CN101346912B - 可调光学放大器和用于调节光学放大器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调光学放大器，其具有至少两个串联连接的放大器组，其中每个放大器组分别具有调节装置。在光学放大器之前连接功率监控器装置用于获取输入功率的变化，该功率监控器装置的电输出端既与第一调节装置又与第二调节装置连接。在第一和第二调节装置之间加入控制链，该控制链具有串联电路，该串联电路包括高通滤波器、延迟和信号成型单元和用于产生第二调节装置的校正信号的前馈单元。该高通滤波器的边界频率大致等于第一放大器组的边界频率。通过本发明的控制链优化调节性能，使得光学放大器的输出信号的功率瞬时现象尤其是在输入功率的跳变之后被减小。

Description

可调光学放大器和用于调节光学放大器的方法

技术领域

本发明涉及一种可调光学放大器和用于调节光学放大器的方法。

背景技术

在具有很大作用范围的光传输网络中，为了放大信号通常采用光纤放大器，其放大纤维被掺入来自稀土元素族的离子。在商业上通常采用掺入了铒的光纤放大器(EDFA)。这样的EDFA除了用于输入数据信号的输入端之外还具有光泵源(Pumpquelle)，如激光二极管，其输出信号被耦合到用铒掺杂的光纤中。被引入掺杂的光纤中的光数据信号通过光子的激励发射得到放大。通常EDFA由多个放大级组成。下面将恰好包含一个连贯的掺入了铒的光纤的EDFA部分称为放大级，该光纤设置在无源部件之间。下面考察分为多个放大器组的放大器，其中放大器组可以由一个放大级或多个放大级组成。

为了利用光传输纤维的容量，在通常借助波分复用技术(英语：wavelength division multiplexing，简称WDM)组成的单个传输信道中传输数据信号。目前借助WDM技术可以用最多80个信道以最大40Gbit/s的数据率传输WDM信号。信道的数量根据传输系统的负载和传输能力而不同。如果传输系统中的信道接通或关闭或者在分叉位置耦合进或耦合出，则会在传输系统中导致总信号功率的跳跃式改变。该跳跃式改变可能导致位误差并导致光接收器的损坏，因为光接收器只能在有限的输入功率范围内正确工作。

如果在光学放大器的输入端出现信号功率的这种跳跃式改变，则该放大器的泵功率必须与输入信号的功率波动快速匹配，以避免在未参与开关过程的信道的功率中出现大的跳跃式改变。光学放大器的输出功率取决于其增益。放大器增益除了材料参数之外还由泵波长和泵功率确定。此外，放大器增益在达到最大可能的输出功率时(饱和)由输入功率确定。如果该增益保持恒定，则未参与开关过程的信道的功率不会改变，因为这些信道总是被放大相同的程度。因此在设计光纤放大器时，即使在放大器输入端上出现大的功率跃变也要达到尽可能恒定的放大器增益总是很重要的。这将借助增益调节来实现。增益调节通常是输出功率调节以及结合从输入信号导出的放大信号作为阈值。在现有技术中公开了很多种用于调节放大器增益或放大器输出功率的方法。大多数采用增加了控制的调节装置，该控制是所谓的前馈控制。在调节电路和前馈控制链中，光泵形成调节元件，泵功率因此相当于调节参数。

在光学放大器的整个装置中，可以避免信号延迟。在信号放大时，尤其是在EDFA中仅通过光纤中的飞行时间(Laufzeit)就会导致光信号的延迟。该延迟接近0.3到0.6μs。此外还通过放大的物理过程引起延迟。在使用980nm的泵源时，掺杂元素铒的电子在抽运过程(Pumpvorgang)中首先提高到较高的第一原子能水平，在该电子在发射光子的条件下回到原子基本水平之前，从该第一原子能水平开始该电子在非辐射的过渡中才松弛到亚稳的中间水平。除了光信号的延迟之外，在调节装置内部还因为调节装置的各个组件而产生电信号的言辞。这种延迟例如包括在采集输入和输出信号以及对输入和输出信号进行光电转换过程中的延迟，在泵装置的激励器中的延迟，在可以模拟或数字地进行的信号处理中的延迟。所有这些因素都对调节性能产生了负面影响，也就是说调节装置的动态特性没有产生最佳的系统响应。从而在调节装置的启动时间期间会产生放大器增益的不期望的瞬时现象，该瞬时现象以放大器的输出功率的过冲和下冲形式改变，以及以不期望的增益改变的过冲和下冲形式改变。

如果先后连接多个一级放大器用于达到更大的作用范围，就会形成放大器级联。在这种情况下，可能在放大器的输出功率中增加过冲和下冲。单个放大器的增益的小偏差会导致放大器级联的输出增益的巨大偏差。此外，上述光和电信号延迟增加了精确调节放大器级联的输出端上的放大器增益的难度。如果在各个放大器级之间接入补偿色散的光纤(dispersion compensating fibers，简称为DCF)，则由于信号的飞行时间会出现数量级为100μs的恼人的光信号延迟。

申请号为102004052883.7的德国专利申请公开了一种用于补偿多级光学放大器的增益波动的解决方案。在输入功率发生功率跃变时，第一放大器级的泵功率得到匹配，该泵功率确定预计在后面的第二放大器上出现的输入功率的变化，并依据该变化计算出第二泵装置的新的泵功率。在此，在第二放大器级的输入端出现功率跃变之前的预定提前时间开始时调节出新的泵功率。该解决方案的缺点在于，该调节的作用被提前使用，由此产生的非常小的增益偏差会在放大器级中产生不利影响。此外，提前时间取决于放大器级的输入端和输出端上的光功率比例以及取决于调节器的设置。调节器性能在这些前提条件下很难得到优化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种具有多个放大器级或放大器组的光学放大器，该放大器具有尽可能优化的调节特性，使得光学放大器的输出信号中的功率瞬时现象尤其是在输入功率的跳跃式改变之后被尽可能地减小。此外还提供一种调节光学放大器的相应方法。

在装置和方法方面的技术问题通过以下方案解决。根据本发明的一种可调光学放大器，其具有至少两个串联连接的放大器组，其中每个放大器组分别具有泵装置和与该泵装置连接的调节装置，该调节装置在输入功率变化时匹配泵功率以保持恒定的放大器增益，其中在第一放大器组之前连接功率监控器装置用于获取输入功率的变化，该功率监控器装置的电输出端既与第一调节装置又与第二调节装置连接，在第一和第二调节装置之间加入控制链，该控制链具有串联电路，该串联电路包括：高通滤波器，该高通滤波器的边界频率大致等于第一放大器组的边界频率；用于形成控制信号的延迟和信号成型单元，所述控制信号模拟第一放大器组的调节信号的时间误差，其中所述控制信号与该信号的在时间上延迟的副本叠加，并且该延迟的持续时间等于第一放大器组的调节装置的延迟持续时间；以及前馈单元，用于产生第二调节装置的校正信号。另外，本发明还提供一种用于调节光学放大器的方法，该光学放大器具有至少两个串联连接的放大器组，其中借助调节装置调节该光学放大器的增益，其途经是获得第一放大器组的输入功率的变化，并且在输入功率发生变化时匹配输入每个放大器组的泵功率以保持恒定的放大器增益，其中：分出该输入功率的一部分并输入放大器组的调节装置，并且该部分在经过缩放之后用于前馈控制和设置相应放大器组的输出功率的额定值，将用于第一调节装置的经过缩放的控制信号输入高通滤波器，在不考虑延迟的情况下该高通滤波器的传输函数等于第一放大器组的传输函数，从借助高通滤波器成型的控制信号借助延迟和信号成型单元产生信号脉冲，该信号脉冲的振幅与第二放大器组需要的泵功率匹配，接着作为校正信号用于第二放大器组的调节装置。

本发明的其它实施方式参见本申请其他地方所公开的内容。

本发明的一个主要思想是，对于具有至少两个串联连接的放大器组的光学放大器，通过在各个放大器组的调节装置之间加入附加的控制链来改善该光学放大器的前馈控制。由此抵消了通过在第一放大器组的调节装置中固有的延迟形成的误差。本发明的控制链与第一放大器组的调节装置接收相同的输入信号。该控制链具有串联电路，该串联电路优选包括高通滤波器、延迟和信号成型单元，以及前馈单元。高通滤波器的边界频率大致等于第一放大器组的边界频率。在延迟和信号成型单元中形成控制信号，该控制信号模拟第一组的调节信号的时间误差。在延迟和信号成型单元中，该控制信号与该信号的在时间上延迟的副本叠加，其中延迟持续时间等于第一放大器组的调节装置的延迟持续时间。接着在前馈单元中，为第二调节装置的调节信号产生幅度匹配的校正信号。通过这种方式优化控制和调节过程的动态性能。优选对第二放大器组的泵功率实现最佳的设置，由此导致光学放大器输出端上的瞬时现象得到抑制。泵功率的最佳设置在此意思是，光学信号的功率的跳跃式变化以及相应匹配的泵功率信号在同一时刻到达放大器的这样一个位置，即在该位置处泵信号耦合到传输光纤中。通过本发明的控制链，整个调节装置的动态性能与该时刻协调一致。

本发明的其它优点在下文给出。

附图说明

下面借助附图详细描述本发明。

图1示出连接了调节装置的放大器组的结构框图，

图2示出具有两个放大器组和本发明的控制链的可调光学放大器的结构框图，

图3示出参与控制和调节过程的光学和电信号的相对立的时间变化过程。

具体实施方式

借助图1，首先详细描述单个EDFA级的调节装置。在图1中示出相应的结构框图。从输入端口1开始向放大器级S_A输入光学WDM信号1，该WDM信号优选具有1550nm的波长区域。放大器级S_A包括用铒离子掺杂的放大光纤EDF_A和选择波长的耦合器WDM_A，放大光纤EDF_A通过该耦合器向泵源LD_A输入泵信号15。泵源可以是发射波长为980nm或1480nm的激光二极管。放大器级S_A的输入端(端口1)连接到输入信号的功率监视器装置M1，该功率监视器装置M1由耦合器K1与后面连接的监视器光电二极管PD1组成。在功率监视器装置M1的电输出端上输出的光电流作为电输入信号10输入调节装置RE_A。在整个装置的输出端-端口4之前设置输出信号4的另一个功率监视器装置M4。该另一个功率监视器装置M4同样由耦合器K4和后面连接的光电二极管PD4组成。功率监视器装置M4用于采集调节参数(＝输出功率)。由监视器装置M4提供的光电流因此相当于调节参数的实际值。调节参数的额定值利用功率监视器装置M1来产生。首先电输入信号被输入缩放单元G14。该缩放单元例如可以是电放大器。缩放单元的功能是模拟EDFA级的增益。在此该增益预先给定。由此在缩放单元G₁₄的输出端产生具有应当被调节到的额定输出功率11的信号。该额定输出功率11一方面用作调节参数的额定值，另一方面用作前馈控制单元FF_A的参考信号。信号11因此被输入分叉点V1，该分叉点一方面与前馈控制单元FF_A连接，另一方面与第一混合点SUB_A连接。第一混合点SUN_A具有用于输入输出功率的额定值11的输入端，以及用于输入输出功率的实际值19的输入端。为了将这两个值同时施加在混合点，在额定值信号的路径中添加延迟元件VZ(f_A)。在该延迟元件VZ(f_A)中将额定值信号延迟了时间间隔Δt_f-A。该时间间隔等于光学WDM信号在穿过具有所属输入光纤的EDFA级时所经历的延迟。该延迟在光学信号的信号路径中用虚线的符号图Δt_f-A表示。

在第一混合点SUB_A，将输出功率的额定值和实际值相互比较，并将差信号12(也称为调节偏差12)输入调节或校正单元C_A。该调节或校正单元依据调节偏差12来为调节参数计算正或负的校正值13。调节单元的调节参数或调节信号是泵流(Pumpstrom)16，其近似线性地与泵源18的输出功率相关。为了加快调节过程以及为了在输入功率变化之后更为精确地保持期望的增益值，为该调节增加前馈控制。在前馈控制单元FF_A中，基于预定的模型计算泵源的估计是保持恒定增益所必要的泵功率。由调节单元C_A计算的校正值13因此在另一个混合点ADD_A处得到调制，其中由前馈控制单元FF_A预先给定的估计值15被加上信号13。由前馈控制和调节回路得到的调节参数的值16现在被输入泵源LD_A。为了识别在信号处理中出现的延迟，在该处添加以虚线表示的符号框Δt_C-A。下面始终观察虚线框不是调节装置的组件或其它功能块，而是虚线框仅引起所考察的信号的时间特性的情况。由于通过Δt_{C_A}表示的信号延迟，很明显泵信号18将始终延迟地到达EDFA。此外，符号Δt_{C_A}除了表示电子调节装置中的信号延迟之外，还表示在光学路径和在上述物理抽运过程中同样发挥作用的延迟。

通过调节装置和放大器组引起的延迟Δt_{C_A}可以在多级放大器中得到补偿，其中采用光学信号在设置于两个级之间的补偿色散的光纤DCF中传播时的飞行时间。该信号飞行时间延迟最大可以是100μs，并且用于在调节装置中对电信号的信号处理过程。

在该前提条件下优化控制和调节过程，其中电信号在调节段(或者在此是在调节装置)内的飞行时间最佳地与光学信号在传输段内的飞行时间匹配。为了改善调节装置内部的动态特性执行信号分析。由于EDFA是非线性系统，因此在特定的工作点，即对于固定的增益值或预定的输入和输出功率来说只能观察到小的信号干扰。在这种情况下系统可以线性化，而且可以采用线性系统理论。因此下面在小信号分析的情况下假定输入功率仅发生小的变化。该小的变化例如通过将特定频率的电信号调制到光学WDM信号中来达到。这样实施的电输入信号可以由正弦函数或者由多个这种不同频率的周期函数组成。通过这种方式可以产生级函数，这种级函数在接通或关闭信道时在视觉效果上存在。调节块对输入信号的响应(在此和级函数一样)适用于象整个调节回路的时间性能那样来完整描述时间特性，只要保证线性特性。将调节块输出端上的信号的时间特性描述为输入信号的跳跃式改变的响应的时间函数，称为跳跃响应或过渡函数。在频域，系统输出端上信号的时间变化过程的傅立叶变换由系统输入端上信号的时间变化过程的傅立叶变换和该系统的过渡函数的乘积得出。如果电输入信号的频率或者在有多个频率的情况下频谱输入端上的输入信号的频率改变，则可以通过在EDFA或者调节装置的输出端上获得电频谱来检验调节段的时间特性。可以采用矢量网络分析器来推导出输入信号的绝对值和相位。

如果借助小信号分析确定了EDFA的传输函数，则在EDFA中放大到饱和的输入信号的传输函数是一种高通。该高通的边界频率与EDFA的输出功率成正比。如果在例如由多个EDFA级组成的放大器组内添加可变的衰减器(variable optical attenuator，简称为VOA)，则边界频率将增大衰减因子这么多倍。这意味着借助高通可以模拟放大器组对跳跃式输入信号的作用。确切地说，高通滤波器模拟第一放大器组的泵路径的系统响应，该第一放大器组通过从光学路径换算到第二放大器组的泵路径而经过了调制。该系统响应与光学路径的频率响应类似。如果既在光学路径又在调节装置中出现的延迟得到平衡，则可以在光学放大器的输出端上达到理想的跳跃函数。根据本发明，为此在第一放大器组和第二放大器组的调节装置之间接入附加的控制链，该控制链优选由高通滤波器、延迟和信号成型单元以及控制信号的缩放单元组成。详情请参见下面的实施例。如果没有高通滤波器，通过加入控制链就已经改善了动态性能，当然参数经过精确设计的高通滤波器可以更为精确地保持恒定的增益。

在图2中示出光学放大器的结构框图，该光学放大器在该实施例中由两个放大器组G_A和G_B组成。上面的路径包括光学组件，并且对应于光学WDM信号的光学路径。所连接的调节装置包含电子功能单元和路径。这些调节装置可以是模拟或数字的，例如借助数字处理器单元(digital processor unit，简称为DSP)实现。在该实施例中的放大器组可以由一个或多个图1的放大器级构成。此外，该放大器组可以包括多于一个的泵激光二极管作为泵装置，或者只包含一个激光二极管用于激励(pump)多个放大器级。功能块G_A或G_B在此除了多个掺有铒的光纤之外还应当包括全部的无源光学组件，如耦合器、绝缘体、VOA和根据现有技术设计的任意泵装置。在图2所示的放大器装置的输入端-端口1后连接了功率监控装置M1(还是按照图1)，放大器组G_A的WDM信号1通过该功率监控装置M1的光学输出端输入第一调节装置RE_A，光电转换的输入信号10通过该功率监控装置M1的电输出端输入第一调节装置RE_A。在放大器组G_A之后设置另一个监控器装置M4用于获取输出功率。M4的电输出信号对应于调节参数的实际值，并且输入调节装置RE_A。调节装置RE_A与图1描述的调节装置类似地构造，并为放大器组G_A内包含的泵装置提供泵流14作为调节信号。为了表征通过放大器组A内的光纤输入产生的光学信号的延迟，采用虚线框Δt_f-A。为了表征调节装置RE_A内的电信号的固有延迟以及放大器G_A的泵过程所带来的延迟，给出虚线框Δt_{C_A}。时间间隔Δt_{C_A}也称为调节装置RE_A的反应时间。

第一放大器组G_A的输出端的监视器装置M4例如可以连接到补偿色散的光纤FCD，该光纤引起光信号长达Δt_DCF的延迟。第二放大器组G_B在该实施例中只具有一个输出端的功率监视器装置M6。该放大器组也根据不同的需要包含多个铒光纤和一个或多个所属的泵装置。光信号的延迟是由掺有铒的光纤和光纤引线引起的，在此通过虚线框Δt_{f_B}给出。放大器组G_B的泵功率借助调节装置RE_B得到匹配。该调节装置原则上和第一放大器组的调节装置RE_A相同构成。调节装置RE_B从第一放大器组G_A前面的第一监视器装置M1获得输入信号。由于光信号在从端口1到端口5的上面的路径中经历了延迟Δt_{f_A}+Δt_DCF，因此调节装置RE_B中的电信号也要在时间上得到匹配，从而与该光信号在时间上相同。

在监视器装置M1后面的分叉位置V0分叉的光电转换的输入信号30，首先被输入调节装置RE_B的缩放单元G₁₆，在此该输入信号与增益因子相乘，该增益因子对应于从端口1到端口6、包括放大器组G_B的整个光学路径。接着这样经过缩放的信号31被输入分叉位置V3。该分叉位置的第一输出端将信号32通过第一延迟元件VZ1输入前馈控制单元FF_B。在该延迟元件VZ1中将该信号延迟时间间隔Δt_{f_A}+Δt_DCF-Δt_{C_B}。如果例如在该路径中添加其它元件，则VZ1中的延迟时间会相应地减少这些元件的延迟时间。通过这种方式使得前馈控制单元FF_B的控制信号在第二调节的反应时间之前Δt_{C_B}就产生了。分叉位置V 3的第二输出通过第二延迟元件VZ2输入调节装置RE_B的混合点SUB_B，在此阈值35与实际值39比较，并将调节偏差36输出到调节单元C_B。在此，延迟元件VZ2被设置为，阈值33的信号被延迟了时间间隔Δt_{f_A}+Δt_DCF+Δt_{f_B}，因为实际值39的信号也恰好经历了该延迟，从而进行了同时间的减法。调节单元C_B连接到加法器ADD_B，在该加法器中前馈控制单元FF_B的控制信号34和调节单元中产生的校正信号37相加。

为了补偿第一调节装置的反应时间，施加在加法器ADD_B的输出端上的调节信号38通过另一个校正信号27既在时间上又根据幅度得到匹配。为此采用另一个控制链SK，其采用缩放单元G₁₄输出的额定值信号11作为输入信号。为此在调节装置RE_A内，与图1不同地在第一分叉点V1之后设置第二分叉点V2，从该第二分叉点开始事先在G₁₄中经过缩放的输入信号11被输入本发明的控制链SK。

电信号20首先输入高通滤波器HP。通过用具有与放大器组G_A相同的边界频率的高通滤波器对该输入信号进行滤波，将前馈信号成型为放大器组G_B的光输出信号具有当放大器组A的输入信号施加在放大器组G_B的输入端上时的形状。然后在放大器组G_B内采用前馈控制信号，该控制信号在输出信号中不产生过冲。在该实施例中，高通滤波器HP与延迟和信号成型单元DY连接。该延迟和信号成型单元还可以设置在高通滤波器HP之前。在该延迟和信号成型单元内，信号首先经历了等于时间间隔Δt_{f_A}+Δt_DCF-Δt_{C_B}的延迟，即电信号被延迟了光信号经过放大器组G_A和DCF所需要的时间。将该延迟减去放大器组G_B的反应时间或固有延迟时间，由此可以及时产生前馈信号。为了设置出延迟Δt_{f_A}+Δt_DCF-Δt_{C_B}，采用延迟元件VZSK。延迟元件VZSK与分叉点V4连接，该分叉点的第一输出端直接与加法器ADD连接，而第二输出端通过中间连接的延迟元件VZ(C_A)与该加法器连接。通过这种方式产生电信号23的副本24，该副本在VZ(C_A)中被延迟了第一放大器组V_A的调节装置RE_A的反应时间或固有延迟时间Δt_C-A。在加法器ADD中将未经延迟的信号23与经过延迟的信号25相加，从而在延迟和信号成型单元DY的输出端上产生时间间隔为Δt_{C_A}的信号脉冲。如果在功能块HP和DY的输出端上发现有传输函数，则在高通滤波器的输出端上的传输函数表示对放大器组G_A的模拟，而延迟和信号成型单元DY的输出端上的传输函数表示通过放大器组G_A的固有延迟而产生的误差。在与DY连接的前馈控制单元FF2中产生校正信号27，该校正信号补偿放大器组G_A的误差。因此校正信号27表示附加的前馈控制信号，并且在混合点ADD_FF中与放大器组G_B的传统调节装置的调节信号38相加。为了设置放大器组V_B中的泵功率而产生的调节信号40，在时间上被调节为使得放大器组V_B的调节装置的固有延迟(在附图中通过虚线框Δt_{C_B}表示)不再起作用并得到抵消。在该位置加入虚线框Δt_C-B只是为了在总数上提醒在G_B的RE_B和泵装置中出现的延迟，但是在该位置对信号40没有什么作用。

为了清楚表示本发明的控制链SK的各个功能块的作用方式，在图3中在调节装置内部以及放大器装置的光学路径内部的不同位置上示出电信号和光信号的几个时间变化过程。曲线K_1表示放大器组V_A的输入端(端口1)上的光学WDM信号的功率。它是应当表示取消信道的级函数。在时刻t＝0发生功率跃变。曲线K_15表示前馈控制单元FF_A的输出信号15。加法器ADD_A的输出端上的调节信号也像K_15那样。曲线K_16表示有效的调节信号，或换句话说表示泵信号的作用。借助曲线K_16表明泵信号晚了时间间隔Δt_{C_A}才发挥作用。由于放大器组G_A的反应时间Δt_{C_A}，在该光学输出功率时出现过冲或下冲。在曲线K_4中示出在放大器组A的输出端上(端口4)的光学功率中的这种过冲。曲线K_21示出高通滤波器的输出端上的电信号21。它是调节块HP的跳跃响应。

下面的曲线束示出在比t＝0晚的时刻t＝Δt_{f_A}+Δt_DCF的信号变化过程。由此曲线K_5示出放大器组G_B的输入端上的光学信号5的变化过程。光信号功率中的功率跃变被延迟了飞行时间Δt_{f_A}+Δt_DCF(＝通过放大器组G_A的飞行时间+通过DCF的飞行时间)地到达放大器组G_B。曲线K_33示出第二放大器组G_B的调节装置RE_B内的延迟元件VZ1的输出端上的电信号33。前馈控制单元FF_B的作用在曲线K_34中示出。如果没有加入本发明的控制链SK，信号34就会被延迟反应时间Δt_{C_B}才发挥作用。

在控制链SK内，电信号没有经历反应时间Δt_C-B。电信号的信号飞行时间仅在放大器组G_B的开头与光信号的信号飞行时间匹配。为此电信号必须经过延迟元件VZSK。VZSK的输出端上的电信号21在曲线K_21中示出。此外，在曲线K_26中给出延迟和信号成型单元DY的输出端上的电信号26。通过信号23与延迟了RE_A的反应时间Δt_{C_A}的副本25的叠加，形成了长度为Δt_C-A的信号脉冲。信号26被输入前馈控制单元FF2，在此匹配振幅，接着该控制信号27在加法器ADD_FF中与调节信号38相加。调节装置RE_B的输出信号40在曲线K_40中示出。K_40示出本发明控制链SK的有效作用。在放大器组G_B中发挥作用的所属的泵信号，是曲线K_PB的内容。曲线K_PB通过将K_40与K_34相加而出现。要注意，在该实施例中时间间隔Δt_{C_A}和Δt_{C_B}是相同的。泵信号的作用借助曲线K_6示出。它是放大器组G_B的输出端-端口6上的光信号6的输出功率。很明显，在反应时间间隔Δt_C-A期间首先必须跳跃式地降低泵功率，以降低放大器增益并抵消过冲，接着必须再次提高泵功率，以再次提高放大器增益。借助曲线K_5、K_PB和K_6表明调节装置RE_B的各个调节块的时间性能经过了最佳设计。从而达到了对于整个放大器装置来说最佳的前馈控制。

前馈控制的本发明设计的另一优点是，由前馈控制单元FF2输出的校正信号的绝对值与调节装置RE_A或RE_B的工作点无关。校正信号的绝对值基本上取决于从监控器装置M1分出的输入信号在元件G₁₄中进行的缩放。由此在FF2中产生的校正信号与各个放大器组G_A和G_B的输出功率无关。

其它实现可能是，放大器组G_A的前馈控制更弱或更强，或者完全关闭。信号25必须通过VZ(V_A)被衰减相应的倍数，或者可以在不存在FF_A时去掉该延迟元件。

Claims (11)

1.一种可调光学放大器，其具有至少两个串联连接的放大器组(G_A，G_B)，

其中每个放大器组分别具有泵装置和与该泵装置连接的调节装置(RE_A，RE_B)，该调节装置在输入功率变化时匹配泵功率以保持恒定的放大器增益，其中在第一放大器组(G_A)之前连接功率监控器装置(M1)用于获取输入功率的变化，该功率监控器装置的电输出端既与第一调节装置(RE_A)又与第二调节装置(RE_B)连接，

其特征在于，

在第一和第二调节装置之间加入控制链(SK)，该控制链具有串联电路，该串联电路包括

高通滤波器(HP)，该高通滤波器的边界频率大致等于第一放大器组(G_A)的边界频率，

用于形成控制信号的延迟和信号成型单元(DY)，所述控制信号模拟第一放大器组(G_A)的调节信号的时间误差，其中所述控制信号与该信号的在时间上延迟的副本叠加，并且该延迟的持续时间等于第一放大器组(G_A)的调节装置的延迟持续时间，以及

前馈单元，用于产生第二调节装置(RE_B)的校正信号(27)。

2.根据权利要求1所述的可调光学放大器，其特征在于，

延迟和信号成型单元(DY)包括由延迟元件(VZSK)和差分元件组成的串联电路，其中差分元件由输入端的用于将输入信号(22)分为两个相同的子信号(23，24)的分叉元件(V4)，设置在该子信号(23，24)的子路径之一中的另一个延迟元件(VZ(C_A))以及输出端的用于将经过延迟的子信号(25)和未经延迟的子信号(23)相加的加法器(ADD)组成。

3.根据权利要求1所述的可调光学放大器，其特征在于，

每个放大器组(G_A，G_B)的调节装置(R_A，R_B)在输入端都具有缩放单元(G₁₄，G₁₆)，该缩放单元与第一分叉位置(V1，V3)连接，使得该分叉位置的第一输出端与控制单元(FF_A，FF_B)连接，而且该分叉位置的第二输出端通向第一混合点(SUB_A，SUB_B)的第一输入端，

第一混合点(SUB_A，SUB_B)的第二输入端与相应放大器组(G_A，G_B)的输出端的功率监控器装置(M4，M6)连接，

第一混合点(SUB_A，SUB_B)的输出端与调节单元(C_A，C_B)连接，该调节单元的输出端通向第二混合点(ADD_A，ADD_B)的第一输入端，

第二混合点(ADD_A，ADD_B)的第二输入端与控制单元(FF_A，FF_B)连接，第二混合点(ADD_A，ADD_B)的输出端连接到相应放大器组(G_A，G_B)的泵装置。

4.根据权利要求3所述的可调光学放大器，其特征在于，

第一放大器组(G_A)的调节装置(RE_A)被连接成，在第一分叉位置(V1)之后设置第二分叉位置(V2)，第二分叉位置的第一输出端与第一混合点(SUB_A)连接，第二分叉位置的第二输出端与控制链(SK)连接。

5.根据权利要求3所述的可调光学放大器，其特征在于，

第二放大器组(G_B)的调节装置(RE_B)被连接成，在控制单元(FF_B)之前连接第一延迟元件(VZ1)，在第一混合点(SUB_B)之前连接第二延迟元件(VZ2)，其中在第一和第二延迟元件(VZ1，VZ2)中达到的延迟是不同的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的可调光学放大器，其特征在于，

所述控制链(SK)的延迟和信号成型单元(DY)仅包括一个延迟元件。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的可调光学放大器，其特征在于，

每个放大器组(G_A，G_B)包括至少一个放大器级。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的可调光学放大器，其特征在于，

在放大器组(G_A，G_B)之间设置至少一个补偿色散的光纤(DCF)。

9.一种用于调节光学放大器的方法，该光学放大器具有至少两个串联连接的放大器组(G_A，G_B)，其中借助调节装置(RE_A，RE_B)调节该光学放大器的增益，其途经是获得第一放大器组(G_A)的输入功率(1)的变化，并且在输入功率(1)发生变化时匹配输入每个放大器组(G_A，G_B)的泵功率以保持恒定的放大器增益，

其特征在于，

分出该输入功率(1)的一部分并输入放大器组(G_A，G_B)的调节装置(RE_A，RE_B)，并且该部分在经过缩放之后用于前馈控制和设置相应放大器组的输出功率的额定值，

将用于第一调节装置(R_A)的经过缩放的控制信号(11)输入高通滤波器(HP)，在不考虑延迟的情况下该高通滤波器的传输函数等于第一放大器组(G_A)的传输函数，

从借助高通滤波器(HP)成型的控制信号借助延迟和信号成型单元(DY)产生信号脉冲(26)，

该信号脉冲(26)的振幅与第二放大器组(G_B)需要的泵功率匹配，接着作为校正信号(27)用于第二放大器组(G_B)的调节装置(RE_B)。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

信号脉冲(26)的持续时间等于第一调节装置(R_A)的反应时间(Δt_{C_A})。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

将经过缩放的控制信号(31)分开成第二控制信号(32)和额定值信号(33)给第二缩放装置(RE_B)，并且在时间上延迟所得到的该第二控制信号(32)和额定值信号(33)，其中所述第二控制信号(32)的延迟时间由光信号在第一放大器组内的延迟时间(Δt_{f_A})加上光信号在设置于第一和第二放大器组之间的补偿色散的光纤内的延迟时间(Δt_DCF)之和再减去第二调节装置(R_B)的反应时间(Δt_{C_B})构成，额定值信号(33)的延迟时间由光信号在第一和第二放大器组内的延迟时间(Δt_{f_A}+Δt_{f_B})加上光信号在设置于第一和第二放大器组之间的补偿色散的光纤内的延迟时间(Δt_{C_B})之和构成。

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