波分复用系统信道功率动态均衡的方法及其均衡光放大器

摘要

波分复用系统信道功率动态均衡的方法及其均衡光放大器属于高速宽带光纤通信与光放大器技术领域，其特征在于：它利用信道功率改变量与泵浦功率及光衰减应变量间的线性关系，集增益谱平坦和增益幅度调节机制与光放大于一体，在实现动态增益谱平坦化的同时保持多信道输出功率的均等且恒定，可根据系统预期参量独立设计，同时适用于点对点的多路系统和光网络的动态功率均衡。所述均衡光放大器采用隔离级连放大光路以抑制放大的自发辐射；引进损耗补偿滤波器将增益谱整平；引进可调光衰减器来调节增益的幅度；在单片机控制下响应信道输入功率或/和信道数目的变化而对泵浦功率和光衰减量进行动态线性调控，实现多路信道输出光功率的动态均衡。

主权项

1、波分复用系统信道功率动态均衡的方法，含有同时实现掺铒光纤放大器(EDFA)增益谱平坦和增益幅度调节的步骤，其特征在于：它是一种在光放大器内部同时建立动态增益谱平坦和增益幅度调节机制来构成动态均衡光放大器，以便在实现动态增益谱平坦的同时实现功率箝制的方法，即在单片机控制下，在一个其光路部分由一个可调光衰减器(VOA)分隔的两段或多段掺铒光纤(EDF)级联的EDFA中，采用光一电调控的方法来调节动态增益谱的平坦度和增益幅度，即用光纤耦合器从放大器输入端引出部分信号光，经光电探测器接收后转变成电信号，用它来调节VOA的衰减量和前后级泵浦功率，以便在保证增益谱平坦的同时通过调节增益幅度来实现信道功率的箝制，使多路信道在输入功率或/和信道数目改变时保持输出光功率均等且恒定；所述动态均衡的方法是分别根据信道功率和信道数目的不同状况进行调整，它们分别依次含有以下步骤：(1).当信道功率改变时，用光电探测器监测单个信道输入功率的改变量ΔPsin，根据下述公式计算出应设置的VOA的相应衰减应变量ΔA，用以调节EDFA的增益：$\mathrm{\Delta A}=A\frac{\Delta P_s^{\mathrm{in}}}{P_s^{\mathrm{in}}}$ 其中，A为VOA的衰减量，Psin为信道的平均输入功率；同时由下式计算出相应的前级泵浦功率应变量ΔPp1in，并把前级泵浦驱动电流置于相应的值，以保持平均粒子数反转度不变，即增益谱的平坦度恒定，从而实现信道功率谱的动态箝制；$\frac{1}{{\mathrm{hv}}_{p1}}\Delta P_{p1}^{\mathrm{in}}=M\frac{1}{{\mathrm{hv}}_s}\Delta P_s^{\mathrm{in}}\times G_1^{\mathrm{AV}}$ 其中，M为信道总数，h为普朗克常数，vp1为前级泵浦光频率，vs为信号光频率，G1AV 为前级增益，$G_1^{\mathrm{AV}}=\frac{1}{M}\underset{k=1}{\overset{M}{\Sigma }}{G}_{1k},$ G1k为以VOA为分界的前级对第k个信道的增益；(2).当信道数目改变时，用光电探测器监测相应的总信道输入功率改变量${\mathrm{\Delta P}}_s^{\mathrm{tot}}=P_s^{\mathrm{in}}\times \mathrm{\Delta M},$ 并据此计算出信道数目改变量ΔM，由下式得到后级泵浦功率的应变量ΔPp2in，并将后级泵浦驱动电流设置于相应的值，以保持平均粒子数反转度不变，即实现增益的箝制，从而保证各信道输出功率恒定；$\frac{1}{{\mathrm{hv}}_{p2}}{\mathrm{\Delta P}}_{p2}^{\mathrm{in}}=\mathrm{\Delta M}\frac{1}{{\mathrm{hv}}_s}{P}_s^{\mathrm{in}}\frac{G_s}{A}$ 其中，Gs为信道的总增益，A为可调光衰减器VOA的衰减量；(3).当信道功率和信道数目同时改变时，用光电探测器监测放大器输入光功率的改变量，利用监测的单个信道输入光功率的改变量ΔPsin，用上述方法设置VOA于相应的衰减应变量ΔA，再由上述方法计算出相应的前级泵浦功率应变量ΔPp1in，并将前级泵浦驱动电流设置于相应的值；利用监测的总信道输入功率的改变量${\mathrm{\Delta P}}_s^{\mathrm{Tot}}={\mathrm{\Delta P}}_s^{\mathrm{in}}\times M+P_s^{\mathrm{in}}\times \mathrm{\Delta M}$ 和所述单个信道输入功率的改变量ΔPsin，计算出输入信道数目的改变量ΔM得到后级泵浦功率的应变量ΔPp2in，并将后级泵浦驱动电流设置于相应值，从而通过前后两级泵浦功率的协同调节来保持平均粒子数反转度恒定，即保持增益谱平坦的状态下，通过增益谱幅度的调节实现信道输出功率谱的动态箝制。