CN103618207A - 一种拉曼泵浦激光器控制装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种拉曼泵浦激光器控制装置及其控制方法，其中拉曼泵浦激光器控制装置包括：波分复用器、分光耦合器、光电探测器、模拟放大处理电路、模数转换器、快速拉曼泵浦控制单元、数模转换器、拉曼泵浦激光器；快速拉曼泵浦控制单元已知拉曼泵浦激光器预期输出光功率后，基于拉曼泵浦激光器当前预期输出光功率与数模转换器所需输入数字量的直接关系，使用前馈控制机制，使拉曼泵浦激光器实际输出光功率快速逼近其预期输出光功率；再同步结合反馈控制机制，使拉曼泵浦激光器的实际输出光功率精确锁定于预期输出光功率，从而实现对拉曼泵浦激光器的快速而精确的控制。

Description

一种拉曼泵浦激光器控制装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及拉曼泵浦激光器的控制，属于光通信领域，特别涉及一种具有快速功率响应的拉曼泵浦激光器控制装置及其控制方法。
背景技术
网络数据流量激增与用户对高速率网络应用的需求，引领着光通信网络朝着超宽带网络的方向前行。拉曼光纤放大器以其具有“任意”工作波长特性、宽带增益特性、分布放大特性以及可以用普通光纤作为增益介质等几大优点，已在现代通信网络中得到广泛应用。
各大光放大器厂商均针对拉曼光纤放大器相关技术展开了广泛的研究。如美国专利US7031049披露了一种拉曼光纤放大器的Loss Point探测方法；美国专利US7916384披露了一种基于PID实现拉曼光纤放大器闭环控制的方法；美国专利US8139285披露了一种拉曼光纤放大器及其控制方法，其要点在于实现拉曼光纤放大器的实时增益控制。如上所述专利，基本体现了拉曼光纤放大器技术发展趋势：从早期简单的拉曼输出安全功率保护及简单功率控制到当前进入实时增益控制的研究。从已知技术发展轨迹中可以看出，对于拉曼光纤放大器的控制，关注的焦点愈来愈集中于增益的实时控制。然而，随着光通信技术的发展，传统的静态光网络已悄然演进为动态光网络。一方面，动态的光网络会将更多的光浪涌、光波动、光电转换噪声引入到光纤放大器中；另一方面，频繁的上下波成为动态光网络的主题。这些对于光纤放大器的新的动态特性的要求，必然需要光纤放大器具有快速的动态响应特征。作为光放大器的一种，拉曼光纤放大器亦需要满足这种新的技术要求，即需要实现对拉曼光纤放大器快速控制，在已知技术中，尚未见相关技术的披露。
本发明的目的在于提供一种快速控制拉曼光纤放大器泵浦激光器的装置及其控制方法，使得拉曼光纤放大器具有快速响应的特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种快速控制拉曼光纤放大器泵浦激光器的装置及其控制方法，提升拉曼光纤放大器的动态工作性能，使其具备快速响应特性，以满足动态光网络的相关技术要求。
本发明的目的是这样实现的
本发明提供了一种拉曼泵浦激光器控制装置，包括：波分复用器、分光耦合器、光电探测器、模拟放大处理电路、模数转换器、快速拉曼泵浦控制单元、数模转换器、拉曼泵浦激光器；其中，
波分复用器将从分光耦合器输出的泵浦光与信号光进行耦合；
分光耦合器对泵浦光进行分光，一部分分光的光能量耦合进波分复用器，另一部分光进入光电探测器；
光电探测器对分光耦合器的输出的分光进行探测；
模拟放大处理电路对光电探测器探测到的模拟信号进行放大处理；
模数转换器将模拟放大处理电路处理后的模拟信号转换为数字信号；
快速拉曼泵浦控制单元对模数转换器所得到的数字信号进行数据处理，产生数字控制信号；
数模转换器将快速拉曼泵浦控制单元处理得到的数字控制信号转换成模拟控制信号；
拉曼泵浦激光器在数模转换器输出的模拟控制信号的控制下产生泵浦光，所产生的泵浦光进入分光耦合器进行分光。
本发明还提供了一种拉曼泵浦激光器控制装置，包括：波分复用器、第一分光耦合器、第二分光耦合器、波分复用器组、光电探测器组、模拟放大处理电路组、模数转换器组、快速拉曼泵浦控制单元、数模转换器组、拉曼泵浦激光器组、泵浦合波单元；其中，
波分复用器将从第一分光耦合器输出的泵浦光与信号光进行耦合；
第一分光耦合器对泵浦光进行分光，一部分分光的光能量耦合进波分复用器，另一部分光进入第二分光耦合器；
第二分光耦合器对第一分光耦合器输出的一部分分光再次进行分光，并将分光输出到波分复用器组中的每一个波分复用器；
波分复用器组中的每一个波分复用器对第二分光耦合器输出的分光分别进行滤波，分别将选定的不同波长的分光信号输出到光电探测器组中的各光电探测器；
光电探测器组中的各光电探测器分别对不同波长的分光信号的光功率进行探测，并将探测得到模拟信号输出到模拟放大处理电路组中对应的模拟放大处理电路；
模拟放大处理电路组中的各模拟放大处理电路分别对输入的模拟信号进行放大处理后输出到模数转换器组中对应的模数转换器；
模数转换器组中的各模数转换器分别将输入的经过放大处理的模拟信号转换为数字信号，并将代表各波长光功率的数字信号分别输出到快速拉曼泵浦控制单元；
快速拉曼泵浦控制单元对输入的分别代表各波长光功率的数字信号进行数据处理，分别针对拉曼泵浦激光器组各拉曼泵浦激光器产生各波长数字控制信号；
数模转换器组中的各数模转换器将各波长数字控制信号分别经过转换成各波长模拟控制信号；
拉曼泵浦激光器组中的各拉曼泵浦激光器在对应的波长模拟控制信号的控制下产生各波长泵浦光，各波长泵浦光进入泵浦合波单元进行合波；泵浦合波单元将合波后的多个波长泵浦光输出到第一分光耦合器进行分光；其中，所述泵浦合波单元优选为IPBCD、IPBC、WDM、PBC中的一种或多种。
在上述技术方案中，光电探测器组中的各光电探测器所探测的光功率分别与拉曼泵浦激光器组中各拉曼泵浦激光器各自的当前实际输出功率相对应。
在上述技术方案中，波分复用器组中的波分复用器个数、光电探测器组中的光电探测器个数、模拟放大处理电路组中的模拟放大处理电路个数、模数转换器组中的模数转换器个数、数模转换器组中的数模转换器个数均与拉曼泵浦激光器组中的拉曼泵浦激光器个数相对应。
在上述技术方案中，波分复用器组中的各波分复用器、光电探测器组中的各光电探测器、模拟放大处理电路组中的各模拟放大处理电路、模数转换器组中的各模数转换器、数模转换器组中的各数模转换器均与拉曼泵浦激光器组中的各拉曼泵浦激光器一一对应。
在上述技术方案中，拉曼泵浦激光器组中的拉曼泵浦激光器个数为2个或大于2的自然数个。
在上述技术方案中，快速拉曼泵浦控制单元采用数字处理芯片来实现；模拟放大处理电路采用跨导电路或者对数电路来实现；光电探测器采用光电探测二极管或其他能够探测分光信号强弱的方式来实现；其中，所述数字处理芯片优选为DSP、FPGA或者ASIC。
本发明还提供一种使用在上述技术方案中的拉曼泵浦激光器控制装置来实施的具有快速功率响应的拉曼泵浦激光器控制方法，包括步骤：
前馈控制步骤，依据测试或者定标结果，建立各拉曼泵浦激光器当前实际输出光功率与输入该拉曼泵浦激光器的对应数模转换器的输入值之间的关系，快速拉曼泵浦控制单元在已知拉曼泵浦激光器的当前预期输出功率时，根据这种关系，对应产生相应的前馈输出值输出到对应的数模转换器中；
反馈控制步骤，当光电探测器探测到对应拉曼泵浦激光器当前实际输出光功率时，快速拉曼泵浦控制单元在得到该拉曼泵浦激光器的实际输出光功率后，与之前所预期的该拉曼泵浦激光器的输出光功率相关联，使用反馈控制方式，使得该拉曼泵浦激光器的实际输出光功率精确锁定在该拉曼泵浦激光器的预期输出光功率上。
在上述技术方案中，所述建立各拉曼泵浦激光器当前实际输出光功率与输入该拉曼泵浦激光器的对应数模转换器的输入值之间的关系具体为采用直线拟合方式建立线性关系或者采用查找表方式建立一一映射关系。
在上述技术方案中，所述反馈控制方式采用位置式或者增量式PI或PID控制器。
本发明取得了以下技术效果：
1、结构简单，易于实现；
2、通过算法完成快速响应设计，不增加额外成本；
3、使用一种全新的前馈+反馈控制方法，实现对拉曼光纤放大器泵浦激光器控制。该方法易于植入拉曼光纤放大器的整体控制机制中，使得拉曼光纤放大器具有快速响应特性。
附图说明
图1是快速控制拉曼光纤放大器泵浦激光器的装置结构框图；
图2是快速控制拉曼光纤放大器泵浦激光器的装置第二实例的结构框图；
图3是快速控制拉曼光纤放大器泵浦激光器的装置第三实例的结构框图；
图4是拉曼泵浦激光器前馈控制数据线性曲线拟合示意图；
图5是拉曼泵浦激光器前馈控制数据表格示意图；
图6是使用拉曼泵浦激光器背光探测电流建立拉曼泵浦激光器前馈控制数据示意图；
图7是使用拉曼泵浦激光器光电探测器探测电流建立拉曼泵浦激光器前馈控制数据表格示意图。
其中：
101：波分复用器                       102：分光耦合器
103：光电探测器                       104：模拟放大处理电路
105：模数转换器                       106：快速拉曼泵浦控制单元
107：数模转换器                       108：拉曼泵浦激光器
201：第一波分复用器                   202：第一分光耦合器
203：第二分光耦合器                   204：第二波分复用器
205：第三波分复用器                   206、207：第一、第二光电探测器
208、209：第一、第二模拟放大处理电路
210、211：第一、第二模数转换器        212：快速拉曼泵浦控制单元
213、214：第一、第二数模转换器
215、216：第一、第二拉曼泵浦激光器    217：泵浦合波单元
301：波分复用器                       302：第一分光耦合器
303：第二分光耦合器                   304：波分复用器组
305：光电探测器组                     306：模拟放大处理电路组
307：模数转换器组                     308：快速拉曼泵浦控制单元
309：数模转换器组                     310：拉曼泵浦激光器组
311：泵浦合波单元
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供了具有快速功率响应的拉曼泵浦激光器的控制装置，以及基于上述控制装置实现的具有快速功率响应的拉曼泵浦激光器控制方法。
本发明提供的拉曼泵浦激光器控制装置如图1所示，其包括：波分复用器101（WDM）、分光耦合器102（TAP）、光电探测器103（PD）、模拟放大处理电路104（AMP）、模数转换器105（ADC）、快速拉曼泵浦控制单元106（PumpControl Unit）、数模转换器107（DAC）、拉曼泵浦激光器108（PUMP）。
其中，波分复用器101将从分光耦合器102输出的泵浦光与信号光进行耦合；分光耦合器102对泵浦光进行分光，一部分分光的光能量耦合进波分复用器101，另一部分光进入光电探测器103，其分光比例可根据需要采用任意合适范围；光电探测器103对分光耦合器102的分光进行探测；模拟放大处理电路104对光电探测器103探测到的模拟信号进行放大处理；模数转换器105将模拟放大处理电路104处理后的模拟信号转换为数字信号；快速拉曼泵浦控制单元106对模数转换器105所得到的数字信号进行数据处理，产生数字控制信号；数模转换器107将快速拉曼泵浦控制单元106处理得到的数字控制信号转换成模拟控制信号；拉曼泵浦激光器108在数模转换器107输出的模拟控制信号的控制下产生泵浦光，所产生的泵浦光进入分光耦合器102进行分光。
其中，该快速拉曼泵浦控制单元106采用数字处理芯片来实现，可采用DSP、FPGA、ASIC或者具有类似数据处理功能的芯片；模拟放大处理电路104可以是跨导电路或者对数电路等；光电探测器103可以采用光电探测二极管或其他能够探测分光信号强弱的方式来实现。
图1所示的拉曼泵浦激光器控制装置的工作过程为：拉曼泵浦激光器108的产生的泵浦光能量通过分光耦合器102分光后，一部分分光经连接在分光耦合器102之后的光电探测器103转换为模拟电流信号，此时光电探测器103探测得到的模拟电流信号对应于拉曼泵浦激光器108当前实际输出的泵浦光功率；所得到的模拟电流信号经过模拟放大处理电路104进行放大处理并转换为电压信号，再由模数转换器105将模拟电压信号转换为数字电压量，该数字电压量反映了拉曼泵浦激光器108实际输出的泵浦光功率；模数转换器105与快速拉曼泵浦控制单元106相连接，快速拉曼泵浦控制单元106中对输入的数字电压量进行处理，产生对拉曼泵浦激光器108进行功率控制的数字控制信号，并将处理结果输出给数模转换处理电路108，转换为模拟控制信号后以驱动拉曼泵浦激光器108，产生光能量经过分光耦合器102分光后耦合进波分复用器101，从而实现对拉曼光纤放大器泵浦激光器的控制功能。
快速拉曼泵浦控制单元106实现根据探测到的拉曼泵浦激光器108的实际输出光功率和所期望的拉曼泵浦激光器108的输出光功率来产生对拉曼泵浦激光器108的光功率控制信号，具体数据处理流程包括：依据测试或者定标结果，建立拉曼泵浦激光器108当前实际输出光功率与输入拉曼泵浦激光器108的数模转换器107的输入值之间的关系。第一种实现方式，可以如图4所示，建立起一种线性近似关系，横轴为拉曼泵浦激光器108当前实际输出光功率（单位为mW），纵轴为数模转换器107的输入值，在这里，数模转换器107的输入值为数字控制信号值，无量纲，通过拟合公式或者拟合直线，快速拉曼泵浦控制单元106即可直接根据所期望的拉曼泵浦激光器108输出光功率得到需要输入到数模转换器107的数字控制信号。第二种实现方式，可以如图5所示，建立起一种表格式关系，将所期望的拉曼泵浦激光器108实际输出光功率与数模转换器107的输入值之间建立一一映射关系。第三种实现方式，可以如图6所示，通过拉曼泵浦激光器108自带的背光探测器的探测电流与拉曼泵浦激光器108当前实际输出光功率建立关系，再将此关系与数模转换器107的输入值之间进行对应，从而建立起一种前馈关系。第四种实现方式，可以如图7所示，通过拉曼泵浦激光器108输出端所接的分光耦合器102以及对应的光探测器103建立光探测器103探测电流与拉曼泵浦激光器108当前实际输出光功率之间的对应关系，再将此关系与数模转换器107的输入值之间进行对应，从而建立起一种前馈关系。上述这四种方式所建立的拉曼泵浦激光器108输出光功率与控制该泵浦激光器108的数模转换器107输入值的直接关联的这种关系，可称为拉曼泵浦激光器的前馈控制机制。在实际实现中，当快速拉曼泵浦控制单元106已知拉曼泵浦激光器108的当前预期输出功率时，根据这种前馈控制机制，对应产生一个前馈输出值，输出到数模转换器107中；同时，光电探测器103即探测到当前拉曼泵浦激光器108实际输出光功率，快速拉曼泵浦控制单元106得到当前拉曼泵浦激光器108的实际输出光功率后，与之前所预期的拉曼泵浦激光器108的输出光功率相关联，根据反馈控制机制，使得拉曼泵浦激光器108的实际输出光功率精确锁定在拉曼泵浦激光器108的预期输出光功率上。
由于快速拉曼泵浦控制单元106已知拉曼泵浦激光器108预期输出光功率后，基于拉曼泵浦激光器108当前预期输出光功率与控制拉曼泵浦激光器108的数模转换器107所需输入数字量的直接关系，可以使用前馈控制机制，因此可以使拉曼泵浦激光器108实际输出光功率快速逼近其预期输出光功率；再同步结合反馈控制机制，可以使拉曼泵浦激光器108的实际输出光功率精确锁定于预期输出光功率，从而实现对拉曼泵浦激光器108的快速而精确的控制。
所述反馈控制机制，基于拉曼泵浦激光器108当前预期输出光功率与测量得到的当前实际输出光功率来实现，优选方式为使用PID控制器，可使用位置式或者增量式PI或PID控制器；作为一种可选方式，亦可使用逐步逼近方式，其作用在于，使拉曼泵浦激光器的实际输出功率精确锁定在其预期输出功率上。
本发明提供的拉曼泵浦激光器控制装置的第二种实施方式，如图2所示，可在图1所示单拉曼泵浦控制装置上扩展而来，可用于含两个拉曼泵浦激光器的拉曼放大器中，其包括：第一波分复用器201（WDM1）、第一分光耦合器202（TAP1）、第二分光耦合器203（TAP2）、第二波分复用器204（WDM2）、第三波分复用器205（WDM3）、第一光电探测器206（PD1）、第二光电探测器207（PD2）、第一模拟放大处理电路208（AMP1）、第二模拟放大处理电路209（AMP2）、第一模数转换器210（ADC1）、第二模数转换器211（ADC2）、快速拉曼泵浦控制单元212（Pump Control Unit）、第一数模转换器213（DAC1）、第二数模转换器214（DAC2）、第一拉曼泵浦激光器215（PUMP1）、第二拉曼泵浦激光器216（PUMP2）、泵浦合波单元217。
其中，第一波分复用器201将从第一分光耦合器202输出的泵浦光与信号光进行耦合；第一分光耦合器202对泵浦光进行分光，一部分分光的光能量耦合进第一波分复用器201，另一部分光进入第二分光耦合器203，其分光比例可根据需要采用任意合适范围；第二分光耦合器203对第一分光耦合器202输出的一部分分光再次进行分光，并将分光输出到第二波分复用器204和第三波分复用器205，其分光比例可根据需要采用任意合适范围。
第二波分复用器204对第二分光耦合器203输出的分光进行滤波，将选定的第一波长的分光信号输出到第一光电探测器206；第一光电探测器206探测输入的光功率，并将探测得到模拟信号输出到第一模拟放大处理电路208；第一模拟放大处理电路208对输入的模拟信号进行放大处理后输出到第一模数转换器210；第一模数转换器210将输入的经过放大处理的模拟信号转换为数字信号，并将代表第一波长光功率的数字信号输出到快速拉曼泵浦控制单元212。
第三波分复用器205对第二分光耦合器203输出的分光进行滤波，将选定的第二波长的分光信号输出到第二光电探测器207；第二光电探测器207探测输入的光功率，并将探测得到模拟信号输出到第二模拟放大处理电路209；第二模拟放大处理电路209对输入的模拟信号进行放大处理后输出到第二模数转换器211；第二模数转换器211将输入的经过放大处理的模拟信号转换为数字信号，并将代表第二波长光功率的数字信号输出到快速拉曼泵浦控制单元212。
快速拉曼泵浦控制单元212对输入的分别代表第一和第二波长光功率的数字信号进行数据处理，分别针对第一拉曼泵浦激光器215和第二拉曼泵浦激光器216产生第一波长数字控制信号和第二波长数字控制信号；针对第一拉曼泵浦激光器215产生的第一波长数字控制信号经过第一数模转换器213转换成第一波长模拟控制信号，第一拉曼泵浦激光器215在第一数模转换器213输出的第一波长模拟控制信号的控制下产生第一波长泵浦光，所产生的第一波长泵浦光进入泵浦合波单元217进行合波；针对第二拉曼泵浦激光器216产生的第二波长数字控制信号经过第二数模转换器214转换成第二波长模拟控制信号，第二拉曼泵浦激光器216在第二数模转换器214输出的第二波长模拟控制信号的控制下产生第二波长泵浦光，所产生的第二波长泵浦光进入泵浦合波单元217进行合波；泵浦合波单元217将合波后的多个波长泵浦光输出到第一分光耦合器202进行分光。
第一和第二光电探测器所探测的光功率分别与第一和第二拉曼泵浦激光器各自的当前实际输出功率相对应。
本发明提供的拉曼泵浦激光器控制装置的第三种实施方式，如图3所示，也可在图2所示双拉曼泵浦控制装置上扩展而来，可用于含有多个拉曼泵浦激光器的拉曼放大器中，其包括：波分复用器301（WDM）、第一分光耦合器302（TAP1）、第二分光耦合器303（TAP2）、波分复用器组304（WDMS1）、光电探测器组305（PD1,…,PDn）、模拟放大处理电路组306（AMP1,…,AMPn）、模数转换器组307（ADC1,…,ADCn）、快速拉曼泵浦控制单元308（Pump ControlUnit）、数模转换器组309（DAC1,…,DACn）、拉曼泵浦激光器组310（PUMP1,…,PUMPn）、泵浦合波单元311。
其中，波分复用器301将从第一分光耦合器302输出的泵浦光与信号光进行耦合；第一分光耦合器302对泵浦光进行分光，一部分分光的光能量耦合进波分复用器301，另一部分光进入第二分光耦合器303，其分光比例可根据需要采用任意合适范围；第二分光耦合器303对第一分光耦合器302输出的一部分分光再次进行分光，其分光比例可根据需要采用任意合适范围，并将分光输出到波分复用器组304中的每一个波分复用器；波分复用器组304中的每一个波分复用器对第二分光耦合器303输出的分光进行滤波，分别将选定的第一至第n波长的分光信号输出到光电探测器组305中的第一至第n光电探测器；光电探测器组305中的第一至第n光电探测器分别对第一至第n波长的分光信号的光功率进行探测，并将探测得到模拟信号输出到模拟放大处理电路组306中对应的第一至第n模拟放大处理电路；模拟放大处理电路组306中的第一至第n模拟放大处理电路分别对输入的模拟信号进行放大处理后输出到模数转换器组307中对应的第一至第n模数转换器；模数转换器组307中的第一至第n模数转换器分别将输入的经过放大处理的模拟信号转换为数字信号，并将代表第一至第n波长光功率的数字信号分别输出到快速拉曼泵浦控制单元308。快速拉曼泵浦控制单元308对输入的分别代表第一至第n波长光功率的数字信号进行数据处理，分别针对拉曼泵浦激光器组310中的第一至第n拉曼泵浦激光器产生第一至第n波长数字控制信号；针对拉曼泵浦激光器组310中的第一至第n拉曼泵浦激光器产生的第一至第n波长数字控制信号分别经过数模转换器组309中对应的第一至第n数模转换器转换成第一至第n波长模拟控制信号；拉曼泵浦激光器组310中对应的第一至第n拉曼泵浦激光器在数模转换器组309中的第一至第n数模转换器输出的第一至第n波长模拟控制信号的控制下产生第一至第n波长泵浦光，所产生的第一至第n波长泵浦光进入泵浦合波单元311进行合波；泵浦合波单元311将合波后的多个波长泵浦光输出到第一分光耦合器302进行分光。
在快速拉曼泵浦控制单元308中，具体数据处理流程包括：首先，依据测试或者定标结果，建立拉曼泵浦激光器当前实际输出功率与当前泵浦激光器DAC设置值的关系。第一种实现方式，可以如图4所示，建立起一种线性近似关系，横轴为每路/每波长拉曼泵浦激光器当前实际输出光功率（单位为mW），纵轴为每路/每波长数模转换器的输入值，通过拟合公式或者拟合直线，快速拉曼泵浦控制单元308即可直接根据所期望的拉曼泵浦激光器输出光功率得到需要输入到对应数模转换器的数字控制信号。第二种实现方式，可以如图5所示，建立起一种表格式关系，将所期望的每路/每波长拉曼泵浦激光器输出光功率与对应的数模转换器的输入值之间建立一一映射关系。第三种实现方式，可以如图6所示，通过拉曼泵浦激光器自带的背光探测器的探测电流与拉曼泵浦激光器当前实际输出光功率建立关系，再将此关系与数模转换器的输入值之间进行对应，从而建立起一种前馈关系。第四种实现方式，可以如图7所示，通过拉曼泵浦激光器输出端所接的分光耦合器以及对应的光探测器建立光探测器探测电流与拉曼泵浦激光器当前实际输出光功率之间的对应关系，再将此关系与数模转换器的输入值之间进行对应，从而建立起一种前馈关系。上述这四种方式所建立的每路/每波长拉曼泵浦激光器输出光功率与控制该泵浦激光器的相应数模转换器输入值的直接关联的这种关系，可称为拉曼泵浦激光器的前馈控制机制。在实际实现中，当快速拉曼泵浦控制单元已知每路/每波长或者任意路/任意波长拉曼泵浦激光器的当前预期输出功率时，根据这种前馈控制机制，对应产生一个前馈输出值，输出到对应数模转换器中；同时，每路/每波长或者任意路/任意波长光电探测器探测到对应拉曼泵浦激光器实际输出光功率，快速拉曼泵浦控制单元308得到当前相应拉曼泵浦激光器的实际输出光功率后，与之前所预期的相应拉曼泵浦激光器的输出光功率相关联，根据反馈控制机制，使得相应拉曼泵浦激光器的实际输出光功率精确锁定在该拉曼泵浦激光器的预期输出光功率上。
光电探测器组中的第一至第n光电探测器所探测的光功率分别与拉曼泵浦激光器组中的第一至第n拉曼泵浦激光器各自的当前实际输出功率相对应。同理可知，波分复用器组304中的波分复用器个数、光电探测器组305中的光电探测器个数、模拟放大处理电路组306中的模拟放大处理电路个数、模数转换器组307中的模数转换器个数、数模转换器组309中的数模转换器个数均与拉曼泵浦激光器组310中的拉曼泵浦激光器个数相对应，其个数可以是2个、4个、8个、16个、32个、64个、128个、256个、512个、1024个、或者其他任意自然数个，相当于多个图1所示第一实施方式的并联而仅使用一个快速拉曼泵浦控制单元来实现对多路/多波长光信号功率的快速控制，拉曼泵浦控制单元对每路/每个波长分别进行控制。
图2-3所示出第二和第三实施方式中所使用的部件可以与图1所示的第一实施方式所使用的器件相同，快速拉曼泵浦控制单元中对每一路或者说每一个波长泵浦光功率的控制方式也与图1所示的第一实施方式所使用的方式相同，由此可将图1所示的适合单拉曼泵浦控制装置上的控制方法应用于多拉曼泵浦控制装置，其中的泵浦合波单元可以使用IPBCD、IPBC、WDM、PBC等器件来实现。
以上实施例仅为本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。其具体结构和尺寸可根据实际需要进行相应的调整。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种拉曼泵浦激光器控制装置，其特征在于包括：波分复用器、分光耦合器、光电探测器、模拟放大处理电路、模数转换器、快速拉曼泵浦控制单元、数模转换器、拉曼泵浦激光器；其中，
波分复用器将从分光耦合器输出的泵浦光与信号光进行耦合；
分光耦合器对泵浦光进行分光，一部分分光的光能量耦合进波分复用器，另一部分光进入光电探测器；
光电探测器对分光耦合器的输出的分光进行探测；
模拟放大处理电路对光电探测器探测到的模拟信号进行放大处理；
模数转换器将模拟放大处理电路处理后的模拟信号转换为数字信号；
快速拉曼泵浦控制单元对模数转换器所得到的数字信号进行数据处理，产生数字控制信号；
数模转换器将快速拉曼泵浦控制单元处理得到的数字控制信号转换成模拟控制信号；
拉曼泵浦激光器在数模转换器输出的模拟控制信号的控制下产生泵浦光，所产生的泵浦光进入分光耦合器进行分光。
2.一种拉曼泵浦激光器控制装置，其特征在于包括：波分复用器、第一分光耦合器、第二分光耦合器、波分复用器组、光电探测器组、模拟放大处理电路组、模数转换器组、快速拉曼泵浦控制单元、数模转换器组、拉曼泵浦激光器组、泵浦合波单元；其中，
波分复用器将从第一分光耦合器输出的泵浦光与信号光进行耦合；
第一分光耦合器对泵浦光进行分光，一部分分光的光能量耦合进波分复用器，另一部分光进入第二分光耦合器；
第二分光耦合器对第一分光耦合器输出的一部分分光再次进行分光，并将分光输出到波分复用器组中的每一个波分复用器；
波分复用器组中的每一个波分复用器对第二分光耦合器输出的分光分别进行滤波，分别将选定的不同波长的分光信号输出到光电探测器组中的各光电探测器；
光电探测器组中的各光电探测器分别对不同波长的分光信号的光功率进行探测，并将探测得到模拟信号输出到模拟放大处理电路组中对应的模拟放大处理电路；
模拟放大处理电路组中的各模拟放大处理电路分别对输入的模拟信号进行放大处理后输出到模数转换器组中对应的模数转换器；
模数转换器组中的各模数转换器分别将输入的经过放大处理的模拟信号转换为数字信号，并将代表各波长光功率的数字信号分别输出到快速拉曼泵浦控制单元；
快速拉曼泵浦控制单元对输入的分别代表各波长光功率的数字信号进行数据处理，分别针对拉曼泵浦激光器组各拉曼泵浦激光器产生各波长数字控制信号；
数模转换器组中的各数模转换器将各波长数字控制信号分别经过转换成各波长模拟控制信号；
拉曼泵浦激光器组中的各拉曼泵浦激光器在对应的波长模拟控制信号的控制下产生各波长泵浦光，各波长泵浦光进入泵浦合波单元进行合波；泵浦合波单元将合波后的多个波长泵浦光输出到第一分光耦合器进行分光；其中，所述泵浦合波单元优选为IPBCD、IPBC、WDM、PBC中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的拉曼泵浦激光器控制装置，其特征在于：光电探测器组中的各光电探测器所探测的光功率分别与拉曼泵浦激光器组中各拉曼泵浦激光器各自的当前实际输出功率相对应。
4.根据权利要求3所述的拉曼泵浦激光器控制装置，其特征在于：波分复用器组中的波分复用器个数、光电探测器组中的光电探测器个数、模拟放大处理电路组中的模拟放大处理电路个数、模数转换器组中的模数转换器个数、数模转换器组中的数模转换器个数均与拉曼泵浦激光器组中的拉曼泵浦激光器个数相对应。
5.根据权利要求4所述的拉曼泵浦激光器控制装置，其特征在于：波分复用器组中的各波分复用器、光电探测器组中的各光电探测器、模拟放大处理电路组中的各模拟放大处理电路、模数转换器组中的各模数转换器、数模转换器组中的各数模转换器均与拉曼泵浦激光器组中的各拉曼泵浦激光器一一对应。
6.根据权利要求5所述的拉曼泵浦激光器控制装置，其特征在于：拉曼泵浦激光器组中的拉曼泵浦激光器个数为2个或大于2的自然数个。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的拉曼泵浦激光器控制装置，其特征在于：快速拉曼泵浦控制单元采用数字处理芯片来实现；模拟放大处理电路采用跨导电路或者对数电路来实现；光电探测器采用光电探测二极管或其他能够探测分光信号强弱的方式来实现；其中，所述数字处理芯片优选为DSP、FPGA或者ASIC。
8.一种使用如权利要求1-6中任意一项所述的拉曼泵浦激光器控制装置来实施的具有快速功率响应的拉曼泵浦激光器控制方法，其特征在于包括：
前馈控制步骤，依据测试或者定标结果，建立各拉曼泵浦激光器当前实际输出光功率与输入该拉曼泵浦激光器的对应数模转换器的输入值之间的关系，快速拉曼泵浦控制单元在已知拉曼泵浦激光器的当前预期输出功率时，根据这种关系，对应产生相应的前馈输出值输出到对应的数模转换器中；
反馈控制步骤，当光电探测器探测到对应拉曼泵浦激光器当前实际输出光功率时，快速拉曼泵浦控制单元在得到该拉曼泵浦激光器的实际输出光功率后，与之前所预期的该拉曼泵浦激光器的输出光功率相关联，使用反馈控制方式，使得该拉曼泵浦激光器的实际输出光功率精确锁定在该拉曼泵浦激光器的预期输出光功率上。
9.根据权利要求8所述的拉曼泵浦激光器控制方法，其特征在于：所述建立各拉曼泵浦激光器当前实际输出光功率与输入该拉曼泵浦激光器的对应数模转换器的输入值之间的关系具体为采用直线拟合方式建立线性关系或者采用查找表方式建立一一映射关系。
10.根据权利要求8所述的拉曼泵浦激光器控制方法，其特征在于：所述反馈控制方式采用位置式或者增量式PI或PID控制器。
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