CN101158796B

CN101158796B - Edfa瞬态抑制方法和系统

Info

Publication number: CN101158796B
Application number: CN2007101673070A
Authority: CN
Inventors: 邹红兵; 朱晓宇; 邓雪松
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2027-10-22
Also published as: CN101158796A

Abstract

本发明提供了一种EDFA瞬态抑制方法，该方法包括：步骤1，获取第一瞬态抑制斜率阈值和第二瞬态抑制斜率阈值，并根据EDFA模块厂商的测试数据生成驱动表；步骤2，根据当前的入光功率和历史入光功率计算入光变化斜率；以及步骤3，将斜率与第一瞬态抑制斜率进行比较，并根据比较结果确定是否执行瞬态抑制操作。本发明还提供了一种EDFA瞬态抑制系统，该系统包括：入光功率检测模块；增益控制模块；瞬态抑制模块；以及EDFA光增益模块。因此，采用本发明的方法和系统，减少了控制环节的复杂程度，能够在原有数字控制系统的基础上在不增加系统成本的前提下实现系统性能的大幅提升，具有良好的应用前景和使用价值。

Description

EDFA瞬态抑制方法和系统

技术领域

本发明涉及光传输系统，更具体地，涉及一种EDFA瞬态抑制方法和系统。

背景技术

光放大器，尤其是掺饵光纤放大器(EDFA)的出现加速了光通信的发展。EDFA自身具有以下优点：对数据格式和速率透明；增益大噪声小，噪声系数接近量子极限；直接对光信号进行放大，省去了电再生中继器，节省了成本；以及增益带宽大，扩大了传输容量。这些优点使得EDFA在光通信中得到了最广泛的应用。

在EDFA的使用中，由于EDFA自身的一些控制特性，使得当EDFA的输入光产生剧烈变化的情况下，由于驱动电流不能及时跟上入光的波动变化，导致残余波长被过大或者过小地驱动，从而影响系统中剩余波长的工作稳定性和可靠性，严重的甚至使得残余波长根本无法正常工作。

从目前EDFA使用的情况来看，为避免这种效应所采用的较为常见的措施包括使用特定的额外光输入通道来减轻入光波动的影响、在EDFA模块中采用高速模拟控制电路以及采用模块外部的高速数字控制环路等等。

使用额外的波长减小入光波动影响的做法既增加了系统的成本，其实际控制效果也无法令人满意，目前已经基本不再采用。

使用高速模拟控制电路，控制效果较好。但是也存在系统成本较高，控制调整不够灵活以及设计复杂、维护困难等一系列问题。

如果采用高速数字环路控制，则其控制效果由于具有滞后效应以及高速电路上的各种噪声干扰，不能很好地实现对瞬态响应波形的抑制，从而影响了控制效果。提升系统的控制速度可以在一定程度上提升抑制效果，但受限于高速AD、DA的性能及成本因素，继续提高控制速度也不是更好的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出了一种EDFA瞬态抑制方法，该方法包括：步骤1，获取第一瞬态抑制斜率阈值和第二瞬态抑制斜率阈值，并根据EDFA模块厂商的测试数据生成驱动表；步骤2，根据当前的入光功率和历史入光功率计算入光变化斜率；以及步骤3，将斜率与第一瞬态抑制斜率进行比较，并根据比较结果确定是否执行瞬态抑制操作。

其中，步骤1还包括：修正驱动表。

驱动表中包括入光功率与驱动电流值间的对应关系。

根据本发明的EDFA瞬态抑制方法，入光功率与驱动电流值间的对应关系是按照以下公式计算的：I(n)＝K*P(n)+B，其中，I(n)表示入光功率为ndBm时对应的驱动电流值，P(n)表示ndBm入光的毫瓦值，以及K、B为系数，其中，K和B的计算方法如下：

K = \frac{I (std) - I (sch)}{P (std) - P (sch)},

B＝I(std)-K*P(std)，其中，I(std)、I(sch)、P(std)以及P(sch)从EDFA模块厂商的测试数据中得到，分别表示EDFA标称入光对应的驱动电流、EDFA单通道入光对应的驱动电流、EDFA标称入光的mW值、以及EDFA单通道入光的mW值。

如果比较结果为斜率大于第一瞬态抑制斜率阈值，则执行瞬态抑制操作，包括以下处理：步骤202，根据当前入光功率查找驱动表以得到驱动电流值；步骤204，根据驱动电流值进行瞬态抑制操作；步骤206，计算进行瞬态抑制操作后的入光变化斜率，并将入光变化斜率与第二瞬态抑制斜率阈值进行比较；以及步骤208，如果入光变化斜率小于第二瞬态控制斜率阈值，则执行增益锁定控制，否则，重复步骤202至步骤206直到入光斜率小于第二瞬态控制斜率阈值。

如果比较结果为斜率不大于第一瞬态抑制斜率阈值，则执行增益锁定控制。

本发明还提出了一种EDFA瞬态抑制系统，该系统包括：入光功率检测模块，用于检测当前入光功率；增益控制模块，用于获取第一瞬态抑制斜率阈值和第二瞬态抑制斜率阈值，并根据EDFA模块厂商的测试数据生成驱动表，根据当前的入光功率和历史入光功率计算入光变化斜率，以及将斜率与第一瞬态抑制斜率阈值进行比较，并根据比较结果确定是否执行瞬态抑制操作；瞬态抑制模块，连接到增益控制模块，用于在斜率大于第一瞬态抑制斜率阈值的情况下，根据当前入光功率查找驱动表以得到驱动电流值；以及EDFA光增益模块，连接到瞬态抑制模块，用于根据驱动电流值执行瞬态抑制操作。

瞬态抑制模块在EDFA光增益模块执行瞬态抑制操作后，重复检测当前入光斜率是否大于第一瞬态抑制斜率阈值，并在检测到当前入光斜率不大于第一瞬态抑制斜率阈值之后，检测当前入光斜率是否小于第二瞬态抑制斜率阈值，并根据检测结果确定是否执行增益锁定控制。

其中，入光功率检测模块还用于修正驱动表。驱动表中包括入光功率与驱动电流值间的对应关系。

根据本发明的EDFA瞬态抑制系统，入光功率检测模块由PD检测电路和I/V转换及放大电路实现。瞬态抑制模块由可编程控制器实现，以及增益控制模块由可编程控制器实现。

因此，采用本发明的方法和系统，减少了控制环节的复杂程度，瞬态抑制模块用于快速查表并实施控制，并不检测控制结果，提高了控制效率，增益锁定模块则将后续工作置于闭环控制中，实现最终的控制精度保证。能够在原有数字控制系统的基础上在不增加系统成本的前提下实现系统性能的大幅提升，具有良好的应用前景和使用价值。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的EDFA瞬态抑制方法的流程图；

图2是根据本发明方法当斜率大于第一瞬态抑制斜率阈值时的处理流程图；

图3是根据本发明方法的实施例的流程图；

图4是根据本发明的EDFA瞬态抑制系统的框图；以及

图5是根据本发明系统的实施例的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是根据本发明的EDFA瞬态抑制方法的流程图。

如图1所示，包括以下步骤：

S102，获取第一瞬态抑制斜率阈值和第二瞬态抑制斜率阈值，并根据EDFA模块厂商的测试数据生成驱动表；

S104，根据当前的入光功率和历史入光功率计算入光变化斜率；以及

S106，将斜率与第一瞬态抑制斜率进行比较，并根据比较结果确定是否执行瞬态抑制操作。

其中，S102还包括：修正驱动表。

驱动表中包括入光功率与驱动电流值间的对应关系。

根据本发明的EDFA瞬态抑制方法，入光功率与驱动电流值间的对应关系是按照以下公式计算的：

I(n)＝K*P(n)+B

其中，I(n)表示入光功率为ndBm时对应的驱动电流值，P(n)表示ndBm入光的毫瓦值，以及K、B为系数，

其中，K和B的计算方法如下：

K = \frac{I (std) - I (sch)}{P (std) - P (sch)},

B＝I(std)-K*P(std)，

其中，I(std)、I(sch)、P(std)以及P(sch)从EDFA模块厂商的测试数据中得到，分别表示EDFA标称入光对应的驱动电流、EDFA单通道入光对应的驱动电流、EDFA标称入光的mW值、以及EDFA单通道入光的mW值。

图2是根据本发明方法当斜率大于第一瞬态抑制斜率阈值时的处理流程图。

如图2所示，如果比较结果为斜率大于第一瞬态抑制斜率阈值，则执行瞬态抑制操作，包括以下处理：

步骤202，根据当前入光功率查找驱动表以得到驱动电流值；

步骤204，根据驱动电流值进行瞬态抑制操作；

步骤206，计算进行瞬态抑制操作后的入光变化斜率，并将入光变化斜率与第二瞬态抑制斜率阈值进行比较；以及

步骤208，如果入光变化斜率小于第二瞬态控制斜率阈值，则执行增益锁定控制，否则，重复步骤202至步骤206直到入光斜率小于第二瞬态控制斜率阈值。

图3是根据本发明方法的实施例的流程图。

如图3所示，包括以下步骤：

S302，获取瞬态抑制斜率及幅值阈值，根据EDFA模块厂家测试数据生成驱动表格并修正表格；

S304，入光功率检测部分检测入光变化的斜率及幅值；

S306，控制模块根据斜率及阈值判定是否执行瞬态抑制操作，如果满足进入瞬态抑制的条件，则转入S308，否则继续执行S310；

S308，瞬态抑制模块根据驱动表格驱动EDFA，并判定是否满足退出条件，如果满足退出条件，则执行S310，否则继续执行S308；以及

S310，控制模块实施增益锁定控制，执行完毕，返回S304。

其中，S302的驱动表格生成方式如下：

I_(n)＝K*P_(n)+B；

式中：I_(n)表示入光为ndBm时对应的驱动电流值，P_(n)表示ndBm入光的毫瓦值，K、B为系数。

K、B的计算方法如下：

K = \frac{I (std) - I (sch)}{P (std) - P (sch)}

B＝I(std)-K*P(std)

式中：I(std)表示EDFA标称入光对应的驱动电流，I(sch)表示EDFA单通道入光对应的驱动电流，P(std)表示EDFA标称入光的mW值，P(sch)表示EDFA单通道入光的mW值。

上述4个值可从EDFA厂家提供的测试数据中获取。

所生成的表格校准操作即是对该数据做重新的测试，以获取更精确的数据。

其中，S306中的阈值在S302中通过配置信息可以获取。

其中，S308的瞬态抑制算法实现如下：

采样当前入光功率，根据当前功率在驱动表格中执行查找操作，根据查找结果控制EDFA驱动。退出条件可以由S302中的配置信息获取。

该方法能够在现有数字控制环路的基础上优化EDFA瞬态响应的效果。在实际使用中，将控制分为2个部分操作，瞬态抑制部分用于快速压制由于入光波动引起的残余波长功率波动，在入光波动满足一定条件后，此时入光波动对残余波长的影响已经基本消除，此时通过后续的增益控制环节，实现最终残余波长的增益锁定。使用该方法能够有效地抑制由于EDFA入光波动对残余波长的影响。

图4是根据本发明的EDFA瞬态抑制系统400的框图。

如图4所示，包括：入光功率检测模块402，用于检测当前入光功率；增益控制模块404，用于获取第一瞬态抑制斜率阈值和第二瞬态抑制斜率阈值，并根据EDFA模块厂商的测试数据生成驱动表，根据当前的入光功率和历史入光功率计算入光变化斜率，以及将斜率与第一瞬态抑制斜率阈值进行比较，并根据比较结果确定是否执行瞬态抑制操作；瞬态抑制模块406，连接到增益控制模块，用于在斜率大于第一瞬态抑制斜率阈值的情况下，根据当前入光功率查找驱动表以得到驱动电流值；以及EDFA光增益模块408，连接到瞬态抑制模块406，用于根据驱动电流值执行瞬态抑制操作。

瞬态抑制模块406在EDFA光增益模块408执行瞬态抑制操作后，重复检测当前入光斜率是否大于第一瞬态抑制斜率阈值，并在检测到当前入光斜率不大于第一瞬态抑制斜率阈值之后，检测当前入光斜率是否小于第二瞬态抑制斜率阈值，并根据检测结果确定是否执行增益锁定控制。

其中，入光功率检测模块402还用于修正驱动表。驱动表中包括入光功率与驱动电流值间的对应关系。

根据本发明的EDFA瞬态抑制系统，入光功率检测模块402由PD检测电路和I/V转换及放大电路实现。瞬态抑制模块406由可编程控制器实现，以及增益控制模块由可编程控制器实现。

图5是根据本发明系统的实施例的框图。

如图5所示，本实施例的EDFA瞬态抑制系统500包括：入光功率检测模块502，瞬态抑制模块504，增益控制模块506，EDFA光增益模块508，以及出光检测模块510。

入光功率检测模块502可以采用常见的PD检测电路加I/V转换及放大电路与相应软件来实现，其中，放大部分可以采用线性或者对数放大器。

瞬态抑制模块504可采用软件模块、可编程器件或者电路来实现。

增益控制模块506也可以使用软件模块、可编程器件或者电路来实现。

出光功率检测模块510可以采用常见的PD检测电路加I/V转换及放大电路来实现。其中，放大部分可以采用线性或者对数放大器。

接下来以正常工作中波长出现大幅度减少的情况为例来说明如何实现此入光波动对EDFA残余波长造成干扰的抑制功能。

增益控制模块506已经获取了配置并生成了驱动表格；

入光功率检测模块502检测当前入光功率，该功率值被增益控制模块记录；

增益控制模块506根据当前入光功率与历史入光功率进行斜率计算，检测其斜率是否到达设定的瞬态进入阈值，由于入光发生了突变，此时斜率已经发生了变化，超过了设定的阈值，增益控制模块506将控制权交给瞬态抑制模块504；

瞬态抑制模块504利用检测到的入光功率，查表后驱动EDFA模块，瞬态抑制模块504继续检测入光变化的斜率是否超过阈值，如果超过则继续查表驱动，否则退出处理，交还控制权到增益控制模块506；

增益控制模块506通过入光检测模块502及出光检测模块510检测出入光功率，确定当前增益是否锁定，不锁定则执行增益锁定控制，否则执行完毕。

将上述过程循环执行即可将EDFA输入剧烈波动对残余波长的影响压制到很小的范围内，实现系统在恶劣情况下的稳定可靠地运行。

综上所述，采用本发明的方法和系统，减少了控制环节的复杂程度，能够在原有数字控制系统的基础上在不增加系统成本的前提下实现系统性能的大幅提升，具有良好的应用前景和使用价值。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种EDFA瞬态抑制方法，其特征在于，包括：

步骤1，获取第一瞬态抑制斜率阈值和第二瞬态抑制斜率阈值，并根据EDFA模块厂商的测试数据生成驱动表；

步骤2，根据当前的入光功率和历史入光功率计算入光变化斜率；以及

步骤3，将所述入光变化斜率与所述第一瞬态抑制斜率进行比较，并根据比较结果确定是否执行瞬态抑制操作，如果比较结果为所述入光变化斜率大于所述第一瞬态抑制斜率阈值，则执行瞬态抑制操作，包括以下处理：步骤302，根据所述当前入光功率查找所述驱动表以得到驱动电流值；步骤304，根据所述驱动电流值进行所述瞬态抑制操作；步骤306，计算进行所述瞬态抑制操作后的入光变化斜率，并将所述入光变化斜率与所述第二瞬态抑制斜率阈值进行比较；以及步骤308，如果所述入光变化斜率小于所述第二瞬态控制斜率阈值，则执行增益锁定控制，否则，重复步骤302至步骤306直到所述入光斜率小于所述第二瞬态控制斜率阈值。

2.根据权利要求1所述的EDFA瞬态抑制方法，其特征在于，所述步骤1还包括：

修正所述驱动表。

3.根据权利要求1或2所述的EDFA瞬态抑制方法，其特征在于，所述驱动表中包括所述入光功率与驱动电流值间的对应关系。

4.根据权利要求3所述的EDFA瞬态抑制方法，其特征在于，所述入光功率与驱动电流值间的对应关系是按照以下公式计算的：

I(n)＝K*P(n)+B

其中，K和B的计算方法如下：

K = \frac{I (std) - I (sch)}{P (std) - P (sch)},

B＝I(std)-K*P(std)，

5.根据权利要求1所述的EDFA瞬态抑制方法，其特征在于，如果比较结果为所述斜率不大于所述第一瞬态抑制斜率阈值，则执行增益锁定控制。

6.一种EDFA瞬态抑制系统，其特征在于，包括：

入光功率检测模块，用于检测当前入光功率；

增益控制模块，用于获取第一瞬态抑制斜率阈值和第二瞬态抑制斜率阈值，并根据EDFA模块厂商的测试数据生成驱动表，根据当前的入光功率和历史入光功率计算入光变化斜率，以及将所述斜率与所述第一瞬态抑制斜率阈值进行比较，并根据比较结果确定是否执行瞬态抑制操作；

瞬态抑制模块，连接到所述增益控制模块，用于在所述斜率大于所述第一瞬态抑制斜率阈值的情况下，根据所述当前入光功率查找所述驱动表以得到驱动电流值；以及

EDFA光增益模块，连接到所述瞬态抑制模块，用于根据所述驱动电流值执行瞬态抑制操作。

7.根据权利要求6所述的EDFA瞬态抑制系统，其特征在于，所述瞬态抑制模块在所述EDFA光增益模块执行瞬态抑制操作后，重复检测当前入光斜率是否大于所述第一瞬态抑制斜率阈值，并在检测到所述当前入光斜率不大于所述第一瞬态抑制斜率阈值之后，检测所述当前入光斜率是否小于所述第二瞬态抑制斜率阈值，并根据检测结果确定是否执行增益锁定控制。

8.根据权利要求6或7所述的EDFA瞬态抑制系统，其特征在于，所述入光功率检测模块还用于修正所述驱动表。

9.根据权利要求8所述的EDFA瞬态抑制系统，其特征在于，所述驱动表中包括所述入光功率与驱动电流值间的对应关系。

10.根据权利要求9所述的EDFA瞬态抑制系统，其特征在于，所述入光功率检测模块由PD检测电路和I/V转换及放大电路实现。

11.根据权利要求9所述的EDFA瞬态抑制系统，其特征在于，所述瞬态抑制模块由可编程控制器实现，以及所述增益控制模块由可编程控制器实现。