專利名稱：抑制edfa中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置和控制方法。特別是涉及一種能有 效抑制EDFA的瞬態(tài)效應(yīng)，從而提高EDFA的性能，保證整個(gè)光通信系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的抑制EDFA 中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置和控制方法。
背景技術(shù)：
在密集波分系統(tǒng)(DW匿)中，當(dāng)輸入摻鉺光纖放大器(EDFA)的光信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生較 大變化，例如40路不同波長(zhǎng)的光信號(hào)變?yōu)閮H剩余1路的時(shí)候，輸入總光強(qiáng)突然下降16dB左 右，餌纖中的能量會(huì)瞬間轉(zhuǎn)移到剩余的信號(hào)中，使該信號(hào)產(chǎn)生過(guò)沖，反之則為欠沖。過(guò)沖和 欠沖在多級(jí)EDFA級(jí)聯(lián)的時(shí)候會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以必須在每一級(jí)EDFA中進(jìn)行控 制。 瞬態(tài)抑制可從光學(xué)、硬件及軟件三個(gè)方面進(jìn)行研究，前兩者都需要成本上的 提高。光學(xué)上一般需要通過(guò)增加部件實(shí)現(xiàn)，例如專利Optical amplifier with power d印endentf eedback (US6339495)中提出增加 一 個(gè)光學(xué)反饋裝置實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)抑制；硬件 上一般通過(guò)采用性能較高的電子器件保證足夠快的響應(yīng)速度和精度，例如Optical amplifiertransient control apparatus (US6678088)中提出一種通過(guò)增益可設(shè)的電路反 饋裝置實(shí)施瞬態(tài)抑制。而軟件上的改進(jìn)則可以在材料成本不增加的基礎(chǔ)上提升EDFA的整 體性能。本發(fā)明正是基于軟件算法的改進(jìn)，提出一種有效控制EDFA的結(jié)構(gòu)和算法流程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種在EDFA處于自動(dòng)增益鎖定(AGC)的控制 方式下，在輸入光強(qiáng)變化時(shí)，能夠有效抑制EDFA的瞬態(tài)效應(yīng)，從而提高EDFA的性能，保證整 個(gè)光通信系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置和控制方法。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置，包括有接收 EDFA輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電探測(cè)二極管，接收光電探測(cè)二極管的信號(hào)的跨導(dǎo)電 路，將跨導(dǎo)電路輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù) 字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字處理器，將數(shù)字處理器處理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù) 模轉(zhuǎn)換器，使數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)產(chǎn)生光能量耦合進(jìn)摻鉺光纖的泵浦激光器。
所述的數(shù)字處理器采用數(shù)字處理芯片。 本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是一種抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置，包括有接 收EDFA輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電探測(cè)二極管，接收光電探測(cè)二極管的信號(hào)的對(duì) 數(shù)運(yùn)放器，將對(duì)數(shù)運(yùn)放器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn) 換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字處理器，將數(shù)字處理器處理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬 信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，使數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的模擬信號(hào)產(chǎn)生光能量耦合進(jìn)摻鉺光纖的泵浦激光 器。 所述的數(shù)字處理器采用數(shù)字處理芯片。
本發(fā)明的一種用于抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置中的控制方法，包括有先進(jìn)先出 數(shù)據(jù)隊(duì)列，正常階段模式，預(yù)調(diào)階段模式和過(guò)調(diào)階段模式，具體工作過(guò)程是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器 轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)依次進(jìn)入先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列，在隊(duì)列中進(jìn)行光強(qiáng)變化的捕捉；首先在正常 階段模式下，先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列的頭尾數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在變化大于一 已設(shè)定的比例時(shí)，進(jìn)入 預(yù)調(diào)階段模式；此時(shí)鎖定先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列的頭數(shù)據(jù)，繼續(xù)進(jìn)行頭尾數(shù)據(jù)比較，在變化大于 設(shè)定比例后，進(jìn)入過(guò)調(diào)階段模式；在過(guò)調(diào)階段模式，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行預(yù)設(shè)或者超過(guò) 正常比例的設(shè)置，最終使EDFA的泵浦激光器控制電流在光強(qiáng)突發(fā)變化時(shí)快速調(diào)整，從而抑 制瞬態(tài)效果。 在正常階段模式下設(shè)計(jì)與系統(tǒng)要求相對(duì)應(yīng)的深度，比較頭尾數(shù)據(jù)來(lái)判決光強(qiáng)變法 幅度；當(dāng)進(jìn)入預(yù)調(diào)階段模式后，鎖定尾數(shù)據(jù)，保證光強(qiáng)比較在一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)間跨度進(jìn)行，并且 不用擴(kuò)展先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列的深度；當(dāng)進(jìn)入過(guò)調(diào)階段模式后通過(guò)頭兩位數(shù)據(jù)的變化來(lái)判決 光強(qiáng)是否穩(wěn)定。 方法中是采用如下的計(jì)算公式進(jìn)行判斷
正常下輸出:Ip卿=Kx+B — (501)
過(guò)調(diào)下輸出:Ip卿=KXF(x)+B — (502)
判決條件1 : (Dn-D》/D! >— (503)
判決條件2 : (Dn-D》/D丄> P2 — (504)
判決條件3 : (Dn_Dn—》/Dn—! > P3 — (505) 其中式(501)為正常狀況下Ipufflp的計(jì)算公式，K為前饋比例因子，x為輸入光強(qiáng) 量，B為偏差調(diào)節(jié)量；式(502)為過(guò)調(diào)下Ipufflp的計(jì)算公式，F(xiàn)(x)為對(duì)輸入光強(qiáng)量進(jìn)行放大或 縮小的函數(shù)，放大或縮小比例由系統(tǒng)要求配置；式(503)為判決條件l，D工和Dn分別為先進(jìn) 先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)中第一位數(shù)據(jù)和最后一位數(shù)據(jù)，P工為可配置的比例；式(504)為判決條 件2， P2為可配置的比例；式(505)為判決條件3， Dn—^PDn為先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)中 最后兩位數(shù)據(jù)，P3為可配置的比例。 本發(fā)明的另一種用于抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置中的控制方法，包括有對(duì)數(shù)查
找表，先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列，正常階段模式，預(yù)調(diào)階段模式和過(guò)調(diào)階段模式，具體工作過(guò)程是
由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的對(duì)數(shù)關(guān)系的數(shù)字信號(hào)，先通過(guò)對(duì)數(shù)查找表后轉(zhuǎn)換為線性關(guān)系，然后，依
次進(jìn)入先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列，在隊(duì)列中進(jìn)行光強(qiáng)變化的捕捉；首先在正常階段模式下，先進(jìn)先
出數(shù)據(jù)隊(duì)列的頭尾數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在變化大于一已設(shè)定的比例時(shí)，進(jìn)入預(yù)調(diào)階段模式；此時(shí)
鎖定先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列的頭數(shù)據(jù)，繼續(xù)進(jìn)行頭尾數(shù)據(jù)比較，在變化大于設(shè)定比例后，進(jìn)入過(guò)
調(diào)階段模式；在過(guò)調(diào)階段模式，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出進(jìn)行預(yù)設(shè)或者超過(guò)正常比例的設(shè)置，最
終使EDFA的泵浦激光器控制電流在光強(qiáng)突發(fā)變化時(shí)快速調(diào)整，從而抑制瞬態(tài)效果。 在正常階段模式下設(shè)計(jì)與系統(tǒng)要求相對(duì)應(yīng)的深度，比較頭尾數(shù)據(jù)來(lái)判決光強(qiáng)變法
幅度；當(dāng)進(jìn)入預(yù)調(diào)階段后，鎖定尾數(shù)據(jù)，保證光強(qiáng)比較在一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)間跨度進(jìn)行，并且不用
擴(kuò)展先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列的深度；當(dāng)進(jìn)入過(guò)調(diào)階段后通過(guò)頭兩位數(shù)據(jù)的變化來(lái)判決光強(qiáng)是否 方法中是采用如下的計(jì)算公式進(jìn)行判斷
正常下輸出:Ip卿=Kx+B — (501)
過(guò)調(diào)下輸出:I卿d = KXF(x)+B — (502)
5
判決條件1 : (Dn-D》/D! > — (503)
判決條件2 : (Dn-D》/D! > P2 — (504)
判決條件3 : (Dn_Dn—》/Dn—! > P3 — (505) 其中式(501)為正常狀況下Ipufflp的計(jì)算公式，K為前饋比例因子，x為輸入光強(qiáng) 量，B為偏差調(diào)節(jié)量；式(502)為過(guò)調(diào)下Ipufflp的計(jì)算公式，F(xiàn)(x)為對(duì)輸入光強(qiáng)量進(jìn)行放大或 縮小的函數(shù)，放大或縮小比例由系統(tǒng)要求配置；式(503)為判決條件l，D工和Dn分別為先進(jìn) 先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)中第一位數(shù)據(jù)和最后一位數(shù)據(jù)，P工為可配置的比例；式(504)為判決條 件2， P2為可配置的比例；式(505)為判決條件3， Dn—^PDn為先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)中 最后兩位數(shù)據(jù)，P3為可配置的比例。 本發(fā)明的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置和控制方法，具有如下特點(diǎn)
1、不增加硬件成本。相對(duì)于其他改進(jìn)方式，算法上的優(yōu)化不需要增加材料成本；
2、瞬態(tài)抑制效果顯著。實(shí)驗(yàn)證明通過(guò)本發(fā)明的EDFA瞬態(tài)抑制效果控制在ldB以 內(nèi)； 3、工作方式靈活?；谒惴ㄉ系母鱾€(gè)參數(shù)設(shè)置，可以對(duì)不同型號(hào)，不同需求的EDFA 在硬件不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，極大的提高了生產(chǎn)效率及靈活度。


圖1 圖2 圖3 圖4 射
101 : 103 : 105 : 107 : 109 : 111 : 204 : 206 : 402 : 406 : 408 :
是抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置結(jié)構(gòu)框圖； 是抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置第二實(shí)例的結(jié)構(gòu)框圖 是FIFO隊(duì)列工作框圖； 是過(guò)調(diào)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)流程光電二極管 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列 預(yù)調(diào)階段模式 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 摻鉺光纖
預(yù)調(diào)和過(guò)調(diào)階段FIFO工作模塊 FIFO隊(duì)列的次尾數(shù)據(jù)Dn—i 對(duì)數(shù)放大器 先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列 預(yù)調(diào)階段模式
102 :跨導(dǎo)電路
104 :數(shù)字處理器
106 :正常階段模式 108 :過(guò)調(diào)階段模式 110 :泵浦激光器
203 :正常階段FIFO工作模塊
205 :FIFO隊(duì)列的尾數(shù)據(jù)Dn 207 :FIF0隊(duì)列的頭數(shù)據(jù) 405 :對(duì)數(shù)查找表 407 :正常階段模式 409 :過(guò)調(diào)階段模式
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置和控制方法做出 詳細(xì)說(shuō)明。 如圖1所示，本發(fā)明的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置，包括有接收EDFA輸入的 光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電探測(cè)二極管IOI，接收光電探測(cè)二極管101的信號(hào)的跨導(dǎo)電路
6102，將跨導(dǎo)電路102輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器103，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器103 轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字處理器104，將數(shù)字處理器104處理后的數(shù)字信號(hào) 轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器109，使數(shù)模轉(zhuǎn)換器109輸出的模擬信號(hào)產(chǎn)生光能量耦合進(jìn) 摻鉺光纖111的泵浦激光器110。所述的數(shù)字處理器104采用數(shù)字處理芯片，可采用DSP或 者FPGA芯片。 其工作過(guò)程具體如下EDFA的輸入信號(hào)光的部分能量進(jìn)入光電探測(cè)二極管101， 轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電路，例如跨導(dǎo)電路TIA 102轉(zhuǎn)換后，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器103，將模擬 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字采集值。模數(shù)轉(zhuǎn)換器103與數(shù)字處理芯片104相連接，在數(shù)字處理器中對(duì)數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理，最終將輸出結(jié)果傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換器109，并驅(qū)動(dòng)泵浦激光器IIO，產(chǎn)生光能量 耦合進(jìn)摻鉺光纖111，實(shí)現(xiàn)EDFA對(duì)輸入光信號(hào)的放大功能。而在數(shù)字處理器104中，可以將 算法流程分解為幾個(gè)工作模塊首先模數(shù)轉(zhuǎn)換器103的轉(zhuǎn)換結(jié)果按照先入先出機(jī)制依次推 入FIFO隊(duì)列(先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列)105中，F(xiàn)IFO隊(duì)列105中通過(guò)對(duì)不同時(shí)間點(diǎn)的采集值進(jìn) 行比較，判決輸入光強(qiáng)的變化幅度，從而進(jìn)入三個(gè)不同工作階段模式正常階段模式106， 預(yù)調(diào)階段模式107，過(guò)調(diào)階段模式108。根據(jù)正常階段模式106，預(yù)調(diào)階段模式107，過(guò)調(diào)階 段模式108這三種工作模式的狀態(tài)選擇控制泵浦電流值I,p，將其寫入數(shù)模轉(zhuǎn)換器109。
如圖2所示，本發(fā)明的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置，還可以是包括有接收EDFA 輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電探測(cè)二極管IOI，接收光電探測(cè)二極管101的信號(hào)的對(duì) 數(shù)運(yùn)放器402，將對(duì)數(shù)運(yùn)放器402輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器103，對(duì)模 數(shù)轉(zhuǎn)換器103轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字處理器104，將數(shù)字處理器104處理后 的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器109，使數(shù)模轉(zhuǎn)換器109輸出的模擬信號(hào)產(chǎn)生光 能量耦合進(jìn)摻鉺光纖111的泵浦激光器110。所述的數(shù)字處理器404采用數(shù)字處理芯片，可 采用DSP或者FPGA芯片。 其工作過(guò)程與圖l所示的裝置基本相同，不同之處在于當(dāng)光電探測(cè)二極管 (PD)101將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)后，進(jìn)入對(duì)數(shù)放大器(Log Amp)402，其反映的光強(qiáng)變化呈 對(duì)數(shù)關(guān)系，為保證光強(qiáng)判決的快速及準(zhǔn)確度，在數(shù)字處理器404中加入對(duì)數(shù)查找表405。具 體實(shí)現(xiàn)時(shí)可以利用對(duì)數(shù)關(guān)系來(lái)判決光強(qiáng)變化，而用查找表將對(duì)數(shù)關(guān)系快速轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性數(shù)據(jù) 計(jì)算輸出輸出Ipump。 圖3是FIFO隊(duì)列工作框圖，作為圖1框圖中數(shù)字處理器104的一個(gè)計(jì)算模塊，其 功能是實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)變化監(jiān)測(cè)和模式判決。當(dāng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器103將光強(qiáng)信號(hào)采樣值送入數(shù)字處理 芯片104后，按先入先出的原則依次推入深度為N的FIFO隊(duì)列中后，產(chǎn)生了 (Dn，Dn—p…， D》的數(shù)據(jù)序列，其中尾數(shù)據(jù)Dn205為最新的光強(qiáng)大小值，次尾數(shù)據(jù)Dn—^06為1個(gè)采樣周期 前的光強(qiáng)大小值，頭數(shù)據(jù)D^07為N-l個(gè)采樣周期前的光強(qiáng)大小值。在正常工作階段FIFO 工作方式203下，F(xiàn)IFO中的數(shù)據(jù)按先入先出的機(jī)制不斷更新；當(dāng)光強(qiáng)開始發(fā)生變化時(shí)，工作 方式發(fā)生改變，F(xiàn)IFO進(jìn)入預(yù)調(diào)階段和過(guò)調(diào)階段工作模式204，此時(shí)頭數(shù)據(jù)D口07被鎖定，僅 更新尾數(shù)據(jù)Dn205和次尾數(shù)據(jù)Dn—口06，相當(dāng)于將深度為N的隊(duì)列變化為深度為2。
如圖1所示，本發(fā)明所述的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的控制方法，包括有先進(jìn)先出 數(shù)據(jù)隊(duì)列105，正常階段模式106，預(yù)調(diào)階段模式107和過(guò)調(diào)階段模式108，具體工作過(guò)程是 如圖4所示由模數(shù)轉(zhuǎn)換器103轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)依次進(jìn)入先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列105，在隊(duì)列中 進(jìn)行光強(qiáng)變化的捕捉；首先在正常階段模式106下，先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列105的頭尾數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在變化大于一已設(shè)定的比例時(shí)，進(jìn)入預(yù)調(diào)階段模式107 ;此時(shí)鎖定先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì) 列105的頭數(shù)據(jù)，繼續(xù)進(jìn)行頭尾數(shù)據(jù)比較，在變化大于設(shè)定比例后，進(jìn)入過(guò)調(diào)階段模式108 ; 在過(guò)調(diào)階段模式108，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器109的輸出進(jìn)行預(yù)設(shè)或者超過(guò)正常比例的設(shè)置，最終使 EDFA的泵浦激光器110控制電流在光強(qiáng)突發(fā)變化時(shí)快速調(diào)整，從而抑制瞬態(tài)效果。
首先根據(jù)硬件模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的采樣頻率，選用適當(dāng)?shù)臅r(shí)間跨距建立一個(gè)深度 為N(N〉2)的先入先出隊(duì)列(FIFO)，實(shí)時(shí)比較隊(duì)列中的頭尾采樣數(shù)據(jù)(DpD》變化(其中 D工為最先進(jìn)入隊(duì)列的數(shù)據(jù)，而Dn為最新的數(shù)據(jù))，這一階段我們稱之為正常工作階段；
當(dāng)(DpD》變化大于設(shè)定的比例P工時(shí)，認(rèn)為光強(qiáng)開始處于變化趨勢(shì)，此時(shí)鎖定FIFO 中的第一位數(shù)據(jù)Dn僅更新最后兩位數(shù)據(jù)Dn和Dn—"相當(dāng)于深度為N的FIFO變化為深度為 2，同時(shí)比較(DpD》和(Dn—pD》這一階段我們稱之為預(yù)調(diào)階段。在這一階段認(rèn)為光強(qiáng)變化 為小幅變化，IpMP仍然按照正常的計(jì)算方式進(jìn)行，但可以對(duì)EDFA系統(tǒng)中的敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖 定，防止系統(tǒng)抖動(dòng)； 當(dāng)(DpD》變化大于設(shè)定的比例P2時(shí)，認(rèn)為光強(qiáng)開始處于跳變狀態(tài)，這一階段我們
稱之為過(guò)調(diào)階段。這一階段光強(qiáng)變化為劇烈變化，對(duì)Ip，實(shí)現(xiàn)非正常調(diào)節(jié)(502)，可以通過(guò)
預(yù)設(shè)或者放大比例的方式對(duì)泵浦電流實(shí)施過(guò)調(diào)，從而有效抑制過(guò)沖或欠沖的發(fā)生。 當(dāng)(Dn—pD》變化小于設(shè)定的比例&時(shí)，認(rèn)為光強(qiáng)趨于平穩(wěn)，此時(shí)FIFO返回正常狀態(tài)。 本發(fā)明的核心在于FIFO機(jī)制能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光強(qiáng)變化，并在光強(qiáng)變化時(shí)鎖定最先進(jìn) 入的數(shù)據(jù)，加大數(shù)據(jù)比較的時(shí)間跨度，從而有效的判決大幅度的光強(qiáng)變化。在實(shí)際的光電探 測(cè)二極管(PD)電流中，無(wú)論是線性變化的跨導(dǎo)電路(TIA)或者對(duì)數(shù)放大器(LOG AMP)，受其 帶寬的限制，光強(qiáng)的變化趨勢(shì)都會(huì)被減弱，特別是小信號(hào)的時(shí)候。采用本發(fā)明的計(jì)算和控制 方法，可以在現(xiàn)有的硬件水平下，極大的提高對(duì)光強(qiáng)變化的捕捉和預(yù)測(cè)，并通過(guò)IraP過(guò)調(diào)方 式，有效的抑制EDFA的瞬態(tài)效應(yīng)。 整個(gè)程序處理流程如圖4所示，首先是進(jìn)入數(shù)據(jù)采集模塊301，將采樣數(shù)據(jù)推入 FIFO隊(duì)列，數(shù)據(jù)更新的方式取決于工作模式。初始狀態(tài)為正常階段模式，所有數(shù)據(jù)均需要更 新；FIF0隊(duì)列的數(shù)據(jù)進(jìn)入比較模塊302，執(zhí)行ID。-D」與比例P工比較判決，當(dāng)變化大于設(shè)定 比例則進(jìn)入預(yù)調(diào)階段處理模塊303，否則返回最初的狀態(tài)；在303中，實(shí)施鎖定DJ勺操作，此 時(shí)FIFO的更新僅Dn和Dn—"由于該階段探測(cè)到光強(qiáng)小幅變化，可以對(duì)系統(tǒng)敏感部件，如可變 光衰減器VOA等實(shí)施鎖定或者其他操作；鎖定D工后繼續(xù)在一定時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)進(jìn)行ID。-D」與 比例P2比較判決模塊304，當(dāng)變化大于設(shè)定比例則進(jìn)入過(guò)調(diào)階段處理模塊305，否則重新返 回最初的狀態(tài)；305為過(guò)調(diào)階段處理模塊，具體實(shí)施按照預(yù)設(shè)的電流值或者放大比例的設(shè) 置IP P ;完成設(shè)置后進(jìn)入I Dn_Dn—工I與比例P3比較判決模塊306，該判決模塊判決光強(qiáng)變化是 否趨于平穩(wěn)，如果仍然在瞬間快速變化，則將設(shè)置值傳遞到數(shù)模轉(zhuǎn)換處理模塊307，否則返 回初始狀態(tài)。當(dāng)采用數(shù)據(jù)并行處理機(jī)制時(shí)，以上模塊都是同步運(yùn)行，已保證數(shù)據(jù)處理的及時(shí) 性。 在正常階段模式106下設(shè)計(jì)與系統(tǒng)要求相對(duì)應(yīng)的深度，比較頭尾數(shù)據(jù)來(lái)判決光強(qiáng) 變法幅度；當(dāng)進(jìn)入預(yù)調(diào)階段模式107后，鎖定尾數(shù)據(jù)，保證光強(qiáng)比較在一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)間跨度進(jìn) 行，并且不用擴(kuò)展先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列105的深度；當(dāng)進(jìn)入過(guò)調(diào)階段模式108后通過(guò)頭兩位數(shù) 據(jù)的變化來(lái)判決光強(qiáng)是否穩(wěn)定。
8
上述方法中是采用如下的計(jì)算公式進(jìn)行判斷
正常下輸出Ipump = Kx+B — (501)
過(guò)調(diào)下輸出:Ip卿=KXF(x)+B — (502)
判決條件1 : (Dn-D》/D! >— (503)
判決條件2 : (Dn-D》/D丄> P2 — (504)
判決條件3 : (Dn_Dn—》/Dn—! > P3 — (505) 其中式501為正常狀況下Ipufflp的計(jì)算公式，K為前饋比例因子，x為輸入光強(qiáng)量， B為偏差調(diào)節(jié)量；式502為過(guò)調(diào)下Ipufflp的計(jì)算公式，F(xiàn)(x)為對(duì)輸入光強(qiáng)量進(jìn)行放大或縮小 的函數(shù)，放大或縮小比例由系統(tǒng)要求配置；式503為判決條件l，D工和Dn分別為先進(jìn)先出數(shù) 據(jù)隊(duì)列105中第一位數(shù)據(jù)和最后一位數(shù)據(jù)，P1為可配置的比例；式504為判決條件2，P2為 可配置的比例；式505為判決條件3， Dn—工和Dn為先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列105中最后兩位數(shù)據(jù)， Ps為可配置的比例。 如圖2所示，本發(fā)明所述的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的控制方法，還可以是包括有 對(duì)數(shù)查找表105，先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列406，正常階段模式407，預(yù)調(diào)階段模式408和過(guò)調(diào)階段 模式409，具體工作過(guò)程是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器103轉(zhuǎn)換的對(duì)數(shù)關(guān)系的數(shù)字信號(hào)，先通過(guò)對(duì)數(shù)查 找表105后轉(zhuǎn)換為線性關(guān)系，然后，依次進(jìn)入先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列406，在隊(duì)列中進(jìn)行光強(qiáng)變 化的捕捉；首先在正常階段模式407下，先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列406的頭尾數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在變 化大于一已設(shè)定的比例時(shí)，進(jìn)入預(yù)調(diào)階段模式408 ;此時(shí)鎖定先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列406的頭數(shù) 據(jù)，繼續(xù)進(jìn)行頭尾數(shù)據(jù)比較，在變化大于設(shè)定比例后，進(jìn)入過(guò)調(diào)階段模式409 ;在過(guò)調(diào)階段 模式409，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器109的輸出進(jìn)行預(yù)設(shè)或者超過(guò)正常比例的設(shè)置，最終使EDFA的泵浦 激光器110控制電流在光強(qiáng)突發(fā)變化時(shí)快速調(diào)整，從而抑制瞬態(tài)效果。
在正常階段模式407下設(shè)計(jì)與系統(tǒng)要求相對(duì)應(yīng)的深度，比較頭尾數(shù)據(jù)來(lái)判決光強(qiáng) 變法幅度；當(dāng)進(jìn)入預(yù)調(diào)階段408后，鎖定尾數(shù)據(jù)，保證光強(qiáng)比較在一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)間跨度進(jìn)行， 并且不用擴(kuò)展先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列406的深度；當(dāng)進(jìn)入過(guò)調(diào)階段409后通過(guò)頭兩位數(shù)據(jù)的變 化來(lái)判決光強(qiáng)是否穩(wěn)定。 上述方法中是采用如下的計(jì)算公式進(jìn)行判斷
正常下輸出:Ip卿=Kx+B — (501)
過(guò)調(diào)下輸出:Ip卿=KXF(x)+B — (502)
判決條件1 : (Dn-D》/D！ > P！ — (503)
判決條件2 : (Dn-D》/D！ > P2 — (504)
判決條件3 : (Dn_Dn—》/Dn—! > P3 — (505) 其中式501為正常狀況下Ipufflp的計(jì)算公式，K為前饋比例因子，x為輸入光強(qiáng)量， B為偏差調(diào)節(jié)量；式502為過(guò)調(diào)下Ipufflp的計(jì)算公式，F(xiàn)(x)為對(duì)輸入光強(qiáng)量進(jìn)行放大或縮小 的函數(shù)，放大或縮小比例由系統(tǒng)要求配置；式503為判決條件l，D工和Dn分別為先進(jìn)先出數(shù) 據(jù)隊(duì)列105中第一位數(shù)據(jù)和最后一位數(shù)據(jù)，P工為可配置的比例；式504為判決條件2，P2為 可配置的比例；式505為判決條件3， Dn—工和Dn為先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列105中最后兩位數(shù)據(jù)， Ps為可配置的比例。
權(quán)利要求
一種抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置，其特征在于，包括有接收EDFA輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電探測(cè)二極管(101)，接收光電探測(cè)二極管(101)的信號(hào)的跨導(dǎo)電路(102)，將跨導(dǎo)電路(102)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(103)，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(103)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字處理器(104)，將數(shù)字處理器(104)處理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(109)，使數(shù)模轉(zhuǎn)換器(109)輸出的模擬信號(hào)產(chǎn)生光能量耦合進(jìn)摻鉺光纖(111)的泵浦激光器(110)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置，其特征在于，所述的數(shù)字處理 器(104)采用數(shù)字處理芯片。
3. —種抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置，其特征在于，包括有接收EDFA輸入的光信號(hào) 轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電探測(cè)二極管(IOI)，接收光電探測(cè)二極管(101)的信號(hào)的對(duì)數(shù)運(yùn)放器 (402)，將對(duì)數(shù)運(yùn)放器(402)輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(103)，對(duì)模數(shù) 轉(zhuǎn)換器(103)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的數(shù)字處理器(104)，將數(shù)字處理器(104)處 理后的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(109)，使數(shù)模轉(zhuǎn)換器(109)輸出的模擬信 號(hào)產(chǎn)生光能量耦合進(jìn)摻鉺光纖(111)的泵浦激光器(110)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置，其特征在于，所述的數(shù)字處理 器(404)采用數(shù)字處理芯片。
5. —種用于權(quán)利要求1所述的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置中的控制方法，其特征在 于，包括有先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)，正常階段模式(106)，預(yù)調(diào)階段模式(107)和過(guò)調(diào)階 段模式(108)，具體工作過(guò)程是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(103)轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)依次進(jìn)入先進(jìn)先出 數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)，在隊(duì)列中進(jìn)行光強(qiáng)變化的捕捉；首先在正常階段模式(106)下，先進(jìn)先出 數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)的頭尾數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在變化大于一已設(shè)定的比例時(shí)，進(jìn)入預(yù)調(diào)階段模式 (107);此時(shí)鎖定先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)的頭數(shù)據(jù)，繼續(xù)進(jìn)行頭尾數(shù)據(jù)比較，在變化大于 設(shè)定比例后，進(jìn)入過(guò)調(diào)階段模式(108);在過(guò)調(diào)階段模式(108)，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(109)的輸出 進(jìn)行預(yù)設(shè)或者超過(guò)正常比例的設(shè)置，最終使EDFA的泵浦激光器(110)控制電流在光強(qiáng)突發(fā) 變化時(shí)快速調(diào)整，從而抑制瞬態(tài)效果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的控制方法，其特征在于，在正常階段 模式(106)下設(shè)計(jì)與系統(tǒng)要求相對(duì)應(yīng)的深度，比較頭尾數(shù)據(jù)來(lái)判決光強(qiáng)變法幅度；當(dāng)進(jìn)入 預(yù)調(diào)階段模式(107)后，鎖定尾數(shù)據(jù)，保證光強(qiáng)比較在一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)間跨度進(jìn)行，并且不用擴(kuò) 展先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)的深度；當(dāng)進(jìn)入過(guò)調(diào)階段模式(108)后通過(guò)頭兩位數(shù)據(jù)的變化 來(lái)判決光強(qiáng)是否穩(wěn)定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的控制方法，其特征在于，方法中是采 用如下的計(jì)算公式進(jìn)行判斷正常下輸出<formula>formula see original document page 2</formula> 過(guò)調(diào)下輸出<formula>formula see original document page 2</formula>判決條件1 : <formula>formula see original document page 2</formula>判決條件2 :<formula>formula see original document page 2</formula> 判決條件3 : <formula>formula see original document page 2</formula>其中式(501)為正常狀況下IPMP的計(jì)算公式，K為前饋比例因子，x為輸入光強(qiáng)量，B 為偏差調(diào)節(jié)量；式(502)為過(guò)調(diào)下Ipufflp的計(jì)算公式，F(xiàn)(x)為對(duì)輸入光強(qiáng)量進(jìn)行放大或縮小的函數(shù)，放大或縮小比例由系統(tǒng)要求配置；式(503)為判決條件1，D工和Dn分別為先進(jìn)先出 數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)中第一位數(shù)據(jù)和最后一位數(shù)據(jù)，P工為可配置的比例；式(504)為判決條件 2， P2為可配置的比例；式(505)為判決條件3， Dn—^PDn為先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)中最 后兩位數(shù)據(jù)，P3為可配置的比例。
8. —種用于權(quán)利要求3所述的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置中的控制方法，其特征在 于，包括有對(duì)數(shù)查找表(105)，先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(406)，正常階段模式(407)，預(yù)調(diào)階段模 式(408)和過(guò)調(diào)階段模式(409)，具體工作過(guò)程是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(103)轉(zhuǎn)換的對(duì)數(shù)關(guān)系的 數(shù)字信號(hào)，先通過(guò)對(duì)數(shù)查找表(105)后轉(zhuǎn)換為線性關(guān)系，然后，依次進(jìn)入先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列 (406)，在隊(duì)列中進(jìn)行光強(qiáng)變化的捕捉；首先在正常階段模式(407)下，先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列 (406)的頭尾數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在變化大于一已設(shè)定的比例時(shí)，進(jìn)入預(yù)調(diào)階段模式(408);此 時(shí)鎖定先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(406)的頭數(shù)據(jù)，繼續(xù)進(jìn)行頭尾數(shù)據(jù)比較，在變化大于設(shè)定比例 后，進(jìn)入過(guò)調(diào)階段模式(409);在過(guò)調(diào)階段模式(409)，對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(109)的輸出進(jìn)行預(yù)設(shè) 或者超過(guò)正常比例的設(shè)置，最終使EDFA的泵浦激光器(110)控制電流在光強(qiáng)突發(fā)變化時(shí)快 速調(diào)整，從而抑制瞬態(tài)效果。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的控制方法，其特征在于，在正常階段 模式(407)下設(shè)計(jì)與系統(tǒng)要求相對(duì)應(yīng)的深度，比較頭尾數(shù)據(jù)來(lái)判決光強(qiáng)變法幅度；當(dāng)進(jìn)入 預(yù)調(diào)階段(408)后，鎖定尾數(shù)據(jù)，保證光強(qiáng)比較在一個(gè)長(zhǎng)的時(shí)間跨度進(jìn)行，并且不用擴(kuò)展先 進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(406)的深度；當(dāng)進(jìn)入過(guò)調(diào)階段(409)后通過(guò)頭兩位數(shù)據(jù)的變化來(lái)判決光 強(qiáng)是否穩(wěn)定。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的控制方法，其特征在于，方法中是采 用如下的計(jì)算公式進(jìn)行判斷正常下輸出I,p = Kx+B — (501) 過(guò)調(diào)下輸出I,p = KXF(x)+B — (502) 判決條件1 : (Dn-D》/D丄> P丄一(503) 判決條件2 : (Dn-D》/D丄> P2 — (504) 判決條件3 : (Dn-Dn—》/Dn—! > P3 — (505)其中式(501)為正常狀況下IPMP的計(jì)算公式，K為前饋比例因子，x為輸入光強(qiáng)量，B 為偏差調(diào)節(jié)量；式(502)為過(guò)調(diào)下Ipufflp的計(jì)算公式，F(xiàn)(x)為對(duì)輸入光強(qiáng)量進(jìn)行放大或縮小 的函數(shù)，放大或縮小比例由系統(tǒng)要求配置；式(503)為判決條件1，D工和Dn分別為先進(jìn)先出 數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)中第一位數(shù)據(jù)和最后一位數(shù)據(jù)，P工為可配置的比例；式(504)為判決條件 2， P2為可配置的比例；式(505)為判決條件3， Dn—^PDn為先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列(105)中最 后兩位數(shù)據(jù)，P3為可配置的比例。
全文摘要
本發(fā)明公開一種抑制EDFA中瞬態(tài)效應(yīng)的裝置和控制方法，裝置有依次相連的接收EDFA輸入的光信號(hào)的光電探測(cè)二極管、跨導(dǎo)電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器的泵浦激光器。方法是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)依次進(jìn)入先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列進(jìn)行光強(qiáng)變化的捕捉；首先在正常階段模式下，先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列的頭尾數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在變化大于一已設(shè)定的比例時(shí)，進(jìn)入預(yù)調(diào)階段模式；此時(shí)鎖定先進(jìn)先出數(shù)據(jù)隊(duì)列的頭數(shù)據(jù)，繼續(xù)進(jìn)行頭尾數(shù)據(jù)比較，在變化大于設(shè)定比例后，進(jìn)入過(guò)調(diào)階段模式；最終使EDFA的泵浦激光器控制電流在光強(qiáng)突發(fā)變化時(shí)快速調(diào)整，從而抑制瞬態(tài)效果。本發(fā)明可以對(duì)不同型號(hào)，不同需求的EDFA在硬件不變的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整，提高了生產(chǎn)效率及靈活度。
文檔編號(hào)H04B10/17GK101729186SQ20091022898
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者何俊, 印新達(dá), 李春雨, 江毅, 龍浩 申請(qǐng)人:武漢光迅科技股份有限公司