[发明专利]波分复用通信系统中光纤拉曼放大器的信道功率均衡方法

摘要

波分复用通信系统中光纤拉曼放大器的信道功率均衡方法属于高速、宽带光通信与光放大器技术领域，其特征在于：在假设泵浦光间和信号光间的拉曼增益系数谱为三角形，忽略信号光间和不同泵浦光间传输损耗的差异的条件下，使多波长泵浦光输入光功率调整量与信道输出功率的均值以及倾斜度之间建立线性关系，再根据计算机通过光功率监测模块监测FRA的输出功率与箝制的目标功率之间的差异，计算出各泵浦光功率的相应调整量，从而在较大的范围内实现FRA输出功率谱的箝制，其箝制输出信道功率的最大偏差不大于0.32dB。

主权项

1、波分复用通信系统中的光纤拉曼放大器的信道功率均衡方法，其特征在于：所述的光纤拉曼放大器是一个具有M个信号波长和N反向泵浦波长且工作在小信号或者近小信号状态的光纤拉曼放大器，简称FRA，增益介质为长度为L标准单模传输光纤，M个信号光波由光纤的一端输入，由组合泵浦源提供的N个波长的泵浦光波经泵浦-信号合波器从传输光纤的另一端反向输入，一光谱分析仪，简称OSA，从信号分波器的输出端监测输出光谱，OSA的数据输出端与一台计算机相连接，而该计算机同时又与上述组合泵浦源的驱动模块相连接，通过控制驱动模块的驱动电流来控制各泵浦激光器的输出功率，在该计算机的控制下，由上述各部件构成的波分复用光通信系统，简称WDM系统，依次按一下的步骤工作：(1)预先实际测量FRA的输出信道功率谱倾斜度变化量控制参数$K_1^i,i=1,...,N,$输出信道功率谱平均值变化量的控制参数$K_2^i,i=1,...,N,$它依次包括一下步骤：(1.1)在系统正常工作的信号输入条件下，调整待测FRA各波长泵浦的驱动电流，从而调整各泵浦的输出功率，使其输出的功率谱符合正常工作的要求，此时通过计算机获得半导体驱动泵浦激光器驱动模块的驱动电流值，并通过泵浦激光器的□电流-功率曲线□计算出各波长泵浦激光器的对应功率，将泵浦功率和各信道的输出功率记录为标准的泵浦功率Pi0，i＝1，...，N，同时通过OSA测量各信道的输出功率，标准信道输出功率$P_k^{\mathrm{out}-\mathrm{nrm}},k=1,...,M,$并将结果存储于计算机中；(1.2)根据泵浦激光器的“电流-功率曲线”通过计算机调节某一波长泵浦的驱动电流，使其输出功率变化为ΔPi0，此时通过OSA测量各信道的输出功率谱，记为$P_{\mathrm{ik}}^{\mathrm{out}-\mathrm{cp}},k=1,...,M,$并将结果存储于计算机中；(1.3)通过计算机求出此时输出功率的变化量即为FRA开关增益的变化量$\Delta G_{\mathrm{ik}}^{\mathrm{on}-\mathrm{off}}=P_{\mathrm{ik}}^{\mathrm{out}-\mathrm{cp}}-P_k^{\mathrm{out}-\mathrm{nrm}},k=1,...,M;$ (1.4)将ΔGikon-off，ΔPi0代入下式，通过计算机计算出矩阵[B]的相应各行：$B_{\mathrm{ik}}=\Delta G_{\mathrm{ik}}^{\mathrm{on}-\mathrm{off}}/\Delta P_{i0};$ (1.5)重复(1.2)～(1.4)直到获得矩阵[B]的所有行；(1.6)通过计算机由[B]根据下式计算出矩阵[C]：[C]＝([B]T[B])-1[B]T；(1.7)通过计算机根据下式计算出各泵浦的控制参数：$K_1^i=-\underset{j=1}{\overset{M}{\Sigma }}(C_{\mathrm{ij}}\frac{{\lambda }_j-{\lambda }_I}{{\lambda }_M-{\lambda }_I}-\frac{C_{\mathrm{ij}}}{2})$ $K_2^i=-\underset{j=1}{\overset{M}{\Sigma }}{C}_{\mathrm{ij}}$ (2)在传输光纤对各泵浦的损耗相等以及各泵浦产生的拉曼增益系数为三角形的近似条件下，在线自动箝制输出功率谱(2.1)计算机通过OSA监测系统运行时各信道的输出光功率值，并且存储为$P_k^{\mathrm{out}},k=1,...,M;$ (2.2)根据已经预先存储的标准信道输出功率$P_k^{\mathrm{out}-\mathrm{nrm}},k=1,...,M,$通过计算机计算出各信道的输出光功率变化量：$\Delta P_k^{\mathrm{out}}=P_k^{\mathrm{out}}-P_k^{\mathrm{out}-\mathrm{nrm}},k=1,...,M$ (2.3)通过计算机判断ΔPkout，若ΔPkout大于预先设定的信道功率最大变化量ΔPmaxout，则认为该信道已经关闭，并舍弃该值，得到剩余信道的功率变化序列$\Delta P_{R_k}^{\mathrm{out}},k=1,...,M+\mathrm{\Delta M},$ΔM为负值，表示信道数目的变化；(2.4)通过计算机根据上述的剩余信道功率变化序列$\Delta P_{R_k}^{\mathrm{out}},k=1,...,M+\mathrm{\Delta M}$以及下式计算出对应的输入信号功率的变化量以及信号拉曼倾斜度变化量：$\Delta P_{s0}=\frac{1}{M+\mathrm{\Delta M}}\underset{k=1}{\overset{M+\mathrm{\Delta M}}{\Sigma }}{P}_k^{\mathrm{out}}$ $\mathrm{\Delta T}=(\Delta P_{M+\mathrm{\Delta M}}^{\mathrm{out}}-\Delta P_{R_1}^{\mathrm{out}})$ $\Delta P_{s0}^{*}=\Delta P_{s0}-\frac{\mathrm{\Delta T}}{2}(\frac{{\lambda }_M+{\lambda }_1-2{\lambda }_{R_1}}{{\lambda }_{R_{M+\mathrm{\Delta M}}}-{\lambda }_{R_1}}-1)$ $\Delta T^{*}=\frac{{\lambda }_M-{\lambda }_1}{{\lambda }_{R_{M+\mathrm{\Delta M}}}-{\lambda }_{R_1}}\times \mathrm{\Delta T}$ (2.5)根据计算机的存储的泵浦控制参数$K_1^i,K_2^i,i=1,...,N$以及下式计算出所需的各泵浦功率的改变量：$\Delta P_{i0}=K_1^i\times \Delta T^{*}+K_2^i\times \Delta P_{s0}^{*}(i=1,...,N)$ (2.6)根据上述的各泵浦功率的变化量重新设置各泵浦功率。