CN109994919A - 一种泵浦比例分配控制电路及掺铒光纤放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光纤放大器技术领域，具体公开了一种泵浦比例分配控制电路，其中，包括：输入光功率检测单元、增益给定单元、输出光功率检测单元、PID控制单元、泵浦比例控制单元和泵浦驱动单元，输入光功率检测单元的输出端分别连接增益给定单元的输入端和泵浦比例控制单元的第一控制端，增益给定单元的输出端和输出光功率检测单元的输出端均与PID控制单元的输入端连接，PID控制单元的输出端与泵浦比例控制单元的第二控制端连接，泵浦比例控制单元的输出端与泵浦驱动单元连接，泵浦驱动单元用于驱动第一泵浦激光器和第二泵浦激光器。本发明提供的泵浦比例分配控制电路可以有效地克服传统泵浦比例在不同信道数量下不能动态调整的困难。
Description
技术领域
本发明涉及光纤放大器技术领域，尤其涉及一种泵浦比例分配控制电路及包括该泵浦比例分配控制电路的掺铒光纤放大器。
背景技术
光纤放大器是光传输中的关键器件，其广泛应用于光骨干通信网、城域网、有线电视、监控等领域。光纤放大器包括掺杂光纤放大器、光纤非线性效应放大器等，其中掺铒光纤放大器(Erbium Doped Fiber Amplifier—EDFA)利用掺铒光纤对光信号直接进行放大，具有增益高、噪声低、功率大、工作频带宽、偏振无关、信道串扰小、对传输码率与格式及系统升级透明等优点，是大容量长距离光纤传输网络中的理想光放大器。
随着现代通信快速发展，新一代的光传输网传输系统的应用，对光放大器(EDFA)的要求越来越高，其重要的性能参数——噪声指数NF是衡量其性能的重要指标。在DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing，密集型光波复用)系统中，传输通道数的增加，系统中上下路的信道数量和信道功率也在增加，信道数量的变化导致EDFA输入光功率的变化，而输入光功率的增加，在恒定增益下，光纤放大器的输出功率也需要增加，这样就需要采用多泵浦结构，即通过增加泵浦激光器数量来提高输出功率，而采用多泵浦结构的EDFA中泵浦功率的分配比例对EDFA放大器的噪声指数有重要的影响。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种泵浦比例分配控制电路及包括该泵浦比例分配控制电路的掺铒光纤放大器，以解决现有技术中的问题。
作为本发明的第一个方面，提供一种泵浦比例分配控制电路，其中，所述泵浦比例分配控制电路包括：输入光功率检测单元、增益给定单元、输出光功率检测单元、PID控制单元、泵浦比例控制单元和泵浦驱动单元，所述输入光功率检测单元的输出端分别连接所述增益给定单元的输入端和所述泵浦比例控制单元的第一控制端，所述增益给定单元的输出端和所述输出光功率检测单元的输出端均与所述PID控制单元的输入端连接，所述PID控制单元的输出端与所述泵浦比例控制单元的第二控制端连接，所述泵浦比例控制单元的输出端与所述泵浦驱动单元连接，所述泵浦驱动单元用于驱动第一泵浦激光器和第二泵浦激光器，
所述输入光功率检测单元用于对输入光信号进行功率检测，所述增益给定单元用于对所述光信号进行增益放大，所述输出光功率检测单元用于对输出光信号进行功率检测，所述PID控制单元用于控制输入光信号的功率和输出光功率的信号的功率比，所述泵浦比例控制单元用于根据预设泵浦比例得到两个泵浦激光器的电流控制信号，所述泵浦驱动单元用于根据第一泵浦激光器和第二泵浦激光器的电流控制信号分别驱动所述第一泵浦激光器和第二泵浦激光器。
优选地，所述增益给定单元包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻和可变电阻器，所述第一电阻的一端作为所述增益给定单元的输入端连接所述输入光功率检测单元的输出端，所述第一电阻的另一端连接所述第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第二电阻连接信号地，所述第一运算放大器的输出端通过所述可变电阻器连接至所述第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的输出端为所述增益给定单元的输出端。
优选地，所述PID控制单元包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一电容，所述第三电阻的一端作为所述PID控制单元的输入端连接所述增益给定单元的输出端，所述第三电阻的另一端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的输出端通过第一电容连接至所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接至所述第二运算放大器的反相输入端，所述第四电阻的一端作为所述PID控制单元的输入端连接所述输出光功率检测单元的输出端，所述第四电阻的另一端连接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端作为所述PID控制单元的输出端。
优选地，所述泵浦比例控制单元包括第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻，第六电阻的一端作为所述泵浦比例控制单元的第二控制端连接所述PID控制单元的输出端，所述第六电阻的另一端连接所述第五运算放大器的同相输入端，所述第五运算放大器的反相输入端通过所述第九电阻连接信号地，所述第五运算放大器的输出端通过所述第十电阻连接至所述第五运算放大器的反相输入端，所述第五运算放大器的输出端连接所述第七电阻后作为所述泵浦比例控制单元的第二泵浦驱动输出端，所述第八电阻的一端作为所述泵浦比例控制单元的第二控制端连接所述PID控制单元的输出端，所述第八电阻的另一端连接所述第三运算放大器的同相输入端，所述第三运算放大器的反相输入端与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的输出端通过所述第十六电阻连接至所述第十四电阻的一端，所述第十一电阻的一端作为所述泵浦比例控制单元的第一控制端连接所述输入光功率检测单元，所述第十一电阻的另一端连接所述第四运算放大器的同相输入端，所述第四运算放大器的同相输入端还通过所述第十三电阻连接至所述第十四电阻的一端，所述第十四电阻的另一端作为所述泵浦比例控制单元的第一泵浦驱动输出端，所述第十二电阻的一端输入偏置电压，所述第十二电阻的另一端连接所述第四运算放大器的反相输入端，所述第十二电阻的一端通过所述第十五电阻连接至所述第十四电阻的另一端。
优选地，所述泵浦驱动单元包括第六运算放大器、第七运算放大器、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第一驱动管和第二驱动管，所述第六运算放大器的同相输入端作为所述泵浦驱动单元的输入端连接所述泵浦比例控制单元的第一泵浦驱动输出端，所述第六运算放大器的输出端通过所述第十七电阻连接所述第一驱动管的基极，所述第一驱动管的集电极通过第一泵浦激光器连接电源，所述第一驱动管的发射极通过第十八电阻连接信号地，所述第六运算放大器的反相输入端连接至所述第一驱动管的发射极，所述第七运算放大器的同相输入端作为所述泵浦驱动单元的输入端连接所述泵浦比例控制单元的第二泵浦驱动输出端，所述第七运算放大器的输出端通过第十九电阻连接至所述第二驱动管的基极，所述第二驱动管的集电极通过第二泵浦激光器连接电源，所述第二驱动管的发射极通过第二十电阻连接信号地，所述第七运算放大器的反相输入端连接至所述第二驱动管的发射极。
作为本发明的第二个方面，提供一种掺铒光纤放大器，其中，所述掺铒光纤放大器包括第一分光器、第一隔离器、第一耦合器、隔离滤波器、第二耦合器、第二隔离器、第二分光器、第一掺铒光纤、第二掺铒光纤、第一泵浦激光器、第二泵浦激光器和前文所述的泵浦比例分配控制电路，所述第一分光器、第一隔离器、第一耦合器、隔离滤波器、第二耦合器、第二隔离器和第二分光器依次连接，所述第一耦合器和所述隔离滤波器之间设置所述第一掺铒光纤，所述隔离滤波器与所述第二耦合器之间设置所述第二掺铒光纤，所述第一泵浦激光器与所述第一耦合器连接，所述第二泵浦激光器和所述第二耦合器连接，所述第一分光器连接所述泵浦比例分配控制电路的输入光功率检测单元，所述第二分光器连接所述泵浦比例分配控制电路的输出光功率检测单元，所述第一分光器的输入端接收输入光信号，所述第二分光器的输出端得到输出光信号。
本发明提供的泵浦比例分配控制电路，通过增益给定单元和PID控制单元对输入光信号进行处理后，通过泵浦比例控制单元实现泵浦比例分配，从而通过泵浦驱动单元实现对两个泵浦激光器的驱动，可以有效地克服传统泵浦比例在不同信道数量下不能动态调整的困难，同时设计消除了信道数可能出现在泵浦比例切换点造成稳定性的问题，实现了EDFA在不同信道下的低噪声指数的要求，这个电路可以采用硬件模拟电路实现，如配以固件设计，可以满足可变增益不同输入光下泵浦比例分配的要求。
附图说明
附图是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，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的泵浦比例分配控制电路的结构框图。
图2为本发明提供的泵浦驱动电流和泵浦出光功率关系的示例图。
图3为本发明提供的增益给定单元的电路原理图。
图4为本发明提供的PID控制单元的电路原理图。
图5为本发明提供的泵浦比例控制单元的电路原理图。
图6为本发明提供的泵浦驱动单元的电路原理图。
图7为本发明提供的泵浦驱动控制信号变化示例图。
图8为本发明提供的掺铒光纤放大器结构示例图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的第一个方面，提供一种泵浦比例分配控制电路，其中，如图1所示，所述泵浦比例分配控制电路100包括：输入光功率检测单元110、增益给定单元120、输出光功率检测单元130、PID控制单元140、泵浦比例控制单元150和泵浦驱动单元160，所述输入光功率检测单元110的输出端分别连接所述增益给定单元120的输入端和所述泵浦比例控制单元150的第一控制端，所述增益给定单元120的输出端和所述输出光功率检测单元130的输出端均与所述PID控制单元140的输入端连接，所述PID控制单元140的输出端与所述泵浦比例控制单元150的第二控制端连接，所述泵浦比例控制单元150的输出端与所述泵浦驱动单元160连接，所述泵浦驱动单元160用于驱动第一泵浦激光器和第二泵浦激光器，
所述输入光功率检测单元110用于对输入光信号进行功率检测，所述增益给定单元120用于对所述光信号进行增益放大，所述输出光功率检测单元130用于对输出光信号进行功率检测，所述PID控制单元140用于控制输入光信号的功率和输出光功率的信号的功率比，所述泵浦比例控制单元150用于根据预设泵浦比例得到两个泵浦激光器的电流控制信号，所述泵浦驱动单元160用于根据第一泵浦激光器和第二泵浦激光器的电流控制信号分别驱动所述第一泵浦激光器和第二泵浦激光器。
本发明提供的泵浦比例分配控制电路，通过增益给定单元和PID控制单元对输入光信号进行处理后，通过泵浦比例控制单元实现泵浦比例分配，从而通过泵浦驱动单元实现对两个泵浦激光器的驱动，可以有效地克服传统泵浦比例在不同信道数量下不能动态调整的困难，同时设计消除了信道数可能出现在泵浦比例切换点造成稳定性的问题，实现了EDFA在不同信道下的低噪声指数的要求，这个电路可以采用硬件模拟电路实现，如配以固件设计，可以满足可变增益不同输入光下泵浦比例分配的要求。
如图2所示，泵浦激光器的驱动电流和泵浦激光器的出光功率之间的关系是近似线性的，因此对多泵浦结构的EDFA放大器的泵浦功率进行比例分配时，可以转换为对泵浦的驱动电流的分配。
按照多泵浦的光路结构，在某个恒定增益下(表1和表2中增益为15dB)，输入光功率(Input)、EDFA的输出光功率(Output)、泵浦1的驱动电流、泵浦2的驱动电流、不同泵浦驱动电流的比例的情况下，放大器噪声的软件模拟结果如表1和表2所示。
表1第一种泵浦驱动电流下的模拟结果
| Input(dBm) | 5.5 | 4.5 | 3.5 | 2.5 | 1.5 | 0.5 | -0.5 | -1.5 | -2.5 | -3.5 | -7.5 | -11 | -15 |
| Output(dBm) | 20.5 | 19.5 | 18.5 | 17.5 | 16.5 | 15.5 | 14.5 | 13.5 | 12.5 | 11.5 | 7.5 | 3.5 | 0 |
| Pump1(mA) | 621.0 | 495.0 | 406.3 | 224.7 | 279.5 | 235.5 | 201.0 | 173.4 | 152.7 | 135.4 | 94.9 | 80.2 | 79.3 |
| Pump2(mA) | 564.0 | 449.6 | 369.0 | 204.1 | 253.8 | 213.9 | 182.6 | 157.5 | 138.7 | 123.0 | 86.2 | 72.8 | 72.0 |
| NF(dB) | 10.33 | 10.45 | 10.53 | 10.5 | 10.53 | 10.56 | 10.66 | 10.71 | 10.81 | 10.88 | 11.75 | 12.69 | 13.96 |
表2第二种泵浦驱动电流下的模拟结果
| Input(dBm) | 5.5 | 4.5 | 3.5 | 2.5 | 1.5 | 0.5 | -0.5 | -1.5 | -2.5 | -3.5 | -7.5 | -11 | -15 |
| Output(dBm) | 20.5 | 19.5 | 18.5 | 17.5 | 16.5 | 15.5 | 14.5 | 13.5 | 12.5 | 11.5 | 7.5 | 3.5 | 0 |
| Pump1(mA) | 621.0 | 495.0 | 406.3 | 224.7 | 279.5 | 235.5 | 201.0 | 173.4 | 152.7 | 135.4 | 94.9 | 80.2 | 79.3 |
| Pump2(mA) | 564.0 | 449.6 | 369.0 | 204.1 | 253.8 | 213.9 | 182.6 | 157.5 | 138.7 | 123.0 | 66.3 | 56.0 | 55.4 |
| NF(dB) | 10.33 | 10.45 | 10.53 | 10.5 | 10.53 | 10.56 | 10.66 | 10.71 | 10.81 | 10.88 | 10.85 | 10.69 | 9.96 |
从表1中数据可以看到，随着输入光功率的减小，噪声指数(NF)劣化明显，从表2中数据可以看到，随着输入光功率的减小，大信号为了充分利用泵浦转换效率，提供系统需要的输出功率，泵浦1和泵浦2的驱动电流的比例分配可以按照泵浦的额定输出功率的比例进行分配，当输入光功率减小到某个临界点时，如表中输入光功率的-3.5dBm～-15dBm，通过改变泵浦1和泵浦2驱动电流的分配比例，噪声指标有明显改善，可以将噪声控制在光传输系统所要求的范围内。
本发明提供的泵浦比例分配控制电路，实现了利用本电路设计来满足在任意固定增益下，当信道数量因业务传输的不同发生变化时，通过调整多泵浦结构的泵浦功率的分配比例来实现光传输系统对EDFA放大器低噪声性能的要求。
如图3所示，所述增益给定单元120包括第一运算放大器U6B、第一电阻R14、第二电阻R15和可变电阻器RP1，所述第一电阻R14的一端作为所述增益给定单元120的输入端连接所述输入光功率检测单元110的输出端，所述第一电阻R14的另一端连接所述第一运算放大器U6B的同相输入端，所述第一运算放大器U6B的反相输入端通过所述第二电阻R15连接信号地，所述第一运算放大器U6B的输出端通过所述可变电阻器RP1连接至所述第一运算放大器U6B的同相输入端，所述第一运算放大器U6B的输出端为所述增益给定单元120的输出端。
具体地，第一运算放大器U6B的同相输入端接输入光功率检测信号Input_Power，第一运算放大器U6B的输出端接反相输入端接可变电阻RP1的一端，可变电阻RP1的另一端通过第二电阻R15接地，并输出电压Get_Set；
通过调节可变电阻RP1，改变输出电压Get_Set的电压值，达到调节RPl来保证输出信号Get_Set的电压值和输入光功率检测信号Input_Power之间是线性关系K值。
如图4所示，所述PID控制单元140包括第二运算放大器U1B、第三电阻R1、第四电阻R2、第五电阻R3和第一电容C1，所述第三电阻R1的一端作为所述PID控制单元140的输入端连接所述增益给定单元120的输出端，所述第三电阻R1的另一端连接所述第二运算放大器U1B的同相输入端，所述第二运算放大器U1B的输出端通过第一电容C1连接至所述第五电阻R3的一端，所述第五电阻R3的另一端连接至所述第二运算放大器U1B的反相输入端，所述第四电阻R2的一端作为所述PID控制单元140的输入端连接所述输出光功率检测单元130的输出端，所述第四电阻R2的另一端连接所述第二运算放大器U1B的反相输入端，所述第二运算放大器U1B的输出端作为所述PID控制单元140的输出端。
具体地，电路处于稳态时，Get_Set的电压值和输出光功率检测单元130输出的输出光功率检测信号电压Output_Power相等，这样就保证了输出光功率检测信号电压Output_Power和输入光功率检测信号Input_Power之间是线性关系K值。只要改变K值，就可以改变增益。
该PID控制单元140主要由第二运算放大器U1B与其外围元件形成比例积分环节，控制信号Gain_Set和输出光功率检测信号OutputPower作为比例积分电路的输入信号，可以通过调节第五电阻R13来调节比例系数，调节第一电容C1来调节积分系数；PID控制单元140的输出信号为Pump_Drv。
如图5所示，所述泵浦比例控制单元150包括第三运算放大器U4B、第四运算放大器U5B、第五运算放大器U6B、第六电阻R4、第七电阻R5、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R17和第十六电阻R18，第六电阻R4的一端作为所述泵浦比例控制单元150的第二控制端连接所述PID控制单元140的输出端，所述第六电阻R4的另一端连接所述第五运算放大器U6B的同相输入端，所述第五运算放大器U6B的反相输入端通过所述第九电阻R9连接信号地，所述第五运算放大器U6B的输出端通过所述第十电阻R10连接至所述第五运算放大器U6B的反相输入端，所述第五运算放大器U6B的输出端连接所述第七电阻R5后作为所述泵浦比例控制单元150的第二泵浦驱动输出端，所述第八电阻R8的一端作为所述泵浦比例控制单元150的第二控制端连接所述PID控制单元140的输出端，所述第八电阻R8的另一端连接所述第三运算放大器U4B的同相输入端，所述第三运算放大器U4B的反相输入端与所述第三运算放大器U4B的输出端连接，所述第三运算放大器U4B的输出端通过所述第十六电阻R18连接至所述第十四电阻R14的一端，所述第十一电阻R11的一端作为所述泵浦比例控制单元150的第一控制端连接所述输入光功率检测单元110，所述第十一电阻R11的另一端连接所述第四运算放大器U5B的同相输入端，所述第四运算放大器U5B的同相输入端还通过所述第十三电阻R13连接至所述第十四电阻R14的一端，所述第十四电阻R14的另一端作为所述泵浦比例控制单元150的第一泵浦驱动输出端，所述第十二电阻R12的一端输入偏置电压，所述第十二电阻R12的另一端连接所述第四运算放大器U5B的反相输入端，所述第十二电阻R12的一端通过所述第十五电阻R17连接至所述第十四电阻R14的另一端。
具体地，来自PID控制单元140的输出控制信号Pump_DRV，一路通过第三运算放大器U4B串接第十六电阻R18输出电压Vctl，第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13及第四运算放大器U5B实现一个带回差的比较电路，第四运算放大器U5B是一个开漏输出的比较器，根据输入光功率检测信号Input_Power的变化和偏置电压Vbais进行比较，不考虑回差，当Input_Power高于Vbais时，第四运算放大器U5B因是开漏输出，不影响Vctl电压的变化，Vctl的电压由第三运算放大器U4B的输出决定；当Input_Power低于Vbais时，Vctl电压将被强制拉到0V。通过调整第十三电阻R13，调节回差窗口的大小，可以避免输入光功率工作在某个临界点时，Vclt的电压处于反复抖动的不稳定状态。利用Vctl的电压的变化，通过第十四电阻R14、第十五电阻R17及偏置电压Vbais的运算，可以产生不同斜率变化的Pump1_Drv控制信号。另外一路Pump_Drv信号通过第五运算放大器U6B线性放大后产生控制信号Pump2_Drv。
如图6所示，所述泵浦驱动单元160包括第六运算放大器U2B、第七运算放大器U3B、第十七电阻R6、第十八电阻R7、第十九电阻R15、第二十电阻R16、第一驱动管VT1和第二驱动管VT2，所述第六运算放大器U2B的同相输入端作为所述泵浦驱动单元160的输入端连接所述泵浦比例控制单元150的第一泵浦驱动输出端，所述第六运算放大器U2B的输出端通过所述第十七电阻R6连接所述第一驱动管VT1的基极，所述第一驱动管VT1的集电极通过第一泵浦激光器Pump1连接电源，所述第一驱动管VT1的发射极通过第十八电阻R7连接信号地，所述第六运算放大器U2B的反相输入端连接至所述第一驱动管VT1的发射极，所述第七运算放大器U3B的同相输入端作为所述泵浦驱动单元160的输入端连接所述泵浦比例控制单元150的第二泵浦驱动输出端，所述第七运算放大器U3B的输出端通过第十九电阻R15连接至所述第二驱动管VT2的基极，所述第二驱动管VT2的集电极通过第二泵浦激光器Pump2连接电源VCC，所述第二驱动管VT2的发射极通过第二十电阻R16连接信号地，所述第七运算放大器U3B的反相输入端连接至所述第二驱动管VT2的发射极。
具体地，第六运算放大器U2B、第七电阻R5、第十七电阻R6、第十八电阻R7、第一驱动管VT1、第一泵浦激光器Pump1的控制信号来自Pump1_Drv，并采用电流反馈的方式，可以保证泵浦比例分配在不同温度下的稳定性。第七运算放大器U3B，第十四电阻R14、第十九电阻R15、第二十电阻R16、第二驱动管VT2和第二泵浦激光器Pump2采用同样的电流反馈方式，控制信号来自Pump2_Drv。
通过数据模拟，控制信号来自Pump1_Drv(A线)，Pump2_Drv(B线)的变化曲线参照图7所示，交叉点即为临界点。该图仅为示例，通过调整参数，可以获取不同的变化比例及回差窗口。
作为本发明的第二个方面，提供一种掺铒光纤放大器，其中，如图8所示，所述掺铒光纤放大器包括第一分光器、第一隔离器、第一耦合器、隔离滤波器、第二耦合器、第二隔离器、第二分光器、第一掺铒光纤、第二掺铒光纤、第一泵浦激光器、第二泵浦激光器和前文所述的泵浦比例分配控制电路，所述第一分光器、第一隔离器、第一耦合器、隔离滤波器、第二耦合器、第二隔离器和第二分光器依次连接，所述第一耦合器和所述隔离滤波器之间设置所述第一掺铒光纤，所述隔离滤波器与所述第二耦合器之间设置所述第二掺铒光纤，所述第一泵浦激光器与所述第一耦合器连接，所述第二泵浦激光器和所述第二耦合器连接，所述第一分光器连接所述泵浦比例分配控制电路的输入光功率检测单元，所述第二分光器连接所述泵浦比例分配控制电路的输出光功率检测单元，所述第一分光器的输入端接收输入光信号，所述第二分光器的输出端得到输出光信号。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种泵浦比例分配控制电路，其特征在于，所述泵浦比例分配控制电路包括：输入光功率检测单元、增益给定单元、输出光功率检测单元、PID控制单元、泵浦比例控制单元和泵浦驱动单元，所述输入光功率检测单元的输出端分别连接所述增益给定单元的输入端和所述泵浦比例控制单元的第一控制端，所述增益给定单元的输出端和所述输出光功率检测单元的输出端均与所述PID控制单元的输入端连接，所述PID控制单元的输出端与所述泵浦比例控制单元的第二控制端连接，所述泵浦比例控制单元的输出端与所述泵浦驱动单元连接，所述泵浦驱动单元用于驱动第一泵浦激光器和第二泵浦激光器，
所述输入光功率检测单元用于对输入光信号进行功率检测，所述增益给定单元用于对所述光信号进行增益放大，所述输出光功率检测单元用于对输出光信号进行功率检测，所述PID控制单元用于控制输入光信号的功率和输出光功率的信号的功率比，所述泵浦比例控制单元用于根据预设泵浦比例得到两个泵浦激光器的电流控制信号，所述泵浦驱动单元用于根据第一泵浦激光器和第二泵浦激光器的电流控制信号分别驱动所述第一泵浦激光器和第二泵浦激光器。
2.根据权利要求1所述的泵浦比例分配控制电路，其特征在于，所述增益给定单元包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻和可变电阻器，所述第一电阻的一端作为所述增益给定单元的输入端连接所述输入光功率检测单元的输出端，所述第一电阻的另一端连接所述第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的反相输入端通过所述第二电阻连接信号地，所述第一运算放大器的输出端通过所述可变电阻器连接至所述第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的输出端为所述增益给定单元的输出端。
3.根据权利要求2所述的泵浦比例分配控制电路，其特征在于，所述PID控制单元包括第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第一电容，所述第三电阻的一端作为所述PID控制单元的输入端连接所述增益给定单元的输出端，所述第三电阻的另一端连接所述第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的输出端通过第一电容连接至所述第五电阻的一端，所述第五电阻的另一端连接至所述第二运算放大器的反相输入端，所述第四电阻的一端作为所述PID控制单元的输入端连接所述输出光功率检测单元的输出端，所述第四电阻的另一端连接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端作为所述PID控制单元的输出端。
4.根据权利要求3所述的泵浦比例分配控制电路，其特征在于，所述泵浦比例控制单元包括第三运算放大器、第四运算放大器、第五运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻和第十六电阻，第六电阻的一端作为所述泵浦比例控制单元的第二控制端连接所述PID控制单元的输出端，所述第六电阻的另一端连接所述第五运算放大器的同相输入端，所述第五运算放大器的反相输入端通过所述第九电阻连接信号地，所述第五运算放大器的输出端通过所述第十电阻连接至所述第五运算放大器的反相输入端，所述第五运算放大器的输出端连接所述第七电阻后作为所述泵浦比例控制单元的第二泵浦驱动输出端，所述第八电阻的一端作为所述泵浦比例控制单元的第二控制端连接所述PID控制单元的输出端，所述第八电阻的另一端连接所述第三运算放大器的同相输入端，所述第三运算放大器的反相输入端与所述第三运算放大器的输出端连接，所述第三运算放大器的输出端通过所述第十六电阻连接至所述第十四电阻的一端，所述第十一电阻的一端作为所述泵浦比例控制单元的第一控制端连接所述输入光功率检测单元，所述第十一电阻的另一端连接所述第四运算放大器的同相输入端，所述第四运算放大器的同相输入端还通过所述第十三电阻连接至所述第十四电阻的一端，所述第十四电阻的另一端作为所述泵浦比例控制单元的第一泵浦驱动输出端，所述第十二电阻的一端输入偏置电压，所述第十二电阻的另一端连接所述第四运算放大器的反相输入端，所述第十二电阻的一端通过所述第十五电阻连接至所述第十四电阻的另一端。
5.根据权利要求4所述的泵浦比例分配控制电路，其特征在于，所述泵浦驱动单元包括第六运算放大器、第七运算放大器、第十七电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、第一驱动管和第二驱动管，所述第六运算放大器的同相输入端作为所述泵浦驱动单元的输入端连接所述泵浦比例控制单元的第一泵浦驱动输出端，所述第六运算放大器的输出端通过所述第十七电阻连接所述第一驱动管的基极，所述第一驱动管的集电极通过第一泵浦激光器连接电源，所述第一驱动管的发射极通过第十八电阻连接信号地，所述第六运算放大器的反相输入端连接至所述第一驱动管的发射极，所述第七运算放大器的同相输入端作为所述泵浦驱动单元的输入端连接所述泵浦比例控制单元的第二泵浦驱动输出端，所述第七运算放大器的输出端通过第十九电阻连接至所述第二驱动管的基极，所述第二驱动管的集电极通过第二泵浦激光器连接电源，所述第二驱动管的发射极通过第二十电阻连接信号地，所述第七运算放大器的反相输入端连接至所述第二驱动管的发射极。
6.一种掺铒光纤放大器，其特征在于，所述掺铒光纤放大器包括第一分光器、第一隔离器、第一耦合器、隔离滤波器、第二耦合器、第二隔离器、第二分光器、第一掺铒光纤、第二掺铒光纤、第一泵浦激光器、第二泵浦激光器和权利要求1至5中任意一项所述的泵浦比例分配控制电路，所述第一分光器、第一隔离器、第一耦合器、隔离滤波器、第二耦合器、第二隔离器和第二分光器依次连接，所述第一耦合器和所述隔离滤波器之间设置所述第一掺铒光纤，所述隔离滤波器与所述第二耦合器之间设置所述第二掺铒光纤，所述第一泵浦激光器与所述第一耦合器连接，所述第二泵浦激光器和所述第二耦合器连接，所述第一分光器连接所述泵浦比例分配控制电路的输入光功率检测单元，所述第二分光器连接所述泵浦比例分配控制电路的输出光功率检测单元，所述第一分光器的输入端接收输入光信号，所述第二分光器的输出端得到输出光信号。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110416866A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-05 | 平湖新纳通信技术有限公司 | 光放输出平衡装置及其方法 |
| CN112310790A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-02-02 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 光纤放大器的控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN113517627A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-10-19 | 廊坊市路环科技有限公司 | 一种能够抑制弛豫振荡的超窄线宽光纤激光器 |
| CN114188811A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-03-15 | 武汉光迅电子技术有限公司 | 一种光放大器及其控制方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201541049U (zh) * | 2009-10-26 | 2010-08-04 | 福州高意通讯有限公司 | 双向传输的光放大器 |
| CN105068355A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-11-18 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种单级多泵光纤放大器的控制系统和控制方法 |
| CN108111228A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-01 | 武汉电信器件有限公司 | 单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法 |
| CN108390722A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-10 | 无锡市德科立光电子技术有限公司 | 功率输出非线性edfa的控制电路 |
| CN108512021A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-09-07 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种分段控制单级多泵edfa泵浦分配的装置和控制方法 |
| CN109462136A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-12 | 无锡市德科立光电子技术有限公司 | 一种增益可调的掺铒光纤放大器 |
| CN209642039U (zh) * | 2019-05-05 | 2019-11-15 | 无锡市德科立光电子技术有限公司 | 一种泵浦比例分配控制电路及掺铒光纤放大器 |
-
2019
- 2019-05-05 CN CN201910366723.6A patent/CN109994919B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201541049U (zh) * | 2009-10-26 | 2010-08-04 | 福州高意通讯有限公司 | 双向传输的光放大器 |
| CN105068355A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-11-18 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种单级多泵光纤放大器的控制系统和控制方法 |
| CN108111228A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-01 | 武汉电信器件有限公司 | 单级多泵结构增益可变光放大器的光学和瞬态调试方法 |
| CN108512021A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-09-07 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 一种分段控制单级多泵edfa泵浦分配的装置和控制方法 |
| CN108390722A (zh) * | 2018-04-13 | 2018-08-10 | 无锡市德科立光电子技术有限公司 | 功率输出非线性edfa的控制电路 |
| CN109462136A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-12 | 无锡市德科立光电子技术有限公司 | 一种增益可调的掺铒光纤放大器 |
| CN209642039U (zh) * | 2019-05-05 | 2019-11-15 | 无锡市德科立光电子技术有限公司 | 一种泵浦比例分配控制电路及掺铒光纤放大器 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110416866A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-05 | 平湖新纳通信技术有限公司 | 光放输出平衡装置及其方法 |
| CN110416866B (zh) * | 2019-08-16 | 2023-11-21 | 平湖新纳通信技术有限公司 | 光放输出平衡装置及其方法 |
| CN112310790A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-02-02 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 光纤放大器的控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN112310790B (zh) * | 2020-10-14 | 2022-05-13 | 武汉光迅科技股份有限公司 | 光纤放大器的控制方法、装置、电子设备及存储介质 |
| CN113517627A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-10-19 | 廊坊市路环科技有限公司 | 一种能够抑制弛豫振荡的超窄线宽光纤激光器 |
| CN114188811A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-03-15 | 武汉光迅电子技术有限公司 | 一种光放大器及其控制方法 |
| CN114188811B (zh) * | 2021-12-03 | 2024-04-23 | 武汉光迅电子技术有限公司 | 一种光放大器及其控制方法 |
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| Publication number | Publication date |
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