CN105207719B - 级联Hybrid放大器的控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种级联Hybrid放大器的控制方法及系统，级联Hybrid放大器中的各Hybrid放大器同时开始执行开泵流程：当Hybrid放大器收到开泵请求时，判断满足条件时进行Raman的输入光功率稳定判断，将EDFA开泵，EDFA进入APC工作模式；将Raman开泵，没有反射告警产生时根据计算Raman开泵前后的输入光功率计算增益偏差；根据增益偏差调整Raman增益，完成后切换到AGC工作模式，所述AGC工作模式为自动增益控制工作模式；将EDFA的工作模式切换到AGC工作模式。本发明可以精准地控制Raman的增益，提高了控制精度，改善了级联Hybrid放大器的性能。

Description

级联Hybrid放大器的控制方法及系统
技术领域
本发明属于配电运行领域，特别涉及一种级联Hybrid放大器的控制方法及系统。
背景技术
目前Hybrid放大器（混合放大器）中Raman增益控制的主要方法还是基于前馈加反馈的控制方法。这样的控制方法在实际的工程应用中被证明是有效的，但是在Raman的增益控制精度上并不是很完美。因此有一些使用增益校准方法来提高Raman的增益精度的控制技术被提出，这样对于在实验室中的单台Hybrid而言，Raman的增益控制精度得到改善；然而在实际工程应用中，对于多台Hybrid级联使用的时候，此种增益校准的方法就会失效。参见图1，3台Hybrid放大器分别记为Hybrid1、Hybrid2、Hybrid3，每个Hybrid放大器都包括拉曼光纤放大器和掺铒光纤放大器，依次级联。因为此种增益校准的方法要求接入Hybrid放大器中的输入光保持不变，然后依据输入光的变化来实现增益校准，然而在级联使用Hybrid放大器的时候，由于Raman（拉曼光纤放大器）和EDFA（掺铒光纤放大器）实现同步控制，控制时序如图2所示，提供了级联中第一台Hybrid开泵时序图和第二台Hybrid开泵时序图，对于第一台Hybrid来说，Hybrid的控制是通过输入光功率的斜率变化来判断输入光是否稳定，如果判断输入光功率稳定了，Raman和EDFA会同时开泵，然后Raman会进入自动增益校准A过程，增益校准完成后Raman会切换到目标模式，即AGC（自动增益控制）模式，对EDFA来说，EDFA开泵后会很快进入到AGC模式，然而因为受到前面Raman在自动增益校准完成后输出光功率变化的影响，会导致EDFA相应的也会有一个输出光功率的变化，EDFA的输出即第一台Hybrid的输出，这样在多台放大器级联使用的时候就会出现问题，因为后一台Hybrid会使用前一台的输出光功率来进行增益校准，进行增益校准的一个前提条件是必须保持进入Raman的输入光稳定才能校准正确，图2中在时刻1，第一台Hybrid的输入光从无到有开始发生变化，这个变化是一个相对缓慢变化的过程，在时刻1 Hybrid放大器会检测输入光是否达到稳定输入，通过判断输入光稳定之后，在时刻2，第一台Hybrid中Raman和Edfa会同时开泵，对第二台Hybrid来说，由于前一台Hybrid中EDFA在开泵后的时刻2到时刻3内的输出光不稳定，第二台Hybrid中Raman会在时刻2到时刻3内判断输入光是否稳定，然后在时刻3到时刻4内做增益校准功能，由于第二台Hybrid中的Raman在做自动增益校准B（时刻3到时刻4）的时间段内对应前一台Hybrid中EDFA的输出光发生了变化，所以第二台的Hybrid中Raman自动增益校准并不能校准正确，导致Raman的控制精度会有明显的偏差，并且从图2中也可以看出由于多台级联的原因，还会出现后一台Hybrid开泵的时间会比前一台晚的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，在Hybrid放大器中将Raman和EDFA在Raman进行增益校准的时候进行时序上的配合控制，使得多台Hybrid放大器在进行级联应用的时候同样能够达到很高的控制精度。
本发明技术方案提供一种级联Hybrid放大器的控制方法，所述级联Hybrid放大器中包括依次级联的多台Hybrid放大器，所述Hybrid放大器表示混合放大器，每个Hybrid放大器包括拉曼光纤放大器Raman和掺铒光纤放大器EDFA，级联Hybrid放大器中的各Hybrid放大器同时开始执行以下开泵流程，
步骤1，当Hybrid放大器收到开泵请求时，进入步骤2；
步骤2，判断输入信号光功率是否大于Hybrid放大器设置的LOS门限和是否存在Raman反射告警，直到满足输入信号光功率大于LOS门限且不存在Raman反射告警时进入步骤3；所述LOS门限为输入信号丢失门限；
步骤3，进行Raman的输入光功率稳定判断，包括通过输入光功率的斜率变化来判断输入光功率是否稳定，如果输入光功率的变化值小于预先设定的比较值，则认为输入光功率稳定，进入步骤4，否则将Raman关泵并返回步骤2继续判断；同时，将EDFA开泵，EDFA进入APC工作模式；所述APC工作模式为自动功率控制工作模式；
步骤4，将Raman开泵前的输入光功率记录为值PINU1并保存；
步骤5，将Raman开泵；
步骤6，在Raman开泵后，判断是否存在Raman反射告警，如果没有则进入步骤7，如果有反射告警产生，则Raman关泵，如果Raman关泵后检测到Raman反射告警消除，则返回步骤2重新进行判断；
步骤7，计算Raman开泵之后的输入光功率并记录为值PINU2，根据PINU1和PINU2计算增益偏差Goffset=PINU1-PINU2；
步骤8，根据步骤7所得Goffset调整Raman增益，Raman增益校准完成后，切换到AGC工作模式，所述AGC工作模式为自动增益控制工作模式；
步骤9，将EDFA的工作模式切换到AGC工作模式，开泵流程结束。
本发明还相应提供一种级联Hybrid放大器的控制系统，所述级联Hybrid放大器中包括依次级联的多台Hybrid放大器，所述Hybrid放大器表示混合放大器，每个Hybrid放大器包括拉曼光纤放大器Raman和掺铒光纤放大器EDFA，包括如下模块，
请求响应模块，用于当Hybrid放大器收到开泵请求时，命令工作；
初始判断模块，用于判断输入信号光功率是否大于Hybrid放大器设置的LOS门限和是否存在Raman反射告警，直到满足输入信号光功率大于LOS门限且不存在Raman反射告警时命令输入光判断模块工作；所述LOS门限为输入信号丢失门限；
输入光判断模块，用于进行Raman的输入光功率稳定判断，包括通过输入光功率的斜率变化来判断输入光功率是否稳定，如果输入光功率的变化值小于预先设定的比较值，则认为输入光功率稳定，命令初始输入光功率记录模块工作，否则将Raman关泵并命令初始判断模块继续判断；同时，将EDFA开泵，EDFA进入APC工作模式；所述APC工作模式为自动功率控制工作模式；
初始输入光功率记录模块，用于将Raman开泵前的输入光功率记录为值PINU1并保存；
Raman开泵模块，用于将Raman开泵；
反射告警判断模块，用于在Raman开泵后，判断是否存在Raman反射告警，如果没有则命令增益偏差提取模块工作，如果有反射告警产生，则Raman关泵，如果Raman关泵后检测到Raman反射告警消除，则命令初始判断模块重新进行判断；
增益偏差提取模块，用于计算Raman开泵之后的输入光功率并记录为值PINU2，根据PINU1和PINU2计算增益偏差Goffset=PINU1-PINU2；
增益校准模块，用于根据增益偏差提取模块所得Goffset调整Raman增益，Raman增益校准完成后，切换到AGC工作模式，所述AGC工作模式为自动增益控制工作模式；
EDFA切换模块，用于将EDFA的工作模式切换到AGC工作模式，开泵过程结束。
本发明在级联Hybrid放大器使用的时候可以很精准地控制RAMAN的增益，提高了控制精度，改善了级联Hybrid放大器的性能。
附图说明
图1是现有技术中的Hybrid放大器级联示意图。
图2是现有技术中的级联Hybrid放大器时序控制图。
图3 是本发明级联Hybrid放大器时序控制图。
图4是本发明实施例的流程图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案、优点更加清晰，下面将结合本发明实施例和附图来介绍本发明的技术方案。
本发明主要针对Hybrid放大器在级联使用时，通过对Hybrid放大器在开泵过程中的Raman和EDFA联合控制，在Hybrid开泵流程中实现对Raman的自动增益校准功能。现有Hybrid中，设有负责对Raman和EDFA进行控制的单元，一般是由MCU（微处理器）和FPGA（可编程逻辑阵列）配合实现控制。控制目标为，将Raman放大器最终工作在AGC模式，EDFA放大器同样需要工作在AGC模式，AGC模式表示自动增益控制模式。具体实施时，本领域技术人员可基于控制单元采用软件方式实现本发明所提供方法，实现相应流程自动运行。
实施例的实现过程包括由级联的各Hybrid放大器同时开始执行以下流程：
1.当Hybrid放大器收到开泵请求时，进入第2步。实际工程应用中，多台Hybrid会同时收到开泵请求。
2.首先同时判断输入信号光功率是否大于Hybrid 设置LOS（输入信号丢失）门限和是否存在Raman反射告警，如果大于LOS门限且不存在Raman反射告警则进入第3步，否则继续判断。
3.Raman输入光功率稳定判断：通过输入光功率的斜率变化来判断输入光功率是否稳定，如果输入光功率的变化值小于某一个设定的比较值（具体实施时可由本领域技术人员预先设定），则认为输入光功率稳定进入第4步，否则将Raman关泵继续判断第2步是否满足条件；与这一步同时进行的还有第3’步，将EDFA开泵，然后进入第4’步，进入APC（自动功率控制）工作模式，EDFA输出一合适固定功率，并保持到第8步完成。
4.将Raman开泵前的输入光功率记录为值PINU1（输入光功率1）并锁存。具体实施时，在Raman未开泵的时候可以直接通过探测得知输入光功率，获取值PINU1。
5.将Raman开泵。
6.在Raman开泵后，判断是否存在Raman反射告警，如果没有反射告警，则进入第7步，如果有反射告警产生，则Raman关泵，如果Raman关泵后检测到Raman反射告警消除，则进入到第2步重新进行判断；
7.计算Raman开泵之后的输入光功率并记录为值PINU2（输入光功率2），使用PINU1和PINU2计算增益偏差Goffset=PINU1-PINU2。具体实施时，由于Raman放大器在开泵以后输入光功率会被放大，可以通过计算来得到Raman放大器的原始输入光功率作为PINU2。计算Raman开泵之后的输入光功率为现有技术，可由MCU（微处理器）实现计算，本发明不予赘述。
8.根据Goffset调整Raman增益，Raman增益校准完成，Raman切换到工作在目标模式，即AGC模式。
9.第8步完成以后，将EDFA的控制从第4’步进入到第5’步，即在RAMAN增益校准完成后，将EDFA的工作模式切换到目标（AGC）模式。Raman的增益校准过程完成，开泵流程结束。具体实施时，为了在工程应用中在Raman做增益校准的时候，EDFA输出APC的时间能够完全覆盖Raman做增益校准的时间段，可以预设时间余量，在预定时刻将EDFA的工作模式切换到目标AGC模式。
图3是本发明级联Hybrid放大器时序控制图，如图所示，在给多台级联（图中以2台为例）Hybrid同时上电的时刻1，EDFA即进入开泵状态，并让EDFA工作在APC(自动功率控制)工作模式，输出一大小合适的光功率，同时在时刻1，Raman则开始对输入光稳定进行判断；在时刻2 ，Raman判断到输入光功率稳定，然后开泵进入自动增益校准过程，在第一、二台Hybrid中Raman进行自动增益校准的过程分别记为自动增益校准A、B；在时刻3，Raman自动增益校准完成，由于这时EDFA工作在APC(自动功率控制)模式，所以EDFA的输出并不会受到Raman自动增益校准过程的影响，在时刻4，EDFA从APC切换到AGC模式。由于是级联使用，所以对于第二台Hybrid来说，它的控制过程和第一台是完全一样的，只不过第二台Hybrid的输入光即是第一台Hybrid的输出光(也就是EDFA的输出光)，从图中可以看出，在第二台Hybrid中Raman进行自动增益校准的过程B中（时刻2到时刻3），前一台Hybrid中EDFA一直保持APC模式输出，这也就保证了第二台Hybrid中Raman在做增益校准时候的输入光稳定，因此Raman能够正确的完成自动增益校准过程，最终切换到目标（AGC）模式，并能保证增益控制的精度。由于前一台EDFA在上电时刻就开泵并进入APC模式，这样就能保证后一台Hybrid中Raman在自动增益校准过程中的输入光稳定，所以在多台Hybrid级联的时候，每一台都能正确的进行Raman自动增益校准，并保证每一台的控制精度。
具体实施时，还可以采用模块化方式实现相应系统。本发明还相应提供一种级联Hybrid放大器的控制系统，包括如下模块：
请求响应模块，用于当Hybrid放大器收到开泵请求时，命令工作；
初始判断模块，用于判断输入信号光功率是否大于Hybrid放大器设置的LOS门限和是否存在Raman反射告警，直到满足输入信号光功率大于LOS门限且不存在Raman反射告警时命令输入光判断模块工作；所述LOS门限为输入信号丢失门限；
输入光判断模块，用于进行Raman的输入光功率稳定判断，包括通过输入光功率的斜率变化来判断输入光功率是否稳定，如果输入光功率的变化值小于预先设定的比较值，则认为输入光功率稳定，命令初始输入光功率记录模块工作，否则将Raman关泵并命令初始判断模块继续判断；同时，将EDFA开泵，EDFA进入APC工作模式，输出一固定功率；所述APC工作模式为自动功率控制工作模式；
初始输入光功率记录模块，用于将Raman开泵前的输入光功率记录为值PINU1并保存；
Raman开泵模块，用于将Raman开泵；
反射告警判断模块，用于在Raman开泵后，判断是否存在Raman反射告警，如果没有则命令增益偏差提取模块工作，如果有反射告警产生，则Raman关泵，如果Raman关泵后检测到Raman反射告警消除，则命令初始判断模块重新进行判断；
增益偏差提取模块，用于计算Raman开泵之后的输入光功率并记录为值PINU2，根据PINU1和PINU2计算增益偏差Goffset=PINU1-PINU2；
增益校准模块，用于根据增益偏差提取模块所得Goffset调整Raman增益，Raman增益校准完成后，切换到AGC工作模式，所述AGC工作模式为自动增益控制工作模式；
EDFA切换模块，用于将EDFA的工作模式切换到AGC工作模式，开泵过程结束。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种级联Hybrid放大器的控制方法，所述级联Hybrid放大器中包括依次级联的多台Hybrid放大器，所述Hybrid放大器表示混合放大器，每个Hybrid放大器包括拉曼光纤放大器Raman和掺铒光纤放大器EDFA，其特征在于：级联Hybrid放大器中的各Hybrid放大器同时开始执行以下开泵流程，
步骤1，当Hybrid放大器收到开泵请求时，进入步骤2；
步骤2，判断输入信号光功率是否大于Hybrid放大器设置的LOS门限和是否存在Raman反射告警，直到满足输入信号光功率大于LOS门限且不存在Raman反射告警时进入步骤3；所述LOS门限为输入信号丢失门限；
步骤3，进行Raman的输入光功率稳定判断，包括通过输入光功率的斜率变化来判断输入光功率是否稳定，如果输入光功率的变化值小于预先设定的比较值，则认为输入光功率稳定，进入步骤4，否则将Raman关泵并返回步骤2继续判断；同时，将EDFA开泵，EDFA进入APC工作模式；所述APC工作模式为自动功率控制工作模式；
步骤4，将Raman开泵前的输入光功率记录为值PINU1并保存；
步骤5，将Raman开泵；
步骤6，在Raman开泵后，判断是否存在Raman反射告警，如果没有则进入步骤7，如果有反射告警产生，则Raman关泵，如果Raman关泵后检测到Raman反射告警消除，则返回步骤2重新进行判断；
步骤7，计算Raman开泵之后的输入光功率并记录为值PINU2，根据PINU1和PINU2计算增益偏差Goffset＝PINU1-PINU2；
步骤8，根据步骤7所得Goffset调整Raman增益，Raman增益校准完成后，切换到AGC工作模式，所述AGC工作模式为自动增益控制工作模式；
步骤9，将EDFA的工作模式切换到AGC工作模式，开泵流程结束。
2.一种级联Hybrid放大器的控制系统，所述级联Hybrid放大器中包括依次级联的多台Hybrid放大器，所述Hybrid放大器表示混合放大器，每个Hybrid放大器包括拉曼光纤放大器Raman和掺铒光纤放大器EDFA，其特征在于：包括如下模块，
请求响应模块，用于当Hybrid放大器收到开泵请求时，命令初始判断模块工作；
初始判断模块，用于判断输入信号光功率是否大于Hybrid放大器设置的LOS门限和是否存在Raman反射告警，直到满足输入信号光功率大于LOS门限且不存在Raman反射告警时命令输入光判断模块工作；所述LOS门限为输入信号丢失门限；
输入光判断模块，用于进行Raman的输入光功率稳定判断，包括通过输入光功率的斜率变化来判断输入光功率是否稳定，如果输入光功率的变化值小于预先设定的比较值，则认为输入光功率稳定，命令初始输入光功率记录模块工作，否则将Raman关泵并命令初始判断模块继续判断；同时，将EDFA开泵，EDFA进入APC工作模式；所述APC工作模式为自动功率控制工作模式；
初始输入光功率记录模块，用于将Raman开泵前的输入光功率记录为值PINU1并保存；
Raman开泵模块，用于将Raman开泵；
反射告警判断模块，用于在Raman开泵后，判断是否存在Raman反射告警，如果没有则命令增益偏差提取模块工作，如果有反射告警产生，则Raman关泵，如果Raman关泵后检测到Raman反射告警消除，则命令初始判断模块重新进行判断；
增益偏差提取模块，用于计算Raman开泵之后的输入光功率并记录为值PINU2，根据PINU1和PINU2计算增益偏差Goffset＝PINU1-PINU2；
增益校准模块，用于根据增益偏差提取模块所得Goffset调整Raman增益，Raman增益校准完成后，切换到AGC工作模式，所述AGC工作模式为自动增益控制工作模式；
EDFA切换模块，用于将EDFA的工作模式切换到AGC工作模式，开泵过程结束。
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