[发明专利]一种用DSP实现EDFA中的增益和功率锁定装置

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域光传输系统，特别是波分复用(WDM，WavelengthDivision Multiplexing波分复用)系统中掺饵光纤放大器(EDFA，Erbium DopedFiber Amplifier掺饵光纤放大器)的增益和功率锁定。

背景技术

随着90年代EDFA进入商用，以强劲的优势改变系统中光信号需要经过电光转化才可以放大的过程，掺铒光纤放大器的实用化，不仅实现了直接光放大，节省了大量的再生中继器，使得传输中的光纤损耗不再成为主要问题；同时使传输链路“透明化”，简化了系统，成几倍或几十倍地扩大了传输容量，促进了真正意义上的密集波分复用技术的飞速发展，是光纤通信领域上的一次革命。EDFA在密集波分复用(DWDM密集波分复用)光纤通信系统中获得广泛应用。在这些系统中，需要采用EDFA来补偿因器件和线路引入带来的损耗。业界人士已达成共识，DWDM+EDFA是充分挖掘光纤带宽资源，提高光通信容量的有效手段。

EDFA一般由五个基本部分组成，它们是掺铒光纤(EDF掺铒光纤)、泵浦激光器(PUMP-LD泵浦激光器)、光无源器件、控制单元和监控接口(通信接口)。其中光无源器件包括：光波分复用器(WDM光波分复用器)、光隔离器(ISO光隔离器)、光纤连接器(FC/APC Connecter光纤连接器)和光耦合器(Coupler光耦合器)。EDFA的放大原理是通过1550nm波长的信号光在掺铒光纤中传输与铒离子相互作用产生的。铒离子经过激活，可以在光传输损耗较低的1550nm工作窗口中放大光信号。980nm光学泵浦激光器能向掺铒光纤注入高强度能量，从而激活铒离子，把传输中的光信号加以放大。

由于在实际使用时的功能不同，EDFA可工作在多种不同的模式下，包括增益控制，功率控制，泵浦电流控制，泵浦功率控制。传统的控制单元是由模拟器件构成，控制手段比较单一，实现一些要求较高的瞬态和稳态指标比较困难，同时在各个模式切换的瞬间容易产生控制量的突变，引起系统的不稳定。这就需要应用新的控制手段来解决现有的问题，从而提高EDFA在不同工作模式下的瞬态和稳态指标。

发明内容

本发明的目的在于设计一种用DSP(Digital Signal Processor数字信号处理器)实现EDFA中的增益和功率锁定。用数字信号处理器DSP(Digital SignalProcessor数字信号处理器)，模数转换器A/D(Analog To Digital模数转换器)，数模转换器D/A(Digital To Analog数模转换器)代替原有的闭环模拟控制单元，并在DSP内用软件的方式实现高效和灵活的控制算法。整个控制流程包括，4片14位TI(Texas Instruments德州仪器)的A/D采样芯片，分2级分别采样输入输出光功率，TI的DSP读取输入输出光功率后，按当前的控制模式，根据增益或输出光功率设置值，并结合ASE(amplified spontaneous emission，放大的自发辐射)补偿功率，计算出最终的输出光功率。通过前馈补偿式的数字比例积分微分(PIDProportional，Integral，Differential比例积分微分)控制算法，计算出驱动泵浦激光器的控制电压，用1片14位TI双通道的D/A芯片控制2个泵浦激光器。整个闭环控制系统完成一次控制的周期为2us左右，配合整定过的控制参数，能有效地实现增益和功率锁定，满足用户的瞬态和稳态指标。

为了实现上述目的，本发明提出了一种用DSP实现掺饵光纤放大器(EDFA)中的增益和功率锁定的装置，其特征在于，该装置包括：