[發明專利]用于抑制功率瞬態的前饋控制中的泵浦功率調制

有效

• 申請號: 201580052698.4
• 申請日: 2015-08-21
• 公開（公告）號: CN106716747B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 盧茲·拉普
• 申請（專利權）人: 驍陽網絡有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/10;H01S3/13
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;王艷春

公開了一種控制光學放大器的增益的方法，該光學放大器包括增益介質和至少一個泵浦裝置。方法包括以下步驟：確定或預測放大器的輸入信號功率的變化；在第一時刻將泵浦功率從初始泵浦功率級改變到新泵浦功率級，初始泵浦功率級是在輸入信號功率的變化之前被施加到放大器的泵浦功率級；在第二時刻將泵浦功率設置為第二泵浦功率級，其中泵浦功率級以振蕩方式變化持續開始于第三時刻并在第四時刻結束的至少一段時間，其中所述第三時刻與所述第一時刻相同或者比所述第一時刻晚，并且所述第四時刻與所述第二時刻相同或者比所述第二時刻早。

技術領域

本發明是光學放大器的領域。具體地，本發明涉及控制光學放大器的方法以及對應的放大器裝置。

背景技術

例如在用于放大光學網絡中傳輸的光學信號的光學傳輸技術的領域中采用光學放大器。光學信號在許多情況下在光纖中傳播數百公里，并且因此在傳播期間衰減。使用光纖放大器諸如摻鉺光纖放大器(EDFA)，光信號可在光學域中放大，即不需要間歇地轉換為電信號，從而盡管傳輸距離長，仍然沿著鏈路維持足夠的信號強度。以此方式，實現接收器處的充足信噪比。

然而，特別地，波分復用(WDM)網絡遭受因部件故障、光纖斷裂或保護切換引起的光學功率中的突然變化。光學變化的另一來源是在WDM網絡中插入和分出光學通道以用于將光學信號路由至其目的地。由于光纖放大器(諸如EDFA)的非理想動態特性和非線性光纖效應，這些變化可傳播到其他站點，導致整個網絡上的光學功率波動，并且可能振蕩。因此，即使不直接受切換操作或故障影響的波長通道也可能在接收器處遭受一些性能退化。這種性能退化主要是由于與光學接收器的動態范圍的偏差、由傳輸光纖中的非線性效應引起的信號失真、以及信噪比的惡化。

此外，增益變化也可在級聯放大器中累積。因此，即使小的增益變化也可導致接收器處的顯著功率變化。因此，需要有效的放大器控制技術，其允許保持增益介質中的反轉，并且因此即使輸入功率改變，也保持放大器或放大器級的增益分布相對恒定。

快速電子控制架構是當前用于穩定EDFA的增益的最經濟解決方案。這里，通常組合前饋控制技術和反饋控制技術。前饋控制允許快速地對輸入功率變化做出反應并且防止大的增益偏差，但是由于基礎模型的不準確、老化效應和固有效應，一些永久變化是不可避免的。這些缺陷通過以下方式補償：慢得多的反饋系統清除在前饋控制中進行的預定調整中的任何誤差并因此幫助恢復放大器的原始增益，即，放大器在輸入功率的突然改變之前的增益。這種組合允許前饋控制對老化效應具有穩健性，并且通過在操作期間連續地更新控制參數來改變環境條件。在再大的時間尺度上，可通過包括連續運行的信號預加重的鏈路控制進行校正。

在標準控制方案中，在檢測到放大器的輸入功率中變化的情況下，前饋控制通常立即將泵浦功率設置為新的功率級。結合改變的信號功率，此新泵浦功率級通常旨在使得增益介質的相同穩態反轉能級在輸入功率改變之前存在。為了達到最佳結果，新泵浦功率級的預測應盡可能準確并且幾乎即時。但在某些情況下，即使這種也是不夠的。

即使在即時泵浦功率適應和所需泵浦功率的準確預測的理想情況下，通常也不能完全避免增益變化。這對于使用具有約980nm的發射波長的至少一個泵浦的EDFA尤其如此。利用這個泵浦波長，Er³⁺激光激活摻雜劑將從基態⁴I_15/2泵浦到“第三狀態”⁴I_11/2。相對快速多光子躍遷從第三狀態⁴I_15/2到達亞穩態⁴I_13/2,，其壽命取決于數量級為8ms至15ms(典型值為10ms)的玻璃組分。由于第三狀態或能級處的有限壽命，所以從第三能級到亞穩態或第二能級的躍遷不會由于此級的有限壽命而與泵浦功率的突然減小同步地適應，以比喻的方式，一些泵浦光子存儲在第三級。這產生記憶效應，其導致延遲反應以控制引起中間增益變化的相互作用。這種中間增益變化實際上可能足夠大以至強烈干擾接收器處的數據檢測。由于光學網絡中增益變化的累積，如前所述，非常需要將增益變化保持得盡可能小。