CN111463647A - 一种光放大器及其调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光放大器及其调节方法，该光放大器包括：耦合器、衰减控制模块和反馈调节模块，衰减控制模块分别与耦合器和反馈调节模块连接；耦合器用于将输入光分为反馈光和输出光；衰减控制模块用于根据反馈光的实际功率大小确定目标衰减系数，并根据目标衰减系数对反馈光进行衰减，得到目标反馈光，以避免输入至反馈调节模块的光功率过小或过大；反馈调节模块用于接收目标反馈光，并根据目标衰减系数对目标反馈光进行修正，以进行反馈调节输出光的功率至目标值。在本发明中，衰减控制模块根据反馈光的实际光功率，自动调节衰减系数，使得进入反馈调节模块的光功率大小适中，从而保证能够有效反馈调节输出光的功率。

Description

一种光放大器及其调节方法
技术领域
本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种光放大器及其调节方法。
背景技术
传统的带输出功率锁定功能的光放大器结构是用一个光耦合器把主输出光耦合下来一小部分，利用光电二极管监控分流下来的光功率，进而换算出主输出光的功率，然后结合反馈控制技术对激光器电流进行调节，从而保持输出功率稳定。这种光放大器锁定技术的缺点是光耦合器分光是固定的，当期望输出光功率过大时，耦合器分光进入PD的光功率超过了PD的饱和阈值，导致输出功率控制失真。
另一种改进的输出功率锁定功能的光放大器，利用多个输出耦合器级联，增大衰减系数，降低进入PD的光功率，避免PD饱和，但这种技术的带来的缺点是光耦合器分光比带来的衰减系数过大，当期望输出功率较小时，进入PD的光很微弱，光生电流容易被电噪声淹没，导致输出光功率检测不准确。
鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种光放大器及其调节方法，由此解决导致在反馈调节时，反馈光功率过大，导致的输出功率控制失真，以及，反馈光功率过小，导致的输出光功率检测不准确技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种光放大器，所述光放大器包括：耦合器1、衰减控制模块2和反馈调节模块3，所述衰减控制模块2分别与所述耦合器1和所述反馈调节模块3连接；
所述耦合器1用于将输入光分为反馈光和输出光；
所述衰减控制模块2用于根据所述反馈光的实际功率大小确定目标衰减系数，并根据所述目标衰减系数对所述反馈光进行衰减，得到目标反馈光，以避免输入至所述反馈调节模块3的光功率过小或过大；
所述反馈调节模块3用于接收所述目标反馈光，并根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光进行修正，以进行反馈调节所述输出光的功率至目标值。
优选地，所述衰减控制模块2包括：控制单元22、第一检测单元21和可变光衰减器23，所述控制单元22分别与所述第一检测单元21和所述可变光衰减器23连接；
所述第一检测单元21用于检测所述反馈光的实际电压大小；
所述控制单元22用于根据所述反馈光的实际电压大小，确定目标衰减系数，并将所述可变光衰减器23的衰减系数调节至所述目标衰减系数；
所述可变光衰减器23用于将所述反馈光衰减至所述目标反馈光。
优选地，所述控制单元22内存储有参照表，所述参照表反映电压与相应衰减量的映射关系；
所述控制单元22用于根据所述反馈光的实际电压大小和所述参照表，确定所述目标衰减系数。
优选地，所述第一检测单元21包括光电转换器211、电流-电压转换器212和ADC模数转换器213，所述电流-电压转换器212分别与所述光电转换器211和所述ADC模数转换器213连接；
所述光电转换器211用于将光信号转换为电信号；
所述电流-电压转换器212用于将电流信号转换为电压信号；
所述ADC模数转换器213用于将模拟电压信号转换为数字电压信号。
优选地，所述反馈调节模块3包括：第二检测单元31、反馈单元32和激光器33，所述第二检测单元31与所述可变光衰减器23连接，所述反馈单元32分别与所述第二检测单元31和所述激光器33连接，所述反馈单元32还与所述控制单元22连接；
所述第二检测单元31用于检测所述目标反馈光的功率大小；
所述反馈单元32用于获取所述目标反馈光对应的目标衰减系数，还用于根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光的功率大小进行修正，以得到所述反馈光的实际功率大小；
所述反馈单元32用于根据所述反馈光的实际功率大小，调节所述激光器33的出射光功率，以调节所述输出光的功率至目标值。
优选地，所述第二检测单元31包括：光电二极管311和功率确定单元312，所述光电二极管311与所述功率确定单元312连接，所述光电二极管311与所述可变光衰减器23连接，所述功率确定单元312与所述反馈单元32连接。
优选地，所述光放大器还包括增益光纤4，所述增益光纤4用于接收输入光，所述增益光纤4与所述激光器33连接，以通过所述激光器33对所述输入光进行放大。
按照本发明的另一方面，提供了一种光放大器的调节方法，所述调节方法包括：
对输入光进行分光得到反馈光和输出光，获取所述反馈光的实际功率大小；
根据所述反馈光的实际功率大小，自动调节衰减系数，得到目标衰减系数；
根据所述目标衰减系数对所述反馈光进行衰减，得到目标反馈光；
接收所述目标反馈光，并根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光进行修正，以进行反馈调节所述输出光的功率至目标值。
优选地，根据所述反馈光的实际功率大小，自动调节衰减系数，得到目标衰减系数包括：
获取所述反馈光的实际电压大小，对照参照表确定目标衰减系数，其中，所述参照表反映电压与相应衰减量的映射关系。
优选地，所述调节方法还包括：
在经过反馈调节后，获取所述输出光的功率大小；
判断所述输出光的功率大小与所述目标值之间的差值是否在预设的阈值内；
若所述输出光的功率大小与所述目标值之间的差值大于预设的阈值，则重新绘制所述参照表。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明提供一种光放大器及其调节方法，所述光放大器包括：耦合器、衰减控制模块和反馈调节模块，所述衰减控制模块分别与所述耦合器和所述反馈调节模块连接；所述耦合器用于将输入光分为反馈光和输出光；所述衰减控制模块用于根据所述反馈光的实际功率大小确定目标衰减系数，并根据所述目标衰减系数对所述反馈光进行衰减，得到目标反馈光，以避免输入至所述反馈调节模块的光功率过小或过大；所述反馈调节模块用于接收所述目标反馈光，并根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光进行修正，以进行反馈调节所述输出光的功率至目标值。在本发明中，衰减控制模块根据反馈光的实际光功率，自动调节衰减系数，当光放大器的输出功率目标值很高时，衰减控制模块产生一个较大的衰减值，使进入反馈调节模块的光功率不至于超过饱和阈值；光放大器的输出目标值较低时，衰减控制模块产生一个较小的衰减值，使进入反馈调节模块的光功率保持一个较大的值，从而保证能够有效反馈调节。本发明结构简明，易实现，通过增加较少的部件，极大提高了系统的稳定性以及精密程度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的第一种光放大器的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的第二种光放大器的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的第一检测单元的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的第二检测单元的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种衰减控制模块的电路结构示意图；
图6是本发明实施例提供的一种光放大器的调节方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1：
为解决在反馈调节时，反馈光功率过大，导致的输出功率控制失真，以及，反馈光功率过小，导致的输出光功率检测不准确技术问题。本实施例提供一种可自适应调节衰减系数的光放大器，如图1所示，所述光放大器包括：耦合器1、衰减控制模块2和反馈调节模块3，所述衰减控制模块2分别与所述耦合器1和所述反馈调节模块3连接。
在本实施例中，所述耦合器1接收输入光，所述耦合器1用于将输入光分为反馈光和输出光，其中，分光比依据情况而定，反馈光只占一小部分，用于反馈调节输出光，输出光输入至外部设备，传输光信号，反馈光输入至衰减控制模块2，以便于监测输出光的功率大小，进行实时调节。
所述衰减控制模块2用于根据所述反馈光的实际功率大小，自动调节衰减系数，得到目标衰减系数，并根据所述目标衰减系数对所述反馈光进行衰减，得到目标反馈光，以避免输入至所述反馈调节模块3的光功率过小或过大。
在实际应用场景下，衰减控制模块2自动调节衰减系数，使得进入到反馈调节模块3的光功率大小适中，一方面避免由于光功率过大带来的失真问题，另一方面避免由于光功率过小带来的检测不准确的问题。反馈调节模块3在获取到经过衰减后的光功率后，需要将经过衰减的光功率还原为实际的光功率，以真实的获知输出光功率的大小，从而进行调节。具体地，衰减控制模块2还将目标衰减系数发送至反馈调节模块3，所述反馈调节模块3用于接收所述目标反馈光，并根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光进行修正，得到反馈光的实际光功率大小，以进行反馈调节所述输出光的功率至目标值。
在本实施例中，衰减控制模块2根据反馈光的实际光功率，自动调节衰减系数，当光放大器的输出功率目标值很高时，衰减控制模块2产生一个较大的衰减值，使进入反馈调节模块3的光功率不至于超过饱和阈值。光放大器的输出目标值较低时，衰减控制模块2产生一个较小的衰减值，使进入反馈调节模块3的光功率保持一个较大的值，从而保证能够有效反馈调节。本发明结构简明，易实现，通过增加较少的部件，极大提高了系统的稳定性以及精密程度。
结合图2，所述衰减控制模块2包括：第一检测单元21、控制单元22和可变光衰减器23，所述控制单元22分别与所述第一检测单元21和所述可变光衰减器23连接。所述第一检测单元21用于检测所述反馈光的实际电压大小；所述控制单元22用于根据所述反馈光的实际电压大小，确定目标衰减系数，并将所述可变光衰减器23的衰减系数调节至所述目标衰减系数；所述可变光衰减器23用于将所述反馈光衰减至所述目标反馈光。
衰减控制模块2还包括转换单元，所述转换单元包括DAC数模转换器和电压-电流转换器，所述DAC数模转换器与所述控制单元22连接，所述电压-电流转换器分别与所述DAC数模转换器和所述可变光衰减器23连接，所述DAC数模转换器用于将数字形式的电压信号转换为模拟形式的电压信号，所述电压-电流转换器用于将电压信号转换为电流信号。
具体地，所述控制单元22为具有处理功能的MCU，如图3所示，第一检测单元21包括光电转换器211、电流-电压转换器212和ADC模数转换器213，所述电流-电压转换器212分别与所述光电转换器211和所述ADC模数转换器213连接。
其中，所述光电转换器211用于将光信号转换为电信号；所述电流-电压转换器212用于将电流信号转换为电压信号；所述ADC模数转换器213用于将模拟电压信号转换为数字电压信号。
在本实施例中，所述控制单元22内存储有参照表，所述参照表反映电压与相应衰减量的映射关系；所述控制单元22用于根据所述反馈光的实际电压大小和所述参照表，确定所述目标衰减系数。
在实际应用场景下，所述参照表是预先测试之后得到的，测试场景与实际的场景存在差异，基于参照表得到的衰减量，在调节的过程中，可能会存在衰减量过大或衰减量过小的问题，为了解决前述问题，在优选的实施例中，所述控制单元22还用于接收所述输出光的实际功率与目标值的差值，判断所述输出光的实际功率与所述目标值之间的差值是否在预设的阈值内；若所述输出光的实际功率与所述目标值之间的差值大于预设的阈值，则对所述参照表进行补偿。
结合图2，在本实施例中，所述反馈调节模块3包括：第二检测单元31、反馈单元32和激光器33，所述第二检测单元31与所述可变光衰减器23连接，所述反馈单元32与所述第二检测单元31连接，所述反馈单元32还与所述激光器33连接；所述反馈单元32还与所述控制单元22连接。其中，所述激光器33可以为PUMP激光器。
其中，所述第二检测单元31用于检测所述目标反馈光的功率大小；所述反馈单元32用于获取所述目标反馈光对应的目标衰减系数，还用于根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光的功率大小进行修正，以得到所述反馈光的实际功率大小；所述反馈单元32用于根据所述反馈光的实际功率大小，调节所述激光器33的出射光功率，以调节所述输出光的功率至目标值。
进一步地，如图4所示，所述第二检测单元31包括：光电二极管311和功率确定单元312，所述光电二极管311与所述功率确定单元312连接，所述光电二极管311与所述可变光衰减器23连接，所述功率确定单元312与所述反馈单元32连接。
结合图2，所述光放大器还包括增益光纤4，所述增益光纤4用于接收输入光，所述增益光纤4与所述激光器33连接，以通过所述激光器33对所述输入光进行放大。
如图5所示，提供一种衰减控制模块2的具体电路图，其中，光电转换器211为PD1，电流-电压转换器212为运算放大器U1A，具体型号可以为OPA2335，ADC模数转换器213为芯片U2，具体型号可以为AD7940，控制单元22为MCU，芯片U3为DAC数模转换器，用于将数字电压信号转换为模拟电压信号，具体型号可以为AD5641AKSZ，电压信号经过运算放大器U1B转换为电流信号后，输入至VOA。
具体的过程为：通过PD1获取反馈光的实际电流大小，经过运算放大器将电流转换为电压，然后经过ADC模数转换器将模拟形式的电压信号转换为数字形式的电压信号后，发送至MCU，MCU根据电压确定目标衰减系数，以将VOA调节至目标衰减系数，发送至DAC数模转换器，得到模拟形式的电压信号，再经过运算放大器转换为电流信号后，发送至VOA，通过VOA进行衰减。
实施例2：
基于前述实施例1，本实施例提供一种光放大器的调节方法，所述调节方法包括如下步骤：
步骤101：对输入光进行分光得到反馈光和输出光，获取所述反馈光的实际功率大小。
本实施例的光放大器包括：耦合器、衰减控制模块和反馈调节模块，所述衰减控制模块分别与所述耦合器和所述反馈调节模块连接。所述耦合器接收输入光，所述耦合器用于将输入光分为反馈光和输出光，其中，分光比依据情况而定，反馈光只占一小部分，用于反馈调节输出光，输出光输入至外部设备，传输光信号，反馈光输入至衰减控制模块，以便于监测输出光的功率大小，进行实时调节。
步骤102：根据所述反馈光的实际功率大小，自动调节衰减系数，得到目标衰减系数。
在本实施例中，所述衰减控制模块用于根据所述反馈光的实际功率大小，自动调节衰减系数，得到目标衰减系数，并根据所述目标衰减系数对所述反馈光进行衰减，得到目标反馈光，以避免输入至所述反馈调节模块的光功率过小或过大。
步骤103：根据所述目标衰减系数对所述反馈光进行衰减，得到目标反馈光。
步骤104：接收所述目标反馈光，并根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光进行修正，以进行反馈调节所述输出光的功率至目标值。
在实际应用场景下，衰减控制模块自动调节衰减系数，使得进入到反馈调节模块的光功率大小适中，一方面避免由于光功率过大带来的失真问题，另一方面避免由于光功率过小带来的检测不准确的问题。反馈调节模块在获取到经过衰减后的光功率后，需要将经过衰减的光功率还原为实际的光功率，以真实的获知输出光功率的大小，从而进行调节。具体地，衰减控制模块还将目标衰减系数发送至反馈调节模块，所述反馈调节模块用于接收所述目标反馈光，并根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光进行修正，得到反馈光的实际光功率大小，以进行反馈调节所述输出光的功率至目标值。
在本实施例中，衰减控制模块根据反馈光的实际光功率，自动调节衰减系数，当光放大器的输出功率目标值很高时，衰减控制模块产生一个较大的衰减值，使进入反馈调节模块的光功率不至于超过饱和阈值。光放大器的输出目标值较低时，衰减控制模块产生一个较小的衰减值，使进入反馈调节模块的光功率保持一个较大的值，从而保证能够有效反馈调节。本发明结构简明，易实现，通过增加较少的部件，极大提高了系统的稳定性以及精密程度。
在步骤102中，根据所述反馈光的实际功率大小，自动调节衰减系数，得到目标衰减系数具体包括：
获取所述反馈光的实际电压大小，对照参照表确定目标衰减系数，其中，所述参照表反映电压与相应衰减量的映射关系。
在实际应用场景下，所述参照表是预先测试之后得到的，测试场景与实际的场景存在差异，基于参照表得到的衰减量，在调节的过程中，可能会存在衰减量过大或衰减量过小的问题，为了解决前述问题，在优选的实施例中
所述调节方法还包括：在经过反馈调节后，获取所述输出光的功率大小；判断所述输出光的功率大小与所述目标值之间的差值是否在预设的阈值内；若所述输出光的功率大小与所述目标值之间的差值大于预设的阈值，则重新绘制所述参照表。
区别于现有技术，在本发明中，衰减控制模块根据反馈光的实际光功率，自动调节衰减系数，当光放大器的输出功率目标值很高时，衰减控制模块产生一个较大的衰减值，使进入反馈调节模块的光功率不至于超过饱和阈值；光放大器的输出目标值较低时，衰减控制模块产生一个较小的衰减值，使进入反馈调节模块的光功率保持一个较大的值，从而保证能够有效反馈调节。本发明结构简明，易实现，通过增加较少的部件，极大提高了系统的稳定性以及精密程度。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光放大器，其特征在于，所述光放大器包括：耦合器(1)、衰减控制模块(2)和反馈调节模块(3)，所述衰减控制模块(2)分别与所述耦合器(1)和所述反馈调节模块(3)连接；
所述耦合器(1)用于将输入光分为反馈光和输出光；
所述衰减控制模块(2)用于根据所述反馈光的实际功率大小确定目标衰减系数，并根据所述目标衰减系数对所述反馈光进行衰减，得到目标反馈光，以避免输入至所述反馈调节模块(3)的光功率过小或过大；
所述反馈调节模块(3)用于接收所述目标反馈光，并根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光进行修正，以进行反馈调节所述输出光的功率至目标值。
2.根据权利要求1所述的光放大器，其特征在于，所述衰减控制模块(2)包括：第一检测单元(21)、控制单元(22)和可变光衰减器(23)，所述控制单元(22)分别与所述第一检测单元(21)和所述可变光衰减器(23)连接；
所述第一检测单元(21)用于检测所述反馈光的实际电压大小；
所述控制单元(22)用于根据所述反馈光的实际电压大小，确定目标衰减系数，并将所述可变光衰减器(23)的衰减系数调节至所述目标衰减系数；
所述可变光衰减器(23)用于将所述反馈光衰减至所述目标反馈光。
3.根据权利要求2所述的光放大器，其特征在于，所述控制单元(22)内存储有参照表，所述参照表反映电压与相应衰减量的映射关系；
所述控制单元(22)用于根据所述反馈光的实际电压大小和所述参照表，确定所述目标衰减系数。
4.根据权利要求2所述的光放大器，其特征在于，所述第一检测单元(21)包括光电转换器(211)、电流-电压转换器(212)和ADC模数转换器(213)，所述电流-电压转换器(212)分别与所述光电转换器(211)和所述ADC模数转换器(213)连接；
所述光电转换器(211)用于将光信号转换为电信号；
所述电流-电压转换器(212)用于将电流信号转换为电压信号；
所述ADC模数转换器(213)用于将模拟电压信号转换为数字电压信号。
5.根据权利要求2所述的光放大器，其特征在于，所述反馈调节模块(3)包括：第二检测单元(31)、反馈单元(32)和激光器(33)，所述第二检测单元(31)与所述可变光衰减器(23)连接，所述反馈单元(32)分别与所述第二检测单元(31)和所述激光器(33)连接，所述反馈单元(32)还与所述控制单元(22)连接；
所述第二检测单元(31)用于检测所述目标反馈光的功率大小；
所述反馈单元(32)用于获取所述目标反馈光对应的目标衰减系数，还用于根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光的功率大小进行修正，以得到所述反馈光的实际功率大小；
所述反馈单元(32)用于根据所述反馈光的实际功率大小，调节所述激光器(33)的出射光功率，以调节所述输出光的功率至目标值。
6.根据权利要求5所述的光放大器，其特征在于，所述第二检测单元(31)包括：光电二极管(311)和功率确定单元(312)，所述光电二极管(311)与所述功率确定单元(312)连接，所述光电二极管(311)与所述可变光衰减器(23)连接，所述功率确定单元(312)与所述反馈单元(32)连接。
7.根据权利要求5所述的光放大器，其特征在于，所述光放大器还包括增益光纤(4)，所述增益光纤(4)用于接收输入光，所述增益光纤(4)与所述激光器(33)连接，以通过所述激光器(33)对所述输入光进行放大。
8.一种光放大器的调节方法，其特征在于，所述调节方法包括：
对输入光进行分光得到反馈光和输出光，获取所述反馈光的实际功率大小；
根据所述反馈光的实际功率大小，自动调节衰减系数，得到目标衰减系数；
根据所述目标衰减系数对所述反馈光进行衰减，得到目标反馈光；
接收所述目标反馈光，并根据所述目标衰减系数对所述目标反馈光进行修正，以进行反馈调节所述输出光的功率至目标值。
9.根据权利要求8所述的调节方法，其特征在于，根据所述反馈光的实际功率大小，自动调节衰减系数，得到目标衰减系数包括：
获取所述反馈光的实际电压大小，对照参照表确定目标衰减系数，其中，所述参照表反映电压与相应衰减量的映射关系。
10.根据权利要求9所述的调节方法，其特征在于，所述调节方法还包括：
在经过反馈调节后，获取所述输出光的实际功率；
判断所述输出光的实际功率与所述目标值之间的差值是否在预设的阈值内；
若所述输出光的实际功率与所述目标值之间的差值大于预设的阈值，则对所述参照表进行补偿。
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