專利名稱：分布式拉曼光纖放大器增益控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光傳輸領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種分布式拉曼光纖放大器增益控制
方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著光纖通信系統(tǒng)傳輸容量、傳輸距離的增加，光網(wǎng)絡(luò)對(duì)密集波分復(fù)用(DWDM)系 統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)。DW匿系統(tǒng)中傳輸速率和帶寬不斷提升，基于摻鉺光纖放大器 (EDFA)的波分復(fù)用技術(shù)已不能滿足光通信發(fā)展的要求。拉曼光纖放大器可有效的彌補(bǔ) EDFA的不足，人們對(duì)RFA的興趣正來(lái)源于這種放大器可提供整個(gè)光纖波長(zhǎng)波段的放大。理 論上通過適當(dāng)改變泵浦光波長(zhǎng)，可以在任意波段內(nèi)提供光放大。如果采用多波長(zhǎng)泵浦技術(shù)， 即可實(shí)現(xiàn)超寬帶放大。此外，分布式拉曼光纖放大器的分布式放大特點(diǎn)不僅能夠減弱光纖 非線性的影響，而且能夠有效地抑制信噪比(SNR)的劣化。 隨著全光開關(guān)的應(yīng)用，上下載信道對(duì)飽和放大器引起的動(dòng)態(tài)特性已經(jīng)引起了 人們的注意?，F(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)真朝著智能全光DW匿網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，在這樣的網(wǎng)絡(luò)中大量使用 R-0ADM(reconfigurable optical add-drop multiplexer)以及光交叉聯(lián)接(optical cross-co皿ect)技術(shù)。在DWDM光通信網(wǎng)絡(luò)中上下信道、系統(tǒng)重構(gòu)、或者由于光網(wǎng)絡(luò)故障而 失去某些信道時(shí)，都會(huì)使拉曼光纖放大器發(fā)生瞬態(tài)過程，發(fā)生瞬態(tài)效應(yīng)，引起明顯的非線性 效應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)信噪比降低，同時(shí)由于通道的分出和插入，增益的迅速改變，使得在接收端 超過接收適配電平而出現(xiàn)誤碼率，影響剩余信道的通信質(zhì)量。在光放大器級(jí)聯(lián)的光網(wǎng)絡(luò)中 這種影響尤其明顯。 現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)光放大器增益的控制大多在如何實(shí)現(xiàn)增益控制功能上，未考慮拉曼 光纖放大器的分布式系統(tǒng)與增益瞬態(tài)特性，沒有涉及大誤差產(chǎn)生時(shí)系統(tǒng)性能和誤差收斂速 度問題。如輸入光發(fā)生較大改變，或者增益設(shè)置和增益譜斜率設(shè)置時(shí)候?，F(xiàn)有技術(shù)調(diào)節(jié)速 度慢，易發(fā)散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述調(diào)節(jié)速度慢，易發(fā)散，未考慮
拉曼光纖放大器的分布式系統(tǒng)與增益瞬態(tài)特性，難以滿足實(shí)時(shí)快速響應(yīng)的缺陷，提供一種
調(diào)節(jié)速度快、其過程不易發(fā)散的分布式拉曼光纖放大器增益控制方法及裝置。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種分布式拉曼光纖放大器增
益控制方法，包括如下步驟 A)取得當(dāng)前泵浦的輸出功率和信號(hào)光輸入功率譜； B)由所述輸入功率與設(shè)定的目標(biāo)增益得到增益誤差，判斷所述增益誤差是否大于 設(shè)定的門限值，如是，執(zhí)行對(duì)所述泵浦增益瞬態(tài)預(yù)控制的步驟C);否則，執(zhí)行對(duì)所述泵浦增 益反饋控制的步驟D); C)進(jìn)入前饋調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)當(dāng)前泵浦，并返回步驟A);
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D)進(jìn)入反饋調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)當(dāng)前泵浦，并返回步驟A)。
在本發(fā)明所述的控制方法中，所述步驟B)進(jìn)一步包括 Bl)依據(jù)當(dāng)前泵浦功率、拉曼增益矩陣、當(dāng)前信號(hào)波長(zhǎng)和信號(hào)功率通過解拉曼放大 器傳輸方程得到預(yù)測(cè)增益； B2)比較所述預(yù)測(cè)增益和目標(biāo)增益得到所述增益誤差。 在本發(fā)明所述的控制方法中，所述步驟C)進(jìn)一步包括取得并將前饋調(diào)節(jié)量作為 預(yù)調(diào)節(jié)量控制本級(jí)泵浦輸出功率；所述前饋調(diào)節(jié)量為
E P= E P， + E E*( E E G)— 其中，E P'為當(dāng)前泵浦功率，E E為增益誤差，(E E G)—為拉曼增益矩陣的逆矩 陣。在本發(fā)明所述的控制方法中，所述步驟D)進(jìn)一步包括如下步驟
Dl)得到輸出功率譜，并依據(jù)輸入功率得到當(dāng)前增益譜；
D2)對(duì)所述當(dāng)前增益譜抽樣，計(jì)算增益譜誤差；
D3)通過所述增益譜誤差得到反饋調(diào)節(jié)量；
D4)輸出所述反饋調(diào)節(jié)量控制本級(jí)泵浦輸出。 在本發(fā)明所述的控制方法中，步驟D2)中抽樣樣本數(shù)為所述泵浦個(gè)數(shù)。 在本發(fā)明所述的控制方法中，所述步驟D2)還包括如下步驟D21)抽樣，采取等信道數(shù)法，泵浦個(gè)數(shù)為m，信道數(shù)為n，計(jì)算nm = (n_l) / (m_l)，
然后從第一個(gè)信道開始，每隔nm個(gè)信道取樣一次樣本。如果nm為的非負(fù)整數(shù)，則nm =
round (nm);如果nm為O，則抽樣為信道1。 D22)在所述抽樣樣本的基礎(chǔ)上取得其實(shí)際增益譜； D23)比較所述實(shí)際增益譜和目標(biāo)增益譜得到增益譜誤差。 在本發(fā)明所述的控制方法中，所述步驟D3)中反饋調(diào)節(jié)量為 E A P = k* E ER* ( E E G)— 其中，k為收斂因子，其取值在O到1之間，E ER為增益譜誤差，(EE G)—為拉曼 增益矩陣的逆矩陣。 本發(fā)明還涉及一種分布式拉曼光纖放大器增益控制裝置，包括 監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)并取得各信道的輸出功率，其設(shè)置于所述分布式拉曼光纖放 大器的輸出端，包括依次串接的耦合器、光電探測(cè)陣列和數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列；
處理控制模塊接收輸入?yún)?shù)，計(jì)算并輸出控制信號(hào)； 泵浦控制模塊設(shè)置在所述泵浦和所述處理控制模塊之間，接收所述處理控制模 塊輸出的控制信號(hào)，控制本級(jí)泵浦的輸出功率； 網(wǎng)絡(luò)管理模塊與所述處理控制模塊連接，用于接收通過網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)的輸入信號(hào) 功率譜。 在本發(fā)明所述的控制裝置中，所述處理控制模塊進(jìn)一步包括設(shè)置模塊、抽樣模塊、 計(jì)算模塊和判斷模塊；所述設(shè)置模塊用于設(shè)置參數(shù)，包括目標(biāo)增益譜；所述抽樣模塊用于 在接收到的當(dāng)前泵浦輸出功率譜中按所述泵浦?jǐn)?shù)量抽樣；所述計(jì)算模塊用于計(jì)算當(dāng)前增 益、增益誤差、增益譜誤差和前饋調(diào)節(jié)量或反饋調(diào)節(jié)量；所述判斷模塊用于判斷所述增益誤 差與門限值的大小，并確定進(jìn)行前饋控制或反饋控制。
在本發(fā)明所述的控制裝置中，所述計(jì)算模塊進(jìn)一步包括增益誤差計(jì)算單元、增益 譜誤差計(jì)算單元、前饋調(diào)節(jié)量計(jì)算單元、反饋調(diào)節(jié)量計(jì)算單元；所述增益誤差計(jì)算單元用于 計(jì)算當(dāng)前預(yù)測(cè)增益與目標(biāo)增益之間的差；所述增益譜誤差計(jì)算單元用于計(jì)算當(dāng)前實(shí)際增益 與目標(biāo)增益之間的差；所述前饋調(diào)節(jié)量計(jì)算單元用于依據(jù)所述增益誤差、當(dāng)前輸出功率和 拉曼矩陣計(jì)算所述前饋調(diào)節(jié)量；所述反饋調(diào)節(jié)量計(jì)算單元用于依據(jù)增益譜誤差和所述拉曼 矩陣計(jì)算所述反饋調(diào)節(jié)量。 實(shí)施本發(fā)明的分布式拉曼光纖放大器增益控制方法及裝置，具有以下有益效果 根據(jù)不同的輸入變化，在輸入變化較大時(shí)，采用前饋調(diào)節(jié)方式(瞬態(tài)預(yù)控制)，而在輸入變 化較小時(shí)采用反饋調(diào)節(jié)方式，且其前饋調(diào)節(jié)方式所需時(shí)間較短，而其反饋調(diào)節(jié)方式的收斂 時(shí)間較短，因此，其調(diào)節(jié)速度快、其過程不易發(fā)散。


圖1是本發(fā)明分布式拉曼光纖放大器增益控制方法及裝置實(shí)施例中方法流程圖；
圖2是圖1中反饋調(diào)節(jié)量的具體獲得流程；
圖3是所述實(shí)施例中裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是所述實(shí)施例中處理模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是所述實(shí)施例中計(jì)算模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明。 如圖1所示，在本發(fā)明分布式拉曼光纖放大器增益控制方法及裝置實(shí)施例中，其 增益控制方法包括如下步驟 步驟Sll設(shè)置參數(shù)在本步驟中，包括了參數(shù)的設(shè)置和參數(shù)初始化兩個(gè)不同的任 務(wù)，上述不同的任務(wù)中又分別包括多個(gè)小任務(wù)。本步驟在上電工作時(shí)或需要重新設(shè)置參數(shù) 時(shí)才會(huì)執(zhí)行，在系統(tǒng)正常工作的情況下，不需要執(zhí)行本步驟。參數(shù)的設(shè)置包括在隨后的步驟 中需要使用的目標(biāo)增益譜和增益譜斜率設(shè)置；而參數(shù)的初始化包括初始化光纖參數(shù)和拉曼 增益系數(shù)。其中光纖參數(shù)主要包括衰減、光纖有效面積、功率相關(guān)的衰減斜率。拉曼增益系 數(shù)主要為不同波長(zhǎng)泵浦源功率、不同波長(zhǎng)信號(hào)功率和信號(hào)增益之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。其表現(xiàn)為 矩陣形式。光纖參數(shù)和拉曼參數(shù)可通過模擬獲得，也可通過預(yù)先實(shí)驗(yàn)測(cè)量獲得。
步驟S12取得當(dāng)前輸入信號(hào)功率、當(dāng)前輸出信號(hào)功率在本步驟中，取得當(dāng)前的
輸入信號(hào)功率和當(dāng)前的輸出信號(hào)功率，其中，上述當(dāng)前輸入信號(hào)功率是前一級(jí)放大器的輸 出功率，也即是本級(jí)拉曼放大器的輸入功率，該功率并不是在本級(jí)放大器中測(cè)試得到的，而 是由上級(jí)放大器的輸出采集得到，并通過網(wǎng)絡(luò)管理模塊傳送到本級(jí)放大器的；上述當(dāng)前輸 出信號(hào)功率是本級(jí)放大器的輸出功率譜，其由本級(jí)的監(jiān)測(cè)模塊在本級(jí)拉曼放大器輸出端耦 合、測(cè)量而得。
步驟S13得到預(yù)測(cè)拉曼增益在本步驟中，依據(jù)上述設(shè)定或取得的參數(shù)，可以得出 預(yù)測(cè)拉曼增益，增益誤差預(yù)測(cè)實(shí)際是根據(jù)當(dāng)前泵浦功率E Pp、拉曼增益矩陣E G和當(dāng)前信 號(hào)數(shù)和信號(hào)功率大小E Ps預(yù)測(cè)拉曼增益。
E GainP = f ( E Pp， E Ps， E G)
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<formula>formula see original document page 7</formula> 上式中增益譜為各泵浦功率，各信號(hào)功率和拉曼增益矩陣的函數(shù)。其根據(jù)輸入的 傳輸光纖的長(zhǎng)度、損耗、拉曼相關(guān)增益求解如下拉曼放大器傳輸方程。<formula>formula see original document page 7</formula> 步驟S14得到增益誤差通過上述步驟得出的預(yù)測(cè)拉曼增益，在本步驟中根據(jù)預(yù) 測(cè)拉曼增益和目標(biāo)增益比較(取其差值)得出增益誤差。 步驟S15增益誤差大于門限值？判斷上述步驟得到的增益誤差是否大于門限值， 如是，表明增益與預(yù)期值相差較大，需要采用前饋調(diào)節(jié)，于是，執(zhí)行步驟S16，進(jìn)行前饋調(diào)節(jié)； 如否，表明增益與預(yù)想值相差較小，可以用反饋調(diào)節(jié)，于是，執(zhí)行步驟S17，執(zhí)行反饋調(diào)節(jié)。
步驟S16得到前饋調(diào)節(jié)量并發(fā)送在本步驟中，通過計(jì)算得到前饋調(diào)節(jié)量，并將該 前饋調(diào)節(jié)量傳送泵浦控制模塊，通過該控制模塊來(lái)調(diào)節(jié)放大器的泵浦輸出功率。其前饋調(diào) 節(jié)量為 <formula>formula see original document page 7</formula>
其中，E P'為當(dāng)前泵浦功率，E E為增益誤差，(E E G)—為拉曼增益矩陣的逆矩
陣。由于上述表達(dá)式中各項(xiàng)都已在上述各步驟中得出，本步驟中將其按上述表達(dá)式算出即
可。由于按照設(shè)定選擇了前饋調(diào)節(jié)，因此，在執(zhí)行完上述步驟后，執(zhí)行步驟S18。 步驟S17得到反饋調(diào)節(jié)量在本步驟中，選擇了反饋調(diào)節(jié)，即通過調(diào)節(jié)本級(jí)泵浦來(lái)
達(dá)到實(shí)現(xiàn)增益控制的目的，因此，計(jì)算得出反饋調(diào)節(jié)量，關(guān)于如何取得反饋調(diào)節(jié)量的具體步
驟，見稍后關(guān)于圖2的描述。 步驟S18調(diào)節(jié)泵浦輸出在本步驟中，使用上述輸出的前饋調(diào)節(jié)量或反饋調(diào)節(jié)量， 控制泵浦的輸出功率，并在調(diào)節(jié)上述泵浦后，返回步驟S12。進(jìn)入下一循環(huán)控制過程。
在本實(shí)施例中，上述步驟S17中又可以分為如圖2所示的多個(gè)步驟，這些步驟包 括 步驟S171得到當(dāng)前輸出功率譜線在本步驟中，取得輸入功率譜，測(cè)出實(shí)際輸出 功率譜線，計(jì)算實(shí)際增益譜GainR。 步驟S172抽樣在本步驟中，在上述輸出功率譜中抽樣n個(gè)不同點(diǎn)，用于計(jì)算增益 誤差ER。抽樣n個(gè)增益點(diǎn)，n為泵浦個(gè)數(shù)(即抽樣的樣本數(shù)等于當(dāng)前泵浦的個(gè)數(shù))。在輸入 光恒定、且n個(gè)泵浦光源的泵浦功率和n個(gè)信道的增益一一對(duì)應(yīng)的情況下，抽樣n個(gè)信道基 本能代表信號(hào)的全部信號(hào)量。這些被抽樣的監(jiān)控信道選擇可采取等信道數(shù)法，泵浦個(gè)數(shù)為 m，信道數(shù)為n，先計(jì)算nm的值，<formula>formula see original document page 7</formula>然后從第一個(gè)信道開始，每隔nm個(gè)信道取樣一次樣本；如果nm為的非負(fù)整數(shù)，則nm = round (nm);如果nm為O，則抽樣為信道1。
步驟S173得到增益譜誤差在本步驟中，在上述計(jì)算的基礎(chǔ)上得到增益譜誤差。 由于目標(biāo)增益是已知的，且上述步驟得到當(dāng)前功率，可以進(jìn)一步得到實(shí)際增益，因此，將目 標(biāo)增益GainT和實(shí)際增益GainR之間的差值求出即得到增益誤差ER。 步驟S174得到反饋泵浦調(diào)節(jié)量在本步驟中，計(jì)算輸出的反饋泵浦調(diào)節(jié)量。由于 前面我們知道了拉曼增益系數(shù)G和實(shí)際誤差。而增益為泵浦功率和拉曼增益矩陣乘積，如 下所示 E Gain = E P* E E G 對(duì)上式兩邊求導(dǎo)，并同時(shí)乘以拉曼增益矩陣的逆矩陣。那么可得E A P = E ER* ( E E G)— 由于拉曼泵浦功率對(duì)信號(hào)是沿光纖作用，需要一定時(shí)間。因此在右邊乘以一個(gè)收 斂因子k。得式如下E A P = k* E ER* ( E E G) — (1 > k > 0) k為調(diào)節(jié)因子其大小決定實(shí)際增益收斂到目標(biāo)增益的時(shí)間。k越大收斂時(shí)間越短， 反之越長(zhǎng)。K的取值在O-l之間可選。 在本實(shí)施例中，經(jīng)過上述步驟，即可實(shí)現(xiàn)按照輸入功率與目標(biāo)功率的差別，有針對(duì)
性的選擇泵浦的調(diào)節(jié)方式(不管是前饋調(diào)節(jié)還是反饋調(diào)節(jié))，從而使得該拉曼光纖放大器
可以以較快的調(diào)節(jié)速度、較不易發(fā)散的過程完成該放大器的實(shí)時(shí)增益控制。 本實(shí)施例還涉及一種分布式拉曼光纖放大器增益控制裝置，如圖3所示，該裝置
包括光性能監(jiān)控模塊，置于分布式拉曼光纖放大器的輸出端處，由耦合器，光電探測(cè)陣列和
模數(shù)轉(zhuǎn)換陣列組成。主要用于監(jiān)測(cè)各信道的輸出功率大小；處理控制模塊用于接收用戶
設(shè)置的目標(biāo)增益，接收上網(wǎng)管系統(tǒng)發(fā)來(lái)的輸入信道數(shù)以及各信道的輸入功率和波長(zhǎng)。根
據(jù)接收的數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)存儲(chǔ)的光纖的性能參數(shù)(包括光纖波長(zhǎng)相關(guān)損耗、有效面積、長(zhǎng)度
等)、分布式拉曼光纖放大纖放大器各泵浦激光器的波長(zhǎng)和它們的驅(qū)動(dòng)電流或電壓與輸出
耦合進(jìn)入光纖中的光功率的關(guān)系，計(jì)算出以目標(biāo)增益為目標(biāo)，理論上所能達(dá)到的最優(yōu)增益
譜型，以及達(dá)到該增益譜型所需要的各泵浦激光器的驅(qū)動(dòng)電流或電壓并下達(dá)驅(qū)動(dòng)命令給分
布式拉曼光纖放大器的泵浦光源控制模塊。接收光性能監(jiān)測(cè)模塊傳來(lái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)有誤
差存在時(shí)然后進(jìn)行反饋調(diào)節(jié)，使輸出達(dá)到最優(yōu)增益譜形。在本實(shí)施例中，上述處理控制模塊
主要由ASIC實(shí)現(xiàn)，其中包括但不局限于FPGA。 ASIC中的中央處理器包括但不局限于Nios軟核。 此外，本實(shí)施例中的裝置還包括泵浦模塊，本模塊接受中央處理器的控制信息，通 過數(shù)模轉(zhuǎn)換控制泵浦驅(qū)動(dòng)，使各泵浦發(fā)光耦合入傳輸光纖；同時(shí)，在本實(shí)施例中，上述裝置 還包括網(wǎng)絡(luò)管理模塊，網(wǎng)絡(luò)管理模塊通過網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)管中心或/和前一級(jí)光放大器的控制部 分連接，接收從上級(jí)放大器傳來(lái)的信號(hào)輸出功率譜。 在本實(shí)施例中，上述的光纖性能參數(shù)、各泵浦激光器的波長(zhǎng)和它們的驅(qū)動(dòng)電流或 電壓與輸出耦合進(jìn)入光纖中的光功率的關(guān)系預(yù)先通過理論計(jì)算得出；各泵浦激光器信號(hào)的 拉曼相關(guān)增益通過仿真計(jì)算得出。在其他實(shí)施例中，上述參數(shù)也可以通過實(shí)驗(yàn)得出。
在本實(shí)施例中，除信號(hào)或參數(shù)的采集外，大多數(shù)功能或計(jì)算都是在處理控制模塊 內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)施例中，這些功能通過軟件功能模塊實(shí)現(xiàn)。在其他實(shí)施例中，也可以通過硬件或固件的方式實(shí)現(xiàn)。 這些設(shè)置在處理控制模塊內(nèi)的功能模塊如圖4所示，包括設(shè)置模塊1、抽樣模塊2、 計(jì)算模塊3和判斷模塊4 ;其中設(shè)置模塊1用于設(shè)置參數(shù)，包括目標(biāo)增益譜和門限值；抽樣 模塊2用于在接收到的當(dāng)前泵浦輸出功率譜中按當(dāng)前(本級(jí)或本地的)泵浦?jǐn)?shù)量抽樣；計(jì) 算模塊3用于計(jì)算當(dāng)前增益、增益誤差、增益譜誤差和前饋調(diào)節(jié)量或反饋調(diào)節(jié)量；判斷模塊 4用于判斷增益誤差與門限值的大小，并決定輸出前饋調(diào)節(jié)量或反饋調(diào)節(jié)量。
如圖5所示，更進(jìn)一步地，上述計(jì)算模塊3進(jìn)一步包括增益誤差計(jì)算單元31、增益 譜誤差計(jì)算單元32、前饋調(diào)節(jié)量計(jì)算單元33、反饋調(diào)節(jié)量計(jì)算單元34 ;增益誤差計(jì)算單元 31用于計(jì)算當(dāng)前預(yù)測(cè)增益與目標(biāo)增益之間的差；增益譜誤差計(jì)算單元32用于計(jì)算當(dāng)前實(shí) 際增益與目標(biāo)增益之間的差；前饋調(diào)節(jié)量計(jì)算單元33用于依據(jù)所述增益誤差、當(dāng)前輸出功 率和拉曼矩陣計(jì)算得到用于預(yù)調(diào)節(jié)本級(jí)泵浦的前饋調(diào)節(jié)量；反饋調(diào)節(jié)量計(jì)算單元34用于 依據(jù)增益譜誤差和所述拉曼矩陣計(jì)算作為當(dāng)前調(diào)節(jié)的反饋調(diào)節(jié)量。這些單元及模塊在中央 處理器的控制下，按照上述方法中所描述的順序及數(shù)據(jù)流方向，有序地完成其預(yù)定的功能， 使得該裝置得以正常運(yùn)行。 總之，分布式拉曼光纖放大器瞬態(tài)特性與快速響應(yīng)控制是一個(gè)研究與技術(shù)難題， 開展分布式拉曼光纖放大器瞬態(tài)特性與快速響應(yīng)控制模式研究，具有技術(shù)探索與創(chuàng)新意 義，為新一代光纖通信系統(tǒng)發(fā)展提供技術(shù)依據(jù)。 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(lái)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)。
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權(quán)利要求
一種分布式拉曼光纖放大器增益控制方法，其特征在于，包括如下步驟A)取得當(dāng)前泵浦的輸出功率和信號(hào)光輸入功率譜；B)由所述輸入功率與設(shè)定的目標(biāo)增益得到增益誤差，判斷所述增益誤差是否大于設(shè)定的門限值，如是，執(zhí)行對(duì)所述泵浦增益瞬態(tài)預(yù)控制的步驟C)；否則，執(zhí)行對(duì)所述泵浦增益反饋控制的步驟D)；C)進(jìn)入前饋調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)當(dāng)前泵浦，并返回步驟A)；D)進(jìn)入反饋調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)當(dāng)前泵浦，并返回步驟A)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式拉曼光纖放大器增益控制方法，其特征在于，所述步驟B)進(jìn)一步包括Bl)依據(jù)當(dāng)前泵浦功率、拉曼增益矩陣、當(dāng)前信號(hào)波長(zhǎng)和信號(hào)功率通過解拉曼放大器傳 輸方程得到預(yù)測(cè)增益；B2)比較所述預(yù)測(cè)增益和目標(biāo)增益得到所述增益誤差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的分布式拉曼光纖放大器增益控制方法，其特征在于，所述步 驟C)進(jìn)一步包括取得并將前饋調(diào)節(jié)量作為預(yù)調(diào)節(jié)量控制本級(jí)泵浦輸出功率；所述前饋調(diào) 節(jié)量為<formula>formula see original document page 2</formula>其中，E P'為當(dāng)前泵浦功率，E E為增益誤差，(EE G)—為拉曼增益矩陣的逆矩陣。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分布式拉曼光纖放大器增益控制方法，其特征在于，所述步 驟D)進(jìn)一步包括如下步驟Dl)得到輸出功率譜，并依據(jù)輸入功率得到當(dāng)前增益譜；D2)對(duì)所述當(dāng)前增益譜抽樣，計(jì)算增益譜誤差；D3)通過所述增益譜誤差得到反饋調(diào)節(jié)量；D4)輸出所述反饋調(diào)節(jié)量作為當(dāng)前調(diào)節(jié)量控制本級(jí)泵浦輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的分布式拉曼光纖放大器增益控制方法，其特征在于，步驟D2) 中抽樣樣本數(shù)為所述泵浦個(gè)數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的分布式拉曼光纖放大器增益控制方法，其特征在于，所述步 驟D2)還包括如下步驟D21)抽樣，采取等信道數(shù)法，泵浦個(gè)數(shù)為m，信道數(shù)為n，計(jì)算nm = (n-l)/(m-l)， 然后從第一個(gè)信道開始，每隔nm個(gè)信道取樣一次樣本；如果nm為的非負(fù)整數(shù)，則nm = round (nm);如果nm為O，則抽樣為信道1。D22)在所述抽樣樣本的基礎(chǔ)上取得其實(shí)際增益譜；D23)比較所述實(shí)際增益譜和目標(biāo)增益譜得到增益譜誤差。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式拉曼光纖放大器增益控制方法，其特征在于，所述步 驟D3)中反饋調(diào)節(jié)量為<formula>formula see original document page 2</formula>其中，k為收斂因子，其取值在0到1之間，E ER為增益譜誤差，(E E G)—為拉曼增益 矩陣的逆矩陣。
8. —種分布式拉曼光纖放大器增益控制裝置，其特征在于，包括 監(jiān)測(cè)模塊用于監(jiān)測(cè)并取得各信道的輸出功率，其設(shè)置于所述分布式拉曼光纖放大器的輸出端，包括依次串接的耦合器、光電探測(cè)陣列和數(shù)模轉(zhuǎn)換陣列； 處理控制模塊接收輸入?yún)?shù)，計(jì)算并輸出控制信號(hào)；泵浦控制模塊設(shè)置在所述泵浦和所述處理控制模塊之間，接收所述處理控制模塊輸 出的控制信號(hào)，控制本級(jí)泵浦的輸出功率；網(wǎng)絡(luò)管理模塊與所述處理控制模塊連接，用于接收通過網(wǎng)絡(luò)傳輸來(lái)的輸入信號(hào)功率譜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的分布式拉曼光纖放大器增益控制裝置，其特征在于，所述處 理控制模塊進(jìn)一步包括設(shè)置模塊、抽樣模塊、計(jì)算模塊和判斷模塊；所述設(shè)置模塊用于設(shè)置 參數(shù)，包括目標(biāo)增益譜；所述抽樣模塊用于在接收到的當(dāng)前泵浦輸出功率譜中按所述泵浦 數(shù)量抽樣；所述計(jì)算模塊用于計(jì)算當(dāng)前增益、增益誤差、增益譜誤差和前饋調(diào)節(jié)量或反饋調(diào) 節(jié)量；所述判斷模塊用于判斷所述增益誤差與門限值的大小，并確定進(jìn)行前饋控制或反饋 控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的分布式拉曼光纖放大器增益控制裝置，其特征在于，所述計(jì) 算模塊進(jìn)一步包括增益誤差計(jì)算單元、增益譜誤差計(jì)算單元、前饋調(diào)節(jié)量計(jì)算單元、反饋調(diào) 節(jié)量計(jì)算單元；所述增益誤差計(jì)算單元用于計(jì)算當(dāng)前預(yù)測(cè)增益與目標(biāo)增益之間的差；所述增益譜誤差計(jì)算單元用于計(jì)算當(dāng)前實(shí)際增益與目標(biāo)增益之間的差；所述前饋調(diào)節(jié)量計(jì)算單 元用于依據(jù)所述增益誤差、當(dāng)前輸出功率和拉曼矩陣計(jì)算所述前饋調(diào)節(jié)量；所述反饋調(diào)節(jié) 量計(jì)算單元用于依據(jù)增益譜誤差和所述拉曼矩陣計(jì)算所述反饋調(diào)節(jié)量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種分布式拉曼光纖放大器增益控制方法，包括如下步驟第一步，取得當(dāng)前泵浦的輸出功率和信號(hào)光輸入功率譜；之后，由所述輸入功率與設(shè)定的目標(biāo)增益得到增益誤差，判斷所述增益誤差是否大于設(shè)定的門限值，如是，執(zhí)行對(duì)所述泵浦增益瞬態(tài)預(yù)控制的前饋調(diào)節(jié)；否則，執(zhí)行對(duì)所述泵浦增益反饋控制的反饋調(diào)節(jié)；當(dāng)進(jìn)入前饋調(diào)節(jié)時(shí)，調(diào)節(jié)當(dāng)前泵浦，并返回上述第一步；當(dāng)進(jìn)入反饋調(diào)節(jié)時(shí)，調(diào)節(jié)當(dāng)前泵浦，并返回第一步。本發(fā)明還涉及一種分布式拉曼光纖放大器增益控制裝置。實(shí)施本發(fā)明的分布式拉曼光纖放大器增益控制方法及裝置，具有以下有益效果其調(diào)節(jié)速度快、其過程不易發(fā)散，減少收斂時(shí)間，提高系統(tǒng)性能。
文檔編號(hào)H04J14/02GK101789829SQ200910189268
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者洪澤華, 虞愛華, 謝寶輝, 賀威, 靳偉, 高致慧, 黃必昌 申請(qǐng)人:高致慧;黃必昌;謝寶輝;深圳大學(xué)