[發明專利]一種光纖拉曼放大器增益譜調控方法及裝置

有效

• 申請號: 202111279480.6
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN113708207B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 忻向軍;常天海;李良川;田鳳;張琦;王光全;劉博;姚海鵬;高然;王浩哲;田清華;王擁軍;王富;李志沛;郭棟
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學;中國聯合網絡通信有限公司研究院
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/30
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 薛海波

本發明提供一種光纖拉曼放大器增益譜調控方法及裝置，所述調控方法通過擴展卡爾曼濾波計算當前狀態光纖拉曼放大器增益譜的最優估計值，計算最優估計值與理想增益譜的第一偏移量，根據所述第一偏移量和所述第一相關矩陣計算泵浦波長偏移量和泵浦功率偏移量，以確定靈活柵格光網絡的驅動電壓調整量，實現動態調節，能夠極大提升光纖拉曼放大器的增益譜的平坦度。基于微擾理論求解多個泵浦波長組合下泵浦功率調整量和光纖拉曼放大器增益譜變化量的關系，并構建第一相關矩陣，能夠實現高效快速的反饋調節。

技術領域

本發明涉及光電子技術領域，尤其涉及一種光纖拉曼放大器增益譜調控方法及裝置。

背景技術

隨著數據業務快速發展，光纖通信系統的速率逐漸快速提升，對光放大器等光纖通信系統中關鍵技術提出了更高的要求。與摻鉺光纖放大器相比，拉曼放大器增益高、頻譜范圍寬、噪聲指數低、串擾小、對溫度不敏感，其增益介質為常見的傳輸光纖，故有優秀的兼容性，并且拉曼放大器的增益波長僅由泵浦光決定，因此只要取合適的波長，理論上可以放大所有波長的光信號，且受非線性影響較小，這些優點使其可以放大摻鉺光纖放大器不能放大的波段，在1292~1660nm內均可進行放大，同時增益帶寬要遠比摻鉺光纖寬。

通常使用多個拉曼泵浦集成于同一模塊中放大來擴大拉曼放大器的增益范圍，受于接收機靈敏度的局限，在放大過程中，要求在不同的波長上，待放大的信號必須有相同的功率，即對增益平坦度有著較高的要求。但是泵浦之間存在著非線性作用，因此在不同增益情況下，使增益平坦所需的泵浦功率各不相同，故拉曼放大器實現增益平坦很困難。因此，亟需一種方法能夠在對FRA（光纖拉曼放大器）增益頻譜調控過程中實現增益平坦度的優化。

發明內容

本發明實施例提供了一種光纖拉曼放大器增益譜調控方法及裝置，以消除或改善現有技術中存在的一個或更多個缺陷，以解決在工作波段內不同波長的信號光經光纖拉曼放大器放大時增益不平坦的問題。

本發明的技術方案如下：

一方面，本發明提供一種光纖拉曼放大器增益譜調控方法，包括：

獲取基于微擾理論計算得到的多個泵浦波長組合下泵浦功率調整量和光纖拉曼放大器增益譜變化量的第一相關矩陣；

獲取所述光纖拉曼放大器的多個狀態變量測量值，基于上一狀態的狀態變量測量值采用擴展卡爾曼濾波計算當前狀態的狀態變量的最優估計值，所述狀態變量至少包括泵浦波長、泵浦功率；

根據當前狀態泵浦波長和泵浦功率的最優估計值計算當前狀態光纖拉曼放大器增益譜，并計算與理想增益譜的第一偏移量，并根據所述第一偏移量、所述第一相關矩陣以及當前狀態的泵浦波長和泵浦功率的最優估計值計算泵浦波長偏移量和泵浦功率偏移量；

根據所述泵浦波長偏移量和所述泵浦功率偏移量確定靈活柵格光網絡的驅動電壓調整量，以消除所述泵浦波長偏移量和所述泵浦功率偏移量。

在一些實施例中，獲取基于微擾理論計算得到的多個泵浦波長組合下泵浦功率調整量和光纖拉曼放大器增益譜變化量的第一相關矩陣之前，還包括：

對于預設泵浦波長組合的所述光纖拉曼放大器，獲取各波長泵浦光的泵浦光功率關于單位長度光纖分布情況的微分方程，以表示傳輸狀態；

在所述微分方程中通過微擾理論引入泵浦光功率變量，并構建線性齊次微分方程組，采用正向歐拉法對所述線性齊次微分方程組求解，得到各波長泵浦光在光纖內傳輸過程中各單位長度光纖內的泵浦光功率變量，并計算泵浦光功率在光纖內的積分變量；

根據泵浦光功率在光纖內的積分變量計算微擾后的泵浦功率積分，計算微擾后得到的光纖拉曼放大器增益譜和光纖拉曼放大器增益譜變量，對多個預設泵浦波長組合進行微擾并構件第一相關矩陣。

在一些實施例中，對于預設泵浦波長組合的所述光纖拉曼放大器，獲取各波長泵浦光的泵浦光功率關于單位長度光纖分布情況的微分方程，包括：