CN102790643B - 参数仿真处理方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种参数仿真处理方法和装置，方法包括：根据光放大器的输入光功率和输出光功率，采集在满波输入的情况下的光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱；根据预设的光放大器的物理参数预设值得到光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，通过比较光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱与光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，并迭代修改光放大器的物理参数预设值来；根据光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比对光放大器的性能参数进行仿真。装置包括采集模块、拟合模块和仿真模块。本实施例融合了解析模型的快速性和数值模型的准确性，准确获取计算所需的所有物理参数，提高了仿真结果的精确性。

Description

参数仿真处理方法和装置

技术领域

本发明实施例涉及通信技术，尤其涉及一种参数仿真处理方法和装置。

背景技术

波分复用(Wavelength Division Multiplex；以下简称：WDM)光网络能够在光域中进行信号的复用、传输、方法、选路以及恢复等，已经成为光通信领域研究的热点。在WDM网络中从发送端发出的光信号在光纤传输过程中由于光纤和无源器件的衰耗，需要光放大器对光信号的光功率进行放大，通常采用掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier；以下简称：EDFA)中继的方式。对每一级EDFA而言，为了保证下一级的输出光功率在固定的光功率范围内，其工作模式设定为自动增益控制(Automatic Gain Control；以下简称：AGC)模式，其工作特性为总输出增益是固定值。因此，对EDFA进行仿真，对评估信道光功率和信道质量有非常重要的作用。

现有技术中通常采用解析模型和数值模型来仿真EDFA的输出参数。在解析模型中，EDFA相当于黑盒模型，其通过测量有限场景的输出增益和噪声指数来推断其他任意场景的输出增益和噪声指数，并通过EDFA的噪声指数、输入光功率和输入光信噪比(Optical Signal Noise Rate；以下简称：OSNR)来计算输出光功率和输出OSNR。而数值模型是在准确获知计算所需的所有物理参数之后(物理参数包括铒纤吸收发射截面系数、掺杂浓度、有效半径、光放大器所用铒纤长度、端面反射系数、端面波长相关损耗系数等)，定量计算任意输入条件下的输出增益和噪声指数以及输出OSNR。

然而，现有技术中的解析模型准确性较低，而数值模型的精度理论上虽然高于解析模型，但由于个体单板的差异性较大，实际中是无法精确预估计算所需的各单板的某些物理参数，导致计算结果的准确性降低，不具备实际应用价值。

发明内容

本发明实施例在于提供一种参数仿真处理方法和装置，融合解析模型的快速性和数值模型的准确性，能够精确个体单板的差异性，准确获取计算所需的所有物理参数，提高仿真结果的精确性。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种参数仿真处理方法，包括：

根据光放大器的输入光功率和输出光功率，采集在满波输入的情况下的所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱；

根据预设的所述光放大器的物理参数预设值得到所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，通过比较所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱与所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，并迭代修改所述光放大器的物理参数预设值来拟合所述光放大器的物理参数；

根据所述光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比对所述光放大器的性能参数进行仿真。

本发明实施例提供了一种参数仿真处理装置，包括：

采集模块，用于根据光放大器的输入光功率和输出光功率，采集在满波输入的情况下的所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱；

拟合模块，用于根据预设的所述光放大器的物理参数预设值得到所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，通过比较所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱与所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，并迭代修改所述光放大器的物理参数预设值来拟合所述光放大器的物理参数；

仿真模块，用于根据所述光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比对所述光放大器的性能参数进行仿真。

本发明实施例提供的一种参数仿真处理方法和装置，通过采集获取在满波输入的情况下的光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱，根据增益参考谱和噪声指数参考谱来拟合光放大器的物理参数，并根据光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比来对光放大器的性能参数进行仿真；本实施例融合了解析模型的快速性和数值模型的准确性，能够精确个体单板的差异性，准确获取计算所需的所有物理参数，提高了仿真结果的精确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明参数仿真处理方法实施例一的流程图；

图2为本发明参数仿真处理方法实施例二的流程图；

图3为本发明参数仿真处理方法实施例三的流程图；

图4为本发明参数仿真处理方法实施例四的流程图；

图5为本发明参数仿真处理方法实施例五的流程图；

图6为本发明参数仿真处理方法实施例五中模型计算得到的光放大器的增益与实验测试结果的比较示意图；

图7为本发明参数仿真处理方法实施例五中模型计算得到的光放大器的噪声指数与实验测试结果的比较示意图；

图8为本发明参数仿真处理装置实施例一的结构示意图；

图9为本发明参数仿真处理装置实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明参数仿真处理方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例提供了一种参数仿真处理方法，可以具体包括如下步骤：

步骤101，根据光放大器的输入光功率和输出光功率，采集在满波输入的情况下的光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱。

在本实施例中，光放大器可以具体为EDFA、半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier；以下简称：SOA)和拉曼光纤放大器等，为了准确获取各光放大器的各个物理参数，可以根据光放大器的输入光功率和输出光功率，采集在满波输入的情况下的光放大器的增益参考谱和噪声指数(Noise Figure；以下简称：NF)参考谱。具体可以通过满波激光源向光放大器提供不同频率的业务波长，通过光谱仪来获取光放大器在各频率的业务波长下对应的输入光功率和输出光功率。根据采集到的光放大器在满波输入的情况下的输入光功率和输出光功率便可以进一步获取到各业务波长对应的增益和噪声指数，进而获取到该光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱，并将该增益参考谱和噪声指数参考谱存储在单板闪存(flash)或者PC数据库中，以备后续调用。

步骤102，根据预设的所述光放大器的物理参数预设值得到所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，通过比较所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱与所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，并迭代修改所述光放大器的物理参数预设值来拟合所述光放大器的物理参数。

在采集到光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱后，根据该增益参考谱和噪声指数参考谱对光放大器的物理参数进行拟合，以获取到各光放大器的各物理参数的准确值，相当于完成光放大器的建模过程。本实施例具体可以先根据工程经验预先设定一套光放大器的相关物理参数，根据预设的光放大器的物理参数可以生成相应的光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，然后比较前述计算得到的增益参考谱与该增益输出谱，以及噪声指数参考谱与噪声指数输出谱；如果二者的误差满足精度要求，则可以将该预设的光放大器的物理参数的值作为最终拟合的结果；如果不满足精度要求，则修改物理参数的预设值，继续迭代直到满足精度要求为止。同时，本实施例将拟合获取到的物理参数保存在产品数据库中，以备后续使用。其中，本实施例中的上述对光放大器的物理参数的拟合过程可以在离线状态下进行，即可以事先拟合得到各光放大器分别对应的物理参数，后续仿真时直接调用拟合结果即可，则可以大大提高仿真的效率。

步骤103，根据光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比对光放大器的性能参数进行仿真。

在通过上述步骤拟合出光放大器的物理参数后，在现网使用过程中，可以通过调用保存在产品数据库中对应光放大器型号的物理参数，获取到光放大器的物理参数，再根据现网中实际输入的业务波长、输入光功率和输入OSNR以及其他性能参数，便可以实现对该光放大器的性能参数的仿真。

本实施例提供了一种参数仿真处理方法，通过采集获取在满波输入的情况下的光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱，根据增益参考谱和噪声指数参考谱来拟合光放大器的物理参数，并根据光放大器的物理参数、现网的业务波长、输入光功率和输入光信噪比来对光放大器的性能参数进行仿真；本实施例融合了解析模型的快速性和数值模型的准确性，能够精确个体单板的差异性，准确获取计算所需的所有物理参数，提高了仿真结果的精确性。

图2为本发明参数仿真处理方法实施例二的流程图，如图2所示，本实施例提供了一种参数仿真处理方法，本实施例在上述图1所示的基础之上，步骤102可以具体包括如下步骤：

步骤1021，根据光放大器的物理参数预设值计算光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱。

在本实施例中，在通过上述步骤采集得到该光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱后，在对光放大器的物理参数进行拟合时，可以先根据经验值设置光放大器的物理参数预设值。本步骤为根据该物理参数预设值，采用光放大器的模型分别计算得到光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱。

步骤1022，判断增益输出谱与增益参考谱之间的误差是否小于预设的精度阈值，以及判断噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差是否小于预设的精度阈值，如果是，则执行步骤1023，否则执行步骤1024。

本步骤为判断上述计算得到的增益输出谱和噪声指数输出谱分别与增益参考谱和噪声指数参考谱之间的误差，当增益输出谱与增益参考谱之间的误差，以及噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差均小于预设的精度阈值时，执行后续步骤1023；当增益输出谱与增益参考谱之间的误差，或者噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差大于或等于预设的精度阈值时，执行后续步骤1024。

步骤1023，将物理参数预设值作为光放大器的物理参数。

当增益输出谱与增益参考谱之间的误差，以及噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差均小于预设的精度阈值时，表明本次计算增益输出谱和噪声指数输出谱所使用的物理参数预设值满足要求，本实施例直接将该增益输出谱和噪声指数输出谱对应的光放大器的物理参数预设值，作为拟合后的光放大器的物理参数。

步骤1024，更新物理参数预设值，直到根据物理参数预设值计算得到的增益输出谱和噪声指数输出谱与增益参考谱增益和噪声指数参考谱之间的误差均小于预设的精度阈值，并将更新后的物理参数预设值作为光放大器的物理参数。

当增益输出谱与增益参考谱之间的误差，或者噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差大于或等于预设的精度阈值时，表明本次计算增益输出谱和噪声指数输出谱所使用的物理参数预设值不能达到要求，则继续更新该物理参数预设值；再根据更新后的物理参数预设值计算增益输出谱和噪声指数输出谱，即返回执行步骤1021，直到根据物理参数预设值计算得到的增益输出谱和噪声指数输出谱与增益参考谱增益和噪声指数参考谱之间的误差均小于预设的精度阈值，并将更新后的物理参数预设值作为光放大器的物理参数。

图3为本发明参数仿真处理方法实施例三的流程图，如图3所示，本实施例提供了一种参数仿真处理方法，本实施例在上述图1或图2所示的基础之上，步骤103可以具体包括如下步骤：

步骤1031，根据获取的铒纤上能级粒子反转数、光放大器的物理参数和业务波长生成各频率下的增益系数。

本步骤为对离线拟合得到的光放大器的物理参数进行调用，根据获取到的铒纤上能级粒子反转数以及光放大器的物理参数和现网中的实际业务波长来计算生成各频率下的增益系数。具体地，本步骤中的铒纤上能级粒子反转数是根据各频率下的泵浦光功率的输入值、各频率下的信号光功率的输入值和各频率下的放大的自发辐射(Amplified Spontaneous Emission；以下简称：ASE)光功率的输入值以及光放大器的物理参数而计算得到。

步骤1032，根据各频率下的增益系数以及当光场在铒纤中沿径向传播时满足的偏微分方程，生成各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值。

本实施例中各频率下的泵浦光功率沿增益介质径向分布的计算值、各频率下的信号光功率沿增益介质径向分布的计算值和各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值，与上述提到的各参数的输入值是不同的，各频率下的泵浦光功率的输入值、各频率下的信号光功率的输入值和各频率下的ASE光功率的输入值可以作为各频率下的泵浦光功率、信号光功率和ASE光功率的初始值，后续这些参数的值会随着铒纤粒子反转数而发生改变。

步骤1033，根据各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值，以及光放大器的物理参数，更新铒纤上能级粒子反转数。

步骤1034，当更新前后的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于预设的收敛阈值时，根据各频率下的增益系数、各频率下的输入光功率和各频率下的输入光信噪比，生成光放大器的输出参数。

本实施例通过判断铒纤上能级粒子反转数的稳定性来进一步生成光放大器的输出参数，当更新后的铒纤上能级粒子反转数与更新前的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于收敛阈值时，表明当前的铒纤上能级粒子反转数已经稳定，则可以根据更新当前的铒纤上能级粒子反转数所使用的各频率下的增益系数、各频率下的输入光功率和各频率下的输入光信噪比，来生成光放大器的输出参数。

进一步地，上述步骤103还可以包括如下步骤：

步骤1035，当更新前后的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值大于或等于预设的收敛阈值时，更新各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，直到根据偏微分方程计算得到的铒纤上能级粒子反转数，与更新前的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于预设的收敛阈值为止。

在本实施例中，当更新后的铒纤上能级粒子反转数与更新前的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值大于或等于收敛阈值时，表明当前的铒纤上能级粒子反转数不稳定，则需要继续更新各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，即对前述各频率下的泵浦光功率的计算值、各频率下的信号光功率的计算值和各频率下的ASE光功率的计算值进行更新，并返回执行上述步骤133，直到计算得到的更新前后的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于预设的收敛阈值为止。

图4为本发明参数仿真处理方法实施例四的流程图，如图4所示，本实施例提供了一种参数仿真处理方法，本实施例在上述图3所示的基础之上，步骤1034可以具体包括如下步骤：

步骤1034A，根据各频率下的增益系数和各频率下的输入光功率生成各频率下的输出光功率和各频率下的输出光信噪比，并根据各频率下的输入光功率和各频率下的输出光功率生成各频率下的输出光增益。

在计算光放大器的输出参数时，本实施例可以根据图3中步骤1034最后计算得到的各频率下的增益系数和各频率下的输入光功率，来计算生成各频率下的输出光功率和各频率下的输出光信噪比，进而可以根据各频率下的输入光功率和各频率下的输出光功率来计算生成各频率下的输出光增益。

步骤1034B，根据各频率下的信号光功率计算光放大器的总增益。

当通过上述稳定求解过程获取到各业务波长对应的输出光增益和输出OSNR后，本步骤根据各业务波长对应的信号光功率获取该光放大器的总增益。其中，本实施例中的光放大器的总增益可以为含ASE噪声的总增益，也可以为不含ASE噪声的总增益。

步骤1034C，当光放大器的总增益达到预设的增益值时，将各频率下的输出光功率和各频率下的输出光信噪比作为光放大器的输出参数。

进一步地，上述步骤1034还可以包括如下步骤：

步骤1034D，当光放大器的总增益未达到预设的增益值，按照泵浦光的上电规则更新各频率下的泵浦光功率的输入值，并更新各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，直到根据更新后的各频率下的信号光功率的输出值和各频率下的ASE光功率的输出值计算得到的放大器的总增益。

图5为本发明参数仿真处理方法实施例五的流程图，如图5所示，本实施例提供了一种参数仿真处理方法，本实施例可以具体包括如下步骤：

步骤501，根据光放大器的输入光功率和输出光功率，采集在满波输入的情况下的所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱，本步骤可以与上述步骤101类似，此处不再赘述。

步骤502，根据光放大器的物理参数预设值计算所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，本步骤可以类似上述步骤1021，此处不再赘述。

步骤503，判断增益输出谱与增益参考谱之间的误差是否小于预设的精度阈值，如果是，则执行步骤504，否则执行步骤505。

在计算得到光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱后，分别判断光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱与增益参考谱和噪声指数参考谱之间的误差是否满足精度要求。本步骤为先比较增益输出谱与增益参考谱，判断增益输出谱与增益参考谱之间的误差是否小于预设的精度阈值；如果二者的误差满足精度要求，则执行步骤504，继续对噪声指数输出谱与噪声指数参考谱进行比较；如果二者的误差不能满足精度要求，则执行步骤505，对之前设定的物理参数预设值进行更新，并返回执行步骤502，直到增益输出谱和噪声指数输出谱与增益参考谱和噪声指数参考谱之间的误差均满足精度要求为止。

步骤504，判断噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差是否小于预设的精度阈值，如果是，则执行步骤506，否则执行步骤505。

当计算得到的增益输出谱与增益参考谱之间的误差小于精度阈值后，继续比较噪声指数输出谱与噪声指数参考谱，判断噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差是否小于预设的精度阈值；如果二者的误差满足精度要求，则执行步骤506，将本次计算所使用的物理参数预设值作为光放大器的物理参数；如果二者的误差不能满足精度要求，则也执行步骤505，对之前设定的物理参数预设值进行更新，并返回执行步骤502，直到增益输出谱和噪声指数输出谱与增益参考谱和噪声指数参考谱之间的误差均满足精度要求为止。

步骤505，更新物理参数预设值，并返回执行步骤502。

当增益输出谱与增益参考谱之间的误差大于或等于精度阈值，或者噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差大于或等于精度阈值时，则对设定的物理参数预设值进行更新，并返回执行步骤502-504进行迭代，直到增益输出谱与增益参考谱之间的误差小于精度阈值，且噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差小于精度阈值为止。

步骤506，将当前物理参数预设值作为光放大器的物理参数。

当增益输出谱与增益参考谱之间的误差小于精度阈值，且噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差也小于精度阈值时，则表明该光放大器的物理参数拟合完毕，将本轮计算所使用的当前物理参数预设值作为光放大器的物理参数，并将该物理参数进行保存。值得说明的是，在上述迭代拟合过程中，实验中得到的增益参考谱和噪声指数参考谱是不变的，每次迭代得到的增益输出谱和噪声指数输出谱将会逐次逼近实验得到的增益参考谱和噪声指数参考谱，此外，本实施例中预先设定的物理参数预设值为光放大器在设计时的标称值，单板的差异性越小则迭代的速度越快。

需要指出的是，本实施例中的上述步骤501-506为对光放大器的物理参数的拟合过程，这些步骤可以离线执行，即可以在进行参数仿真之前事先拟合得到，并进行保存，其与后续的步骤之间不存在紧密的时序关系，在进行参数仿真时再调用拟合得到的结果即可。

步骤507，根据各频率下的泵浦光功率的输入值、各频率下的信号光功率的输入值和各频率下的ASE光功率的输入值以及光放大器的物理参数计算铒纤上能级粒子反转数。

在进行参数仿真时，本实施例通过稳态求解过程来获取光放大器中各业务波长对应的输出光增益和输出OSNR，此处的稳态是针对铒纤上能级粒子反转数而言的。本步骤为根据各频率下的泵浦光功率的输入值、各频率下的信号光功率的输入值和各频率下的ASE光功率的输入值以及光放大器的物理参数计算铒纤上能级粒子反转数。其中，各频率下的泵浦光功率的输入值、各频率下的信号光功率的输入值和各频率下的ASE光功率的输入值可以为z＝0时所对应的已知功率值，则根据公式(1)所示的铒纤上能级粒子反转数的径向相关关系可以计算得到铒纤上能级粒子反转数：

$\frac{d\stackrel{\‾}{n_2}\left(z\right)}{\mathrm{dt}}=\frac{1}{N_t}\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\frac{P_i\left(z\right){\mathrm{\α}}_i}{{\mathrm{hv}}_i{A}_{\mathrm{eff}}}-\frac{1}{N_t}\left(\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\frac{P_i\left(z\right)(\widetilde{{\mathrm{\α}}_i}+\widetilde{{g^{*}}_i})\stackrel{\‾}{n_2}\left(z\right)}{{\mathrm{hv}}_i{A}_{\mathrm{eff}}}\right)-\frac{\stackrel{\‾}{n_2}\left(z\right)}{{\mathrm{\τ}}_{21}}---\left(1\right)$

其中，n₂为铒纤上能级粒子反转数，P_i为信号光功率，A_eff为铒纤的等效横截面积，N_t为铒纤的掺杂浓度，g_i为增益系数，该增益系数满足如下公式(2)：

$g_i=(\widetilde{{\mathrm{\α}}_i}+\widetilde{{g^{*}}_i})n_2-\widetilde{{\mathrm{\α}}_i}-\mathrm{BGloss}---\left(2\right)$

其中，和分别为铒纤对频率为v_i光场的等效吸收截面和发射截面，BGloss为背景损耗。τ₂₁为⁴I_13/2到⁴I_15/2能级的弛豫特征时间，满足如下公式(3)：

ζ＝A_eff·N_t/τ₂₁    (3)

其中，ζ为饱和相关参数。等效吸收和发射截面和分别表示为如下公式(4)和(5)：

$\widetilde{\mathrm{\α}}(\mathrm{\λ},z)=\mathrm{\α}\left(\mathrm{\λ}\right)[1+\frac{R_{\mathrm{up}}{R}_{\mathrm{down}}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)-R_{\mathrm{down}}{R}_{\mathrm{up}}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)}{R_{\mathrm{down}}(R_{\mathrm{up}}+R_{\mathrm{down}})}]---\left(4\right)$

$\widetilde{g^{*}}(\mathrm{\λ},z)=g^{*}\left(\mathrm{\λ}\right)[1-\frac{R_{\mathrm{up}}{R}_{\mathrm{down}}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)-R_{\mathrm{down}}{R}_{\mathrm{up}}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)}{R_{\mathrm{up}}(R_{\mathrm{up}}+R_{\mathrm{down}})}]---\left(5\right)$

其中：

$R_{\mathrm{up}}=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\α}\left({\mathrm{\λ}}_j\right)\frac{P_j}{{\mathrm{hv}}_j}---\left(6\right)$

$R_{\mathrm{down}}=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{g}^{*}\left({\mathrm{\λ}}_j\right)\frac{P_j}{{\mathrm{hv}}_j}+\mathrm{\ζ}---\left(7\right)$

$R_{\mathrm{up}}^{\′}=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{\α}\left({\mathrm{\λ}}_j\right)\mathrm{\Γ}({\mathrm{\λ}}_j,\mathrm{\λ})\frac{P_j}{{\mathrm{hv}}_j}---\left(8\right)$

$R_{\mathrm{down}}^{\′}\left(\mathrm{\λ}\right)=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{g}^{*}\left({\mathrm{\λ}}_j\right)\mathrm{\Γ}({\mathrm{\λ}}_j,\mathrm{\λ})\frac{P_j}{{\mathrm{hv}}_j}---\left(9\right)$

其中，α(λ_j)和g^*(λ_j)分别为铒纤在波长λ_j处的吸收和发射截面，Γ(λ_i，λ_j)为铒纤增益抑制相关参数。

步骤508，根据铒纤上能级粒子反转数、光放大器的物理参数和业务波长生成各频率下的增益系数。

本步骤为对离线拟合得到的光放大器的物理参数进行调用，根据上述步骤计算得到的铒纤上能级粒子反转数以及光放大器的物理参数和现网中的实际业务波长来计算生成各频率下的增益系数。其中，光场在铒纤中沿径向z传播时满足如下公式(10)、(11)和(12)所示的传播方程：

$\frac{{\mathrm{dP}}_{\mathrm{pump},k}^{\±}\left(z\right)}{\mathrm{dz}}={g_k}^{\±}{P}_{\mathrm{pump},k}^{\±}\left(z\right)---\left(10\right)$

$\frac{{\mathrm{dP}}_i^{\mathrm{sig}}\left(z\right)}{\mathrm{dz}}={g_i}^{\±}{P}_i^{\mathrm{sig}}\left(z\right)---\left(11\right)$

$\frac{{\mathrm{dP}}_j^{\mathrm{ASE}\±}}{\mathrm{dz}}={g_j}^{\±}{P}_j^{\mathrm{ASE}\±}\left(z\right)+R_j^{\mathrm{ASE}\±}---\left(12\right)$

其中，P_pump，k、P^sig _i和P^ASE _j分别为频率为v_k，v_i和v_j下的泵浦光功率，信号光功率和ASE光功率，±符号表示正向和逆向传播方向，g_k、g_i和g_j分别为v_k，v_i和v_j下的增益系数。

步骤509，根据各频率下的增益系数以及当光场在铒纤中沿径向传播时满足的偏微分方程生成各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值。

在获取到各频率下的增益系数后，又可根据上述公式(10)、(11)和(12)所示的偏微分方程来计算各频率下的泵浦光功率沿增益介质径向分布的计算值、各频率下的信号光功率沿增益介质径向分布的计算值和各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值。其中，在计算ASE光功率时，可以将ASE光功率在频谱上进行分割，频率间隔为Δv。

步骤510，根据各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值以及光放大器的物理参数，更新铒纤上能级粒子反转数。

在获取到各频率下的泵浦光功率沿增益介质径向分布的计算值、各频率下的信号光功率沿增益介质径向分布的计算值和各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值，又可根据上述公式(1)所示的光功率与铒纤上能级粒子反转数之间的关系式，并根据光放大器的相关物理参数得到新的铒纤上能级粒子反转数，即对铒纤上能级粒子反转数进行更新。

步骤511，判断更新前后的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值是否小于预设的收敛阈值，如果是，则执行步骤513，否则执行步骤512。

本步骤为判断上述步骤507和步骤510计算得到的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值是否小于预设的收敛阈值，此处的绝对差值可以为二者差值的绝对值，即判断更新前后的铒纤上能级粒子反转数是否稳定。如果二者的绝对差值小于预设的收敛阈值，则表明该铒纤上能级粒子反转数已经稳定，则执行后续步骤513，否则执行步骤512，继续对各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布进行更新。

步骤512，更新各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，并返回执行步骤510。

当上述步骤507和步骤510计算得到的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值大于预设的收敛阈值，即铒纤上能级粒子反转数不稳定时，更新各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，并返回执行步骤510-511，直到铒纤上能级粒子反转数稳定为止。

步骤513，根据各频率下的增益系数和各频率下的输入光功率生成各频率下的输出光功率和各频率下的输出光信噪比，并根据各频率下的输入光功率和所述各频率下的输出光功率生成各频率下的输出光增益。

当上述步骤507和步骤510计算得到的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于预设的收敛阈值，即铒纤上能级粒子反转数已稳定时，表明稳定求解过程结束，则可以根据最后计算得到的各频率下的增益系数和各频率下的输入光功率，来计算生成各频率下的输出光功率和各频率下的输出光信噪比，进而可以根据各频率下的输入光功率和各频率下的输出光功率来计算生成各频率下的输出光增益。

步骤514，根据各频率下的信号光功率计算光放大器的总增益。

当通过上述稳定求解过程获取到各业务波长对应的输出光增益和输出OSNR后，本步骤根据各业务波长对应的信号光功率获取该光放大器的总增益。其中，本实施例中的光放大器的总增益可以为含ASE噪声的总增益，也可以为不含ASE噪声的总增益。具体地，对于含ASE噪声的总增益来说，可以根据各频率下的输出信号光和输出ASE光的输出光功率，以及各频率下的输入信号光和输入ASE光的输入光功率来计算光放大器的含ASE噪声的总增益，具体可以为各频率下的输出信号光和输出ASE光的输出光功率之和与各频率下的输入信号光和输入ASE光的输入光功率之和的比值。对于不含ASE噪声的总增益来说，可以根据各频率下的输出信号光的输出光功率和所述各频率下的输入信号光的输入光功率计算所述光放大器的不含ASE噪声的总增益，具体可以为各频率下的输出信号光的输出光功率之和与各频率下的输入信号光的输入光功率之和的比值。

步骤515，判断光放大器的总增益是否达到预设的增益值，如果是，则执行步骤517，否则执行步骤516。

在计算得到光放大器的总增益后，本步骤为判断该放大器的总增益是否达到预设的增益值，具体可以为判断光放大器的含ASE噪声的总增益或者含ASE噪声的总增益是否达到预设的增益值，即二者选其一。如果光放大器的总增益已经达到预设的增益值，则执行后续步骤517，否则执行步骤516，更新各频率下的泵浦光功率的输入值。

步骤516，按照泵浦光的上电规则更新各频率下的泵浦光功率的输入值，并更新各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，并返回执行步骤507。

当光放大器的含ASE噪声的总增益或者含ASE噪声的总增益未达到预设的增益值时，本步骤按照浦光的上电规则更新各频率下的泵浦光功率的输入值，并更新各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，并返回执行步骤507，即重新进行上述稳态求解，直到计算得到的光放大器的总增益达到预设的增益值为止。

步骤517，将各频率下的输出光功率和各频率下的输出光信噪比作为光放大器的输出参数。

当光放大器的含ASE噪声的总增益或者含ASE噪声的总增益达到预设的增益值时，则可以将上述计算得到的各频率下的输出光功率和各频率下的输出OSNR作为该光放大器的输出参数，完成光放大器的参数仿真过程。

图6和7分别为本发明参数仿真处理方法实施例五中模型计算得到的光放大器的增益和噪声指数与实验测试结果的比较示意图，如图6所示，图中横坐标代表业务波长，本实施例从业务波长为1530nm-1560nm的范围中采样作为实验测试点，纵坐标代表光放大器的增益，相应地得到的增益在19-20.5dB的范围内；如图7所示，图中横坐标代表业务波长，本实施例从业务波长为1530nm-1560nm的范围中采样作为实验测试点，纵坐标代表光放大器的噪声指数(NF)，相应地得到的噪声指数为6-9dB的范围内。本实施例中模型计算结果在图中以十字表示，而实验测试结果以圆圈表示，可以看出，光放大器的增益和噪声指数的模型计算结果与实验测试结果基本吻合。

本实施例提供了一种参数仿真处理方法，通过采集获取在满波输入的情况下的光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱，根据增益参考谱和噪声指数参考谱来拟合光放大器的物理参数，并根据光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比来对光放大器的性能参数进行仿真；本实施例在现网实时仿真时，通过引入了数值模型进行快速的光功率和OSNR的实时在线预测和仿真，比现有技术中的解析模型更加准确，而其通过采用解析模式的获取个性化单板的各物理参数，比现有技术中的数值模型更加迅速。本实施例通过一种并行的计算方式进行快速迭代求解，将计算时间压缩到实时计算的要求范围之内，同时也保证了运算的精度，特别能降低是在短波参与时光谱烧孔(Spectral Hole Burning；以下简称：SHB)所带来的误差。且本实施例利用光放单板出产发货时测量在满波输入的情况下的增益和噪声指数参考谱，仅需要将数据简单保存在单板flash或PC机的数据库中便可以匹配本方法，并不会增加客户的成本。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图8为本发明参数仿真处理装置实施例一的结构示意图，如图8所示，本实施例提供了一种参数仿真处理装置，可以具体执行上述方法实施例一中的各个步骤，此处不再赘述。本实施例提供的参数仿真处理装置可以具体包括采集模块801、拟合模块802和仿真模块803。其中，采集模块801用于根据光放大器的输入光功率和输出光功率，采集在满波输入的情况下的所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱。拟合模块802用于根据预设的所述光放大器的物理参数预设值得到所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，通过比较所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱与所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，并迭代修改所述光放大器的物理参数预设值来拟合所述光放大器的物理参数。仿真模块803用于根据所述光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比对所述光放大器的性能参数进行仿真。

图9为本发明参数仿真处理装置实施例二的结构示意图，如图9所示，本实施例提供了一种参数仿真处理装置，可以具体执行上述方法实施例二到实施例五中的各个步骤，此处不再赘述。本实施例提供的参数仿真处理装置在上述图8所示的基础之上，拟合模块802可以具体包括计算单元8021、拟合单元8022和第一更新单元8023。其中，计算单元8021用于根据所述光放大器的物理参数预设值计算所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱。拟合单元8022用于当所述增益输出谱与所述增益参考谱之间的误差，以及所述噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差均小于预设的精度阈值时，将所述物理参数预设值作为所述光放大器的物理参数。第一更新单元8023用于当所述增益输出谱与所述增益参考谱之间误差，或所述噪声指数输出谱与所述噪声指数参考谱之间的误差不小于预设的精度阈值时，更新所述物理参数预设值，直到根据所述物理参数预设值计算得到的增益输出谱和噪声指数输出谱与所述增益参考谱增益和所述噪声指数参考谱之间的误差均小于预设的精度阈值，并将更新后的物理参数预设值作为所述光放大器的物理参数。

进一步地，仿真模块803可以具体包括第一生成单元8031、第二生成单元8032、第二更新单元8033和仿真单元8034。其中，第一生成单元8031用于根据获取的铒纤上能级粒子反转数、所述光放大器的物理参数和业务波长生成各频率下的增益系数。第二生成单元8032用于根据所述各频率下的增益系数以及当光场在铒纤中沿径向传播时满足的偏微分方程，生成各频率下的泵浦光功率沿增益介质径向分布的计算值、各频率下的信号光功率沿增益介质径向分布的计算值和各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值。第二更新单元8033用于根据所述各频率下的泵浦光功率沿增益介质径向分布的计算值、所述各频率下的信号光功率沿增益介质径向分布的计算值和所述各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值以及所述光放大器的物理参数，更新铒纤上能级粒子反转数。仿真单元8034用于当更新前后的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于预设的收敛阈值时，根据所述各频率下的增益系数、所述各频率下的输入光功率和所述各频率下的输入光信噪比生成所述光放大器的输出参数。

进一步地，本实施例中的仿真模块803还可以包括第三更新单元8035，第三更新单元8035用于当更新前后的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值大于或等于预设的收敛阈值时，更新所述各频率下的泵浦光功率、所述各频率下的信号光功率和所述各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，直到根据所述偏微分方程计算得到的铒纤上能级粒子反转数，与更新前的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于预设的收敛阈值为止。

进一步地，仿真单元8034可以具体包括生成子单元80341、计算子单元80342和仿真子单元80343。其中，生成子单元80341用于根据各频率下的增益系数和各频率下的输入光功率生成各频率下的输出光功率和各频率下的输出光信噪比，并根据各频率下的输入光功率和各频率下的输出光功率生成各频率下的输出光增益。计算子单元80342用于根据各频率下的信号光功率计算光放大器的总增益。仿真子单元80343用于当所述光放大器的总增益达到预设的增益值时，将所述各频率下的输出光功率和所述各频率下的输出光信噪比作为所述光放大器的输出参数。

进一步地，本实施例中的仿真单元8034还可以包括更新子单元80344，更新子单元80344用于当所述光放大器的总增益未达到预设的增益值时，按照泵浦光的上电规则更新所述各频率下的泵浦光功率的输入值，并更新所述各频率下的泵浦光功率、所述各频率下的信号光功率和所述各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，直到根据更新后的所述各频率下的信号光功率的输出值和所述各频率下的ASE光功率的输出值，计算得到的放大器的含ASE噪声的总增益达到预设的增益值为止。

本实施例提供了一种参数仿真处理装置，通过采集获取在满波输入的情况下的光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱，根据增益参考谱和噪声指数参考谱来拟合光放大器的物理参数，并根据光放大器的物理参数、现网的业务波长、输入光功率和输入光信噪比来对光放大器的性能参数进行仿真；本实施例在现网实时仿真时通过引入了数值模型进行快速的光功率和OSNR的实时在线预测和仿真，比现有技术中的解析模型更加准确，而其通过采用解析模式的获取个性化单板的各物理参数，比现有技术中的数值模型更加迅速。本实施例通过一种并行的计算方式进行快速迭代求解，将计算时间压缩到实时计算的要求范围之内，同时也保证了运算的精度，特别能降低是在短波参与时光谱烧孔(Spectral Hole Burning；以下简称：SHB)所带来的误差。且本实施例利用光放单板出产发货时测量在满波输入的情况下的增益和噪声指数参考谱，仅需要将数据简单保存在单板flash或PC机的数据库中便可以匹配本方法，并不会增加客户的成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种参数仿真处理方法，其特征在于，包括：

根据光放大器的输入光功率和输出光功率，采集在满波输入的情况下的所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱；

根据预设的所述光放大器的物理参数预设值得到所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，通过比较所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱与所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，并迭代修改所述光放大器的物理参数预设值来拟合所述光放大器的物理参数；

根据所述光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比对所述光放大器的性能参数进行仿真，所述性能参数包括各频率下的增益系数，各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率，各频率下的放大的自发辐射ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值和铒纤上能级粒子反转数；

其中，所述通过比较所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱与所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，并迭代修改所述光放大器的物理参数预设值来拟合所述光放大器的物理参数包括：

当所述增益输出谱与所述增益参考谱之间的误差，以及所述噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差均小于预设的精度阈值时，将所述物理参数预设值作为所述光放大器的物理参数；

当所述增益输出谱与所述增益参考谱之间误差，或所述噪声指数输出谱与所述噪声指数参考谱之间的误差不小于预设的精度阈值时，更新所述物理参数预设值，直到根据所述物理参数预设值计算得到的增益输出谱和噪声指数输出谱与所述增益参考谱增益和所述噪声指数参考谱之间的误差均小于预设的精度阈值，并将更新后的物理参数预设值作为所述光放大器的物理参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比对所述光放大器的性能参数进行仿真包括：

根据获取的铒纤上能级粒子反转数、所述光放大器的物理参数和业务波长生成各频率下的增益系数；

根据所述各频率下的增益系数以及当光场在铒纤中沿径向传播时满足的偏微分方程，生成各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的放大的自发辐射ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值；

根据所述各频率下的泵浦光功率、所述各频率下的信号光功率和所述各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值，以及所述光放大器的物理参数，更新铒纤上能级粒子反转数；

当更新前后的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于预设的收敛阈值时，根据所述各频率下的增益系数、各频率下的输入光功率和各频率下的输入光信噪比，生成所述光放大器的输出参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比对所述光放大器的性能参数进行仿真还包括：

当更新前后的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值大于或等于预设的收敛阈值时，更新所述各频率下的泵浦光功率、所述各频率下的信号光功率和所述各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，直到根据所述偏微分方程计算得到的铒纤上能级粒子反转数，与更新前的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于预设的收敛阈值为止。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铒纤上能级粒子反转数为根据各频率下的泵浦光功率的输入值、各频率下的信号光功率的输入值和各频率下的ASE光功率的输入值以及所述光放大器的物理参数而计算得到。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述各频率下的增益系数、各频率下的输入光功率和各频率下的输入光信噪比生成所述光放大器的输出参数包括：

根据所述各频率下的增益系数和各频率下的输入光功率生成各频率下的输出光功率和各频率下的输出光信噪比，并根据所述各频率下的输入光功率和所述各频率下的输出光功率生成各频率下的输出光增益；

根据各频率下的信号光功率计算光放大器的总增益；

当所述光放大器的总增益达到预设的增益值时，将所述各频率下的输出光功率和所述各频率下的输出光信噪比作为所述光放大器的输出参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述各频率下的增益系数、各频率下的输入光功率和各频率下的输入光信噪比生成所述光放大器的输出参数还包括：

当所述光放大器的总增益未达到预设的增益值，按照泵浦光的上电规则更新各频率下的泵浦光功率的输入值，并更新各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，直到根据更新后的各频率下的信号光功率的输出值和各频率下的ASE光功率的输出值，计算得到的放大器的总增益达到预设的增益值为止。

7.一种参数仿真处理装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于根据光放大器的输入光功率和输出光功率，采集在满波输入的情况下的所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱；

拟合模块，用于根据预设的所述光放大器的物理参数预设值得到所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，通过比较所述光放大器的增益参考谱和噪声指数参考谱与所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱，并迭代修改所述光放大器的物理参数预设值来拟合所述光放大器的物理参数；

仿真模块，用于根据所述光放大器的物理参数、业务波长、输入光功率和输入光信噪比对所述光放大器的性能参数进行仿真，所述性能参数包括各频率下的增益系数，各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率，各频率下的放大的自发辐射ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值和铒纤上能级粒子反转数；

其中，所述拟合模块包括：

计算单元，用于根据所述光放大器的物理参数预设值计算所述光放大器的增益输出谱和噪声指数输出谱；

拟合单元，用于当所述增益输出谱与所述增益参考谱之间的误差，以及所述噪声指数输出谱与噪声指数参考谱之间的误差均小于预设的精度阈值时，将所述物理参数预设值作为所述光放大器的物理参数；

第一更新单元，用于当所述增益输出谱与所述增益参考谱之间误差，或所述噪声指数输出谱与所述噪声指数参考谱之间的误差不小于预设的精度阈值时，更新所述物理参数预设值，直到根据所述物理参数预设值计算得到的增益输出谱和噪声指数输出谱与所述增益参考谱增益和所述噪声指数参考谱之间的误差均小于预设的精度阈值，并将更新后的物理参数预设值作为所述光放大器的物理参数。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述仿真模块包括：

第一生成单元，用于根据获取的铒纤上能级粒子反转数、所述光放大器的物理参数和业务波长生成各频率下的增益系数；

第二生成单元，用于根据所述各频率下的增益系数以及当光场在铒纤中沿径向传播时满足的偏微分方程，生成各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的放大的自发辐射ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值；

第二更新单元，用于根据所述各频率下的泵浦光功率、所述各频率下的信号光功率和所述各频率下的ASE光功率沿增益介质径向分布的计算值以及所述光放大器的物理参数，更新铒纤上能级粒子反转数；

仿真单元，用于当更新前后的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于预设的收敛阈值时，根据所述各频率下的增益系数、所述各频率下的输入光功率和所述各频率下的输入光信噪比生成所述光放大器的输出参数。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述仿真模块还包括

第三更新单元，用于当更新前后的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值大于或等于预设的收敛阈值时，更新所述各频率下的泵浦光功率、所述各频率下的信号光功率和所述各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，直到根据所述偏微分方程计算得到的铒纤上能级粒子反转数，与更新前的铒纤上能级粒子反转数的绝对差值小于预设的收敛阈值为止。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述仿真单元包括:

生成子单元，用于根据所述各频率下的增益系数和各频率下的输入光功率生成各频率下的输出光功率和各频率下的输出光信噪比，并根据所述各频率下的输入光功率和所述各频率下的输出光功率生成各频率下的输出光增益；

计算子单元，用于根据各频率下的信号光功率计算所述光放大器的总增益；

仿真子单元，用于当所述光放大器的总增益达到预设的增益值时，将所述各频率下的输出光功率和所述各频率下的输出光信噪比作为所述光放大器的输出参数。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述仿真单元还包括：

更新子单元，用于当所述光放大器的总增益未达到预设的增益值时，按照泵浦光的上电规则更新各频率下的泵浦光功率的输入值，并更新各频率下的泵浦光功率、各频率下的信号光功率和各频率下的ASE光功率在放大器中沿增益介质径向的分布，直到根据更新后的各频率下的信号光功率的输出值和各频率下的ASE光功率的输出值，计算得到的放大器的总增益达到预设的增益值为止。