一种控制方法及光纤放大器
阅读说明：本技术 一种控制方法及光纤放大器 (Control method and optical fiber amplifier ) 是由 陶金涛 付成鹏 曾冰梅 范景洋 张皓 程丽晶 余春平 乐孟辉 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明实施例公开了一种控制方法和光纤放大器,所述光纤放大器用于执行所述控制方法,所述方法包括：基于第一补偿增益对目标增益进行初始修正,得到初始修正后的目标增益；当所述泵浦激光器的实际功率达到基于所述初始修正后的目标增益确定的目标功率时,基于第一信号光功率和第二信号光功率,计算得到第二补偿增益和第一补偿斜率；根据所述第二补偿增益对所述初始修正后的目标增益进行再次修正,得到修正后的目标增益；以及根据所述第一补偿斜率修正目标斜率,得到修正后的目标斜率。通过本方案可以对光纤放大器的增益、斜率提供高精度的控制。(The embodiment of the invention discloses a control method and an optical fiber amplifier, wherein the optical fiber amplifier is used for executing the control method and comprises the following steps: performing initial correction on the target gain based on the first compensation gain to obtain the target gain after the initial correction; when the actual power of the pump laser reaches the target power determined based on the initially corrected target gain, calculating to obtain a second compensation gain and a first compensation slope based on the first signal light power and the second signal light power; correcting the target gain after the initial correction again according to the second compensation gain to obtain a corrected target gain; and correcting the target slope according to the first compensation slope to obtain a corrected target slope. The scheme can provide high-precision control for the gain and the slope of the optical fiber amplifier.)
技术领域
本发明涉及通信系统载波领域，尤其涉及一种控制方法及光纤放大器。
背景技术
增加通信系统中载波的带宽范围，是提升通信系统数据容量的一种有效方法。C+L波段通信系统相较于C波段系统，在发射机速率不变的情况下，系统容量即可提升一倍左右。为配合C+L波段高速通信系统的传输，对提供中继放大的放大器选择提出了较高的要求。
现有的拉曼光纤放大器，在当前的C波段或L波段拉曼控制系统中，各个泵浦激光器之间均通过比例关系来控制。但在超宽带的C+L波段系统中，泵浦波长分布比单纯的C波段或L波段要宽很多，泵浦激光器之间的拉曼效应明显。短波长泵浦激光器有很大部分的能量会转给长波长的泵浦激光器，因此，泵浦激光器之间的比例关系将不线性，用比例控制各个泵浦激光器功率的方法将不再适用，从而对拉曼光纤放大器的增益和斜率的高精确控制又遇到了难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种控制方法和光纤放大器，能够对光纤放大器的增益、斜率在较大的可调范围内提供高精度的控制，并能准确上报未放大的源信号光的功率、当前增益及斜率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种控制方法，所述方法包括：
基于第一补偿增益对目标增益进行初始修正，得到初始修正后的目标增益；
当所述泵浦激光器的实际功率达到基于所述初始修正后的目标增益确定的目标功率时，基于第一信号光功率和第二信号光功率，计算得到第二补偿增益和第一补偿斜率；其中，所述第二信号光功率为所述泵浦激光器的所述实际功率达到所述目标功率时的信号光功率；所述第一信号光功率为泵浦激光器关闭时的信号光功率；
根据所述第二补偿增益对所述初始修正后的目标增益进行再次修正，得到修正后的目标增益；以及根据所述第一补偿斜率修正目标斜率，得到修正后的目标斜率。
在上述的方案中，所述方法还包括：
将第一预设斜率分别与第一预设增益和第二预设增益进行计算，得到相应的第一实际增益和第二实际增益；
基于所述第一实际增益、所述第二实际增益、所述第一预设增益和所述第二预设增益，计算得到所述第一补偿增益。
在上述方案中，所述方法还包括：
根据所述初始修正后的目标增益和所述目标斜率计算所述泵浦激光器的目标功率。
在上述方案中，所述基于所述第一信号光功率和所述第二信号光功率，计算得到第二补偿增益和第一补偿斜率之前，还包括：
获取增益控制监控信道功率；
基于所述增益控制监控信道功率，计算主光路的信号光噪声功率，得到主光路信号光噪声功率；以及，基于所述增益控制监控信道功率计算实际增益。
在上述方案中，所述基于所述第一信号光功率和所述第二信号光功率，计算得到第二补偿增益和第一补偿斜率，包括：
基于所述第二信号光功率、所述主光路信号光噪声功率以及所述实际增益，计算得到经过所述泵浦激光器的信号光中未被放大的信号光的功率，得到未放大源信号光功率；
基于所述第一信号光功率和所述未放大源信号光功率，计算得到所述第二补偿增益；
基于所述第二补偿增益计算得到所述第一补偿斜率。
本发明实施例还提供一种光纤放大器，所述光纤放大器包括：控制器、泵浦激光器、第一光电二极管；其中，
所述控制器，用于基于第一补偿增益对目标增益进行初始修正，得到初始修正后的目标增益；当所述泵浦激光器的实际功率达到基于所述初始修正后的目标增益确定的目标功率时，基于第一信号光功率和第二信号光功率，计算得到第二补偿增益和第一补偿斜率；根据所述第二补偿增益对所述初始修正后的目标增益进行再次修正，得到修正后的目标增益；以及根据所述第一补偿斜率修正目标斜率，得到修正后的目标斜率；
所述泵浦激光器，用于根据所述控制器的控制调节所述实际功率；
所述第一光电二极管，用于探测所述泵浦激光器关闭时的所述第一信号光功率，以及所述泵浦激光器的所述实际功率达到所述目标功率时的第二信号光功率。
在上述方案中，所述控制器，还用于将第一预设斜率分别与第一预设增益和第二预设增益进行计算，得到相应的第一实际增益和第二实际增益；基于所述第一实际增益、所述第二实际增益，以及所述第一预设增益和所述第二预设增益，计算得到所述第一补偿增益。
在上述方案中，所述控制器，还用于根据所述初始修正后的目标增益和所述目标斜率计算所述泵浦激光器的目标功率。
在上述方案中，所述光纤放大器，还包括：
第二光电二极管，用于探测增益控制监控信道功率；
所述控制器，还用于接收第二光电二极管探测的增益控制监控信道功率，基于所述增益控制监控信道功率计算主光路上信号光噪声功率，得到主光路信号光噪声功率；以及，基于所述增益控制监控信道功率计算实际增益。
在上述方案中，所述控制器，还用于基于所述第二信号光功率、所述主光路信号光噪声功率以及所述实际增益，计算得到经过所述泵浦激光器的信号光中未被放大的信号光的功率，得到未放大源信号光功率；基于所述第一信号光功率和所述未放大源信号光功率，计算得到所述第二补偿增益；基于所述第二补偿增益计算得到所述第一补偿斜率。
本发明实施例所提供的控制方法和光纤放大器，通过用第一补偿增益修正目标增益，得到初始修正的目标增益；再通过信号光在泵浦激光器关闭时读取的第一信号光功率与经过泵浦激光器放大后读取的第二信号光功率进行计算，得到第二补偿增益和第一补偿斜率；利用所述第二补偿增益和第一补偿斜率修正初始修正的目标增益和目标斜率，能对光纤放大器的增益和斜率提供高精度的控制。
附图说明
图1为本发明实施例提供一种控制方法的实现流程示意图；
图2a-2c为本发明实施例中拉曼光纤放大器对C+L波段信号光进行放大后的示意图；
图3为本发明实施例提供一种光纤放大器的结构示意图；
图4为本发明实施例提供一种光纤放大器结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种控制方法，应用于光纤放大器；图1为本发明实施例提供一种控制方法的实现流程示意图，如图1所示，所述方法包括：
S101：基于第一补偿增益对目标增益进行初始修正，得到初始修正后的目标增益；
S102：当所述泵浦激光器的实际功率达到基于所述初始修正后的目标增益确定的目标功率时，基于第一信号光功率和第二信号光功率，计算得到第二补偿增益和第一补偿斜率；其中，所述第二信号光功率为所述泵浦激光器的所述实际功率达到所述目标功率时的信号光功率；所述第一信号光功率为泵浦激光器关闭时的信号光功率；
S103：根据所述第二补偿增益对所述初始修正后的目标增益进行再次修正，得到修正后的目标增益；以及根据所述第一补偿斜率修正目标斜率，得到修正后的目标斜率。
需要说明的是，本发明中的光纤放大器为拉曼光纤放大器。
光纤放大器会因放置环境不同造成差异，比如分别将其放置在室内和室外时，光纤放大器会因光线、温度、湿度等原因导致增益不同，存在偏差，所述第一补偿增益就是针对这种偏差所做的补偿。对此，需要先得到第一补偿增益。
将第一预设斜率分别与第一预设增益和第二预设增益进行计算，得到相应的第一实际增益和第二实际增益；基于所述第一实际增益、所述第二实际增益、所述第一预设增益和所述第二预设增益，计算得到所述第一补偿增益。
为了计算得到第一补偿增益，需要先在本发明实施例提供的光纤放大器的控制器中设置好第一预设增益Gainoffset_set1，第二预设增益Gainoffset_set2，以及第一预设斜率Tilt，此时令Tilt＝0。
基于第一预设增益Gainoffset_set1和第一预设斜率Tilt，通过前馈公式(1)计算各泵浦激光器的第一目标功率。
P(n)*PL＝k1(n)*G2+k2(n)*G+k3(n)*T2+k4(n)*T+b (1)
其中，n为正整数，P(n)表示第n个泵浦激光器的第一目标功率，k1(n)，k2(n)，k3(n)，k4(n)，b为各个泵浦激光器的定标参数，是预先写入各泵浦激光器存储器的值。
上述泵浦激光器的个数可以为1个或多个，最好是4个及以上，这样可以满足增益的平坦。当本发明实施例中泵浦激光器的数量为5时，可以利用上述公式计算(1)计算这5个泵浦激光器的第一目标功率。
PL表示放大器模块的输出跳线和传输光纤连接损耗，或实际传输光纤和定标光纤相比换算成的连接损耗，针对单模光纤，通过PL＝0.25*Distance+0.5*n计算得到；针对多模光纤，通过PL＝0.36*Distance+0.5*n计算得到，其中，Distance表示总公里数，Distance表示活动链接器的个数。
由于每一个泵浦激光器的定标参数不同，因此，通过上述公式(1)计算得到的各泵浦激光器的第一目标功率是不一样的。结合图3，当n＝5时，5个泵浦激光器对应的第一目标功率是不一样。
当计算出各泵浦激光器的第一目标功率后，光纤放大器的控制器通过控制所述这些泵浦激光器的电流，使所有泵浦激光器的第一实际功率达到各自相应的第一目标功率，即，使得每一个泵浦激光器的第一实际功率等于第一目标功率。
本发明实施例中使用的增益控制监控信道的个数与信号光的波段宽窄有关，如果信号光波段较窄，则使用一个增益控制监控信道带宽即可。示例性的，本申请实施例考虑C+L波段超宽的光谱范围，选择了两个增益控制监控信道的带宽，其中的监控信号是信号光波长之外的波长，其功率不受信号光有无及增减的影响，全部由拉曼放大效应自发辐射放大(ASE)产生；所述两个增益控制监控信道的带宽，一个位于小于C波段最短波长的短波处，一个位于大于L波段最长波长的长波处。
当各个泵浦激光器的第一实际功率达到第一目标功率后，通过上述两个增益控制监控信道中的任何一个增益控制监控信道的光电二极管读取增益控制监控信道功率PASE(1)，带入公式(2)，计算上述读取的增益控制监控信道的功率PASE(1)对应下的第一实际增益Goffset(1)。
PASE＝kASE1*G2+kASE2*G+kASE3*T2+kASE4*T+bASE (2)
其中，kASE1，kASE2，kASE3，kASE4，bASE这些参数在模块出厂时通过定标得到并写入储存器中，此时的T仍然为Tilt＝0。
基于第二预设增益Gainoffset_set2和第一预设斜率Tilt，通过前馈公式(1)计算各泵浦激光器的第二目标功率。
然后，光纤放大器的控制器通过控制所有泵浦激光器的电流，使这些泵浦激光器的第二实际功率达到第二目标功率，即，使得每一个泵浦激光器的第二实际功率等于第二目标功率。
当各个泵浦激光器的第二实际功率达到第二目标功率后，通过任何一个增益控制监控信道的光电二极管读取增益控制监控信道功率PASE(2)，带入公式(2)，计算此时的第二实际增益Goffset(2)。
通过公式(3)计算得到Goffset，此时的值就是第一补偿增益Goffset。
同时，可以依据两次读取的PASE(1)和PASE(2)通过公式(4)计算光纤放大器的实际斜率Tilt。
其中，ktilt是通过定标得到。
用第一补偿增益Goffset修正客户需要达到的目标增益Gset，使得初始修正后的目标增益为Gset+Goffset。
根据所述初始修正后的目标增益和所述目标斜率计算所述泵浦激光器的目标功率。
将此初始修正后的目标增益Gset+Goffset和客户需要达到的目标斜率Tset带入公式(1)中，计算得到各个泵浦激光器的目标功率，此时光纤放大器的控制器通过控制各泵浦激光器的电流，使这些泵浦激光器的实际功率达到目标功率，即，使得每一个泵浦激光器的实际功率等于目标功率。
公式(1)可以作为本发明实施例的前馈公式，将目标增益和目标斜率带入计算，算出各个泵浦激光器的目标功率，这是一个理论值，可理解为当各泵浦激光器的实际功率达到这个目标功率时，其实际增益和实际斜率应该与目标增益和目标斜率是一样的；但是由于类似环境原因导致的误差，在控制各个泵浦激光器的实际功率达到目标功率后，得到的实际增益和实际斜率与目标增益和目标斜率是有差距的，但是已经很接近了。因此，公式(1)的作用就是能让操作者知道应该将各个泵浦激光器的功率调整到哪个数值，此时的增益更加接近目标增益，简化了操作者为达到目标增益和目标斜率而一步一步试探性调整泵浦激光器功率的过程，有快捷高效的效果。
获取增益控制监控信道功率；基于所述增益控制监控信道功率，计算主光路的信号光噪声功率，得到主光路信号光噪声功率；以及，基于所述增益控制监控信道功率计算实际增益。
当所述泵浦激光器的实际功率等于目标功率时，通过任何一个增益控制监控信道上的第二光电二极管探测增益控制监控信道功率PASE，带入公式(2)，计算此时的实际增益Gcal。
带入公式(5)计算主光路上的信号光的噪声功率PASE_Inband。
其中，kASE_Inband1，kASE_Inband2，bASE_Inband为在模块出厂时通过定标得到并写入储存器中的参数。
由于拉曼放大效应存在自发辐射放大，因此，在信号光通过拉曼光纤放大器放大后，会在主光路上产生噪声信号，即PASE_Inband，公式(5)可根据增益控制监控信道功率计算出主光路上的噪声功率。
基于所述第二信号光功率、所述主光路信号光噪声功率以及所述实际增益，计算得到经过所述泵浦激光器的信号光中未被放大的信号光的功率，得到未放大源信号光功率；基于所述第一信号光功率和所述未放大源信号光功率，计算得到所述第二补偿增益；基于所述第二补偿增益计算得到所述第一补偿斜率。
通过公式(6)可以得到经过拉曼光纤放大器的未放大源信号光功率Pinu。
Pinu＝Pout-PASE_Inband-Gcal (6)
由于通过光电二极管无法直接探测到一个干净的、没有任何噪声的放大后的信号光功率Pout，因此，本发明中将直接探测到的信号光功率减去主光路上的噪声功率PASE_Inband，再减去经过光纤放大器放大后的信号光的增益Gcal，即可得到未放大的源信号光功率Pinu。
本发明实施例在泵浦激光器关闭时，将信号光射向拉曼光纤放大器，由第一光电二极管探测此时信号光的功率，即为没有被放大的第一信号光功率，也就是泵浦激光器关闭时的信号光功率，以此为输入功率。
通过对比泵浦激光器关闭时信号光的输入功率与未放大的源信号光的功率之间的关系即公式(7)，计算得出此时第二补偿增益Gcomp。
根据此时得到的Gcomp，通过公式(8)计算第一补偿斜率Tcomp。
Tcomp＝kcomp*Gcomp (8)
利用第二补偿增益修正原始修正后的目标增益，即修正后的目标增益为Gset+Goffset+Gcomp，修正后的目标斜率为Tset+Tcomp，将修正后的目标增益和目标斜率带入公式(1)，计算此时的修正后目标功率，并控制所述泵浦激光器的实际功率达到此修正后的目标功率，整个反馈过程结束，此时光纤放大器的实际增益和实际斜率即为客户最初期望达到的目标增益Gset和目标斜率Tset。
由于拉曼放大效应的特殊性质，无法像掺铒光纤放大器那样在同一时刻探测到信号光未放大时的输入功率和放大后的输出功率，没有办法一直根据输入功率、输出功率以及实时增益之间的关系确定光纤放大器是否稳定。因此，本发明实施例通过在泵浦激光器关闭时，将信号光射向拉曼光纤放大器，由第一光电二极管探测此时信号光的功率，即第一信号光功率，可看作输入功率Pin；打开泵浦激光器，将信号光经过拉曼光纤放大器以后，通过第一光电二极管探测此时信号光的功率，即第二信号光功率Pout，而此时的第二信号光功率是带有噪音的信号光功率，需要先减掉该主光路上、也就是带内的噪音信号光功率，再减掉信号光实际的增益，得到的才是未放大的源信号光的功率，可看为输出功率Pinu。
值得一提的是，第二信号光功率除了主光路上即带内噪音之外，还有带外噪音，也就是增益控制监控信道上的噪音，但是由于带外噪音相对于带内噪音很小，可忽略不计，故上述公式的第二信号光功率Pout只减去了带内噪音功率。
正常情况下，信号光射向光纤放大器时，第一光电二极管可以测到第二信号光功率，但是当信号光不再射向光纤放大器时，泵浦激光器本身会因为判断不出光源已断，而继续打开。通过公式(6)计算Pinu的值，当Pinu＝0时，可判断信号光已断，此时处于无光状态，泵浦激光器可以关闭，即Pinu＝0还可以作为无光关泵的信号。
图2a-2c为本发明实施例中拉曼光纤放大器对C+L波段信号光进行放大后的示意图，可以看出，在相同的初始增益下，斜率大于0时，增益会越变越大；斜率小于0时，增益会越变越小；斜率等于0时，增益会维持在相对稳定的状态。
本发明实施例所提供的控制方法，通过用第一补偿增益修正目标增益，得到初始修正的目标增益；再通过信号光在泵浦激光器关闭时读取的第一信号光功率与经过泵浦激光器放大后读取的第二信号光功率进行计算，得到第二补偿增益和第一补偿斜率；利用所述第二补偿增益和第一补偿斜率修正初始修正的目标增益和目标斜率，从而能对光纤放大器的增益和斜率提供高精度的控制。
参见图3，示出了光纤放大器的结构。具体包括由5个泵浦激光器组成的泵浦激光器组1，合波+消偏波分复用器2，泵浦/信号合波波分复用器3，信号光分离波分复用器4，分光耦合器5，增益控制监控信道分离波分复用器6，第二光电二极管7，第二光电二极管8，第一光电二极管9以及控制器10。
一般C+L波段的范围为1530nm～1610nm，拉曼放大效应的最大增益频率在离泵浦激光器波长约13.2THz的波段，即一般在1420nm～1500nm之间选择泵浦激光器的波长。提供至少4个泵浦激光器，以保证光纤放大器增益的平坦。本发明实施例中提供5个泵浦激光器。
增益控制监控信道中的信号光全部由拉曼放大效应的自发辐射放大产生，这些信号光的波长是将要被放大的信号光波长之外的波长，其功率不受信号光有无及增减的影响。选择增益控制监控信道的个数与信号光波段带宽有关，当信号光的波段带宽较窄时，只使用一个增益控制监控信道即可。示例性的，考虑C+L波段超宽的光谱范围，此处一般选择两个增益控制监控信道的带宽，一个位于小于C波段最短波长的短波处，一个位于大于L波段最长波长的长波处。泵浦/信号合波后的波在经过信号光分离波分复用器4后，增益控制监控信道上的信号从主光路虑下来，经过增益控制监控信道分离波分复用器6分成两个波长的不同的增益控制监控信道，每个增益控制监控信道上都有一个第二光电二极管，主光路上有一个第一光电二极管。
如图4所示，本发明实施例提供的一种光纤放大器包括：控制器31、泵浦激光器32、第一光电二极管33；其中，
所述控制器31，用于基于第一补偿增益对目标增益进行初始修正，得到初始修正后的目标增益；当所述泵浦激光器32的实际功率达到基于所述初始修正后的目标增益确定的目标功率时，基于第一光信号功率和第二光信号功率，计算得到第二补偿增益和第一补偿斜率；根据所述第二补偿增益对所述初始修正后的目标增益进行再次修正，得到修正后的目标增益；以及根据所述第一补偿斜率修正目标斜率，得到修正后的目标斜率；
所述泵浦激光器32，用于根据所述控制器31的控制调节所述实际功率；
所述第一光电二极管33，用于探测所述泵浦激光器32关闭时的所述第一光信号功率，以及所述泵浦激光器32的所述实际功率达到所述目标功率时的第二光信号功率。
所述第一补偿增益为针对不同环境确定的增益补偿。
本发明实施例提供的光纤放大器的控制器31，还用于将第一预设斜率分别与第一预设增益和第二预设增益进行计算，得到相应的第一实际增益和第二实际增益；基于所述第一实际增益、所述第二实际增益，以及所述第一预设增益和所述第二预设增益，计算得到所述第一补偿增益。
具体为：先在本发明实施例提供的光纤放大器的控制器31中设置好第一预设增益Gainoffset_set1，第二预设增益Gainoffset_set2，以及第一预设斜率Tilt，此时令Tilt＝0。
基于第一预设增益Gainoffset_set1和第一预设斜率Tilt，通过前馈公式(1)计算泵浦激光器32的第一目标功率。当计算出泵浦激光器32的第一目标功率后，光纤放大器的控制器31通过控制泵浦激光器32的电流，使泵浦激光器32的第一实际功率达到第一目标功率，即，使得每一个泵浦激光器32的第一实际功率等于第一目标功率。此时，通过上述两个增益控制监控信道中任何一个增益控制监控信道的光电二极管读取增益控制监控信道功率PASE(1)，带入公式(2)，计算在此读取的增益控制监控信道的功率前提下的第一实际增益Goffset(1)。
基于第二预设增益Gainoffset_set2和第一预设斜率Tilt，通过前馈公式(1)计算泵浦激光器32的第二目标功率。
当计算出泵浦激光器32的第二目标功率后，光纤放大器的控制器31通过控制所述泵浦激光器32的电流，使所述泵浦激光器32的第二实际功率达到第二目标功率，即，使得每一个泵浦激光器32的第二实际功率等于第二目标功率。
当各个泵浦激光器32的第二实际功率达到第二目标功率后，通过任何一个增益控制监控信道的光电二极管读取增益控制监控信道功率PASE(2)，带入公式(2)，计算此时的第二实际增益Goffset(2)。
通过公式(3)计算得到第一补偿增益Goffset。同时，可以依据两次读取的PASE(1)和PASE(2)通过公式(4)计算光纤放大器的实际斜率Tilt。
用第一补偿增益Goffset修正客户需要达到的目标增益Gset，使得初始修正后的目标增益为Gset+Goffset。
本发明实施例提供的光纤放大器的控制器31，还用于根据所述初始修正后的目标增益和所述目标斜率计算所述泵浦激光器32的目标功率。
将此初始修正后的目标增益Gset+Goffset和客户需要达到的目标斜率Tset带入公式(1)中，计算得到各个泵浦激光器32的目标功率，此时光纤放大器的控制器31通过控制所述泵浦激光器32的电流，使所述泵浦激光器32的实际功率达到目标功率，即，使得每一个泵浦激光器32的实际功率等于目标功率。
公式(1)可以作为本发明实施例的前馈公式，将目标增益和目标斜率带入计算，算出各个泵浦激光器32的目标功率，这是一个理论值，可理解为当各泵浦激光器32的实际功率达到这个目标功率时，其实际增益和实际斜率应该与目标增益和目标斜率是一样的；但是由于类似环境原因导致的误差，在控制各个泵浦激光器32的实际功率达到目标功率后，得到的实际增益和实际斜率与目标增益和目标斜率是有差距的，但是已经很接近了。因此，公式(1)的作用就是能让操作者知道应该将各个泵浦激光器32的功率调整到哪个数值，此时的增益更加接近目标增益，简化了操作者为达到目标增益和目标斜率而一步一步试探性调整泵浦激光器32功率的过程，有快捷高效的效果。
本发明实施例提供的光纤放大器还包括：第二光电二极管34，用于探测增益控制监控信道功率；
所述控制器31，还用于接收第二光电二极管34探测的增益控制监控信道功率，基于所述增益控制监控信道功率计算主光路上光信号噪声功率，得到主光路光信号噪声功率；以及，基于所述增益控制监控信道功率计算实际增益。
当所述泵浦激光器32的实际功率等于目标功率时，通过任何一个增益控制监控信道上的第二光电二极管34探测增益控制监控信道功率PASE，带入公式(2)，计算此时的实际增益Gcal。
带入公式(5)计算主光路上的信号光的噪声功率PASE_Inband。
由于拉曼放大效应存在自发辐射放大，因此，在信号光通过拉曼光纤放大器放大后，会在主光路上产生噪声信号，即PASE_Inband，公式(5)可根据增益控制监控信道功率计算出主光路上的噪声功率。
基于所述第二信号光功率、所述主光路信号光噪声功率以及所述实际增益，计算得到经过所述泵浦激光器32的信号光中未被放大的信号光的功率，得到未放大源信号光功率；基于所述第一信号光功率和所述未放大源信号光功率，计算得到所述第二补偿增益；基于所述第二补偿增益计算得到所述第一补偿斜率。
通过公式(6)可以得到经过拉曼光纤放大器的未放大源信号光功率Pinu。
由于通过光电二极管无法直接探测到一个干净的、没有任何噪声的放大后的信号光功率Pout，因此，本发明中将直接探测到的信号光功率减去主光路上的噪声功率PASE_Inband，再减去经过光纤放大器放大后的信号光的增益Gcal，即可得到未放大的源信号光功率Pinu。
本发明实施例在泵浦激光器32关闭时，将信号光射向拉曼光纤放大器，由第一光电二极管33探测此时信号光的功率，即为没有被放大的第一信号光功率，也就是泵浦激光器32关闭时的信号光功率，以此为输入功率。
通过对比泵浦激光器32关闭时信号光的输入功率与未放大的源信号光的功率之间的关系即公式(7)，计算得出此时第二补偿增益Gcomp。根据此时得到的Gcomp，通过公式(8)计算第一补偿斜率Tcomp。
利用第二补偿增益修正原始修正后的目标增益，即修正后的目标增益为Gset+Goffset+Gcomp，修正后的目标斜率为Tset+Tcomp，将修正后的目标增益和目标斜率带入公式(1)，计算此时的修正后目标功率，并控制所述泵浦激光器32的实际功率达到此修正后的目标功率，整个反馈过程结束，此时光纤放大器的实际增益和实际斜率即为客户最初期望达到的目标增益Gset和目标斜率Tset。
由于拉曼光纤放大效应的特殊性质，无法像掺铒光纤放大器那样在同一时刻探测到信号光未放大时的输入功率和放大后的输出功率，没有办法一直根据输入功率、输出功率以及实时增益之间的关系确定光纤放大器是否稳定。因此，本发明实施例通过在泵浦激光器32关闭时，将信号光射向拉曼光纤放大器，由第一光电二极管33探测此时信号光的功率，即第一信号光功率，可看作输入功率Pin；打开泵浦激光器32，将信号光经过拉曼光纤放大器以后，通过第一光电二极管33探测此时信号光的功率，即第二信号光功率Pout，而此时的第二信号光功率是带有噪音的信号光功率，需要先减掉该主光路上、也就是带内的噪音信号光功率，再减掉信号光实际的增益，得到的才是未放大的源信号光的功率，可看为输出功率Pinu。
值得一提的是，第二信号光功率除了主光路上即带内噪音之外，还有带外噪音，也就是增益控制监控信道上的噪音，但是由于带外噪音相对于带内噪音很小，可忽略不计，故上述公式的第二信号光功率Pout只减去了带内噪音功率。
正常情况下，信号光射向光纤放大器时，第一光电二极管33可以测到第二信号光功率，但是当信号光不再射向光纤放大器时，泵浦激光器32本身会因为判断不出光源已断，而继续打开。通过公式(6)计算Pinu的值，当Pinu＝0时，可判断信号光已断，此时处于无光状态，泵浦激光器32可以关闭，即Pinu＝0还可以作为无光关泵的信号。
本发明实施例所提供的光纤放大器，其控制器31基于第一补偿增益修正目标增益，得到初始修正的目标增益；再通过信号光在泵浦激光器32关闭时读取的第一信号光功率与经过泵浦激光器32放大后读取的第二信号光功率进行计算，得到第二补偿增益和第一补偿斜率；利用所述第二补偿增益和第一补偿斜率修正初始修正的目标增益和目标斜率，从而能对光纤放大器的增益和斜率提供高精度的控制。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种收发一体光模块、设备及系统