOA期望衰減是用戶要求的VOA期望衰減。
8.根據權利要求1-3中任一項所述的光放大器，其采用自動增益控制模式(AGC)。
9.根據權利要求1-3中任一項所述的光放大器，其采用自動功率控制模式(APC)。
10.根據權利要求1-3中任一項所述的光放大器，其是可變增益放大器(VGA)。
11.根據權利要求1-3中任一項所述的光放大器，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要求的目標輸出功率，AGC模式中的期望輸出光功率是由光放大器要求的目標增益和輸入功率計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，對于有VOA的放大器再根據系統要求或者用戶要求得到VOA期望衰減，對于沒有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數據采集模塊(204)，量化后通過計算得到輸入功率； (4)將輸入功率、期望輸出功率、VOA期望衰減和控制參數一起輸入前饋計算模塊(209)計算得到前饋計算結果； (5)將所述前饋計算結果輸入數模轉換器(DAC)做數模轉換，控制泵浦電流。
13.根據權利要求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.根據權利要求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增益放大器(VGA)或固定增益放大器(FGA)，再根據工作模式得到VOA期望衰減。
【文檔編號】H04B10/291GK103607243SQ201310456945
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】曾煉, 董婷 申請人:武漢光迅科技股份有限公司