CN112186491B - 一种功耗调节方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种功耗调节方法，应用于光纤放大器，所述光纤放大器的电路至少包括：制冷器电路和加热器电路；所述方法包括：采集所述制冷器电路在当前时刻的第一功耗、和所述加热器电路在当前时刻的第二功耗；确定所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗、和所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗；调节流经所述制冷器电路的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗；调节所述加热器电路的占空比，以控制所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗，其中，所述占空比为所述加热器电路的工作时长与所述光纤放大器的工作时长的比值。

Description

一种功耗调节方法

技术领域

本申请涉及光通信领域，涉及但不限于一种功耗调节方法。

背景技术

在密集型光波复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)光通讯系统中，光纤放大器，是一个必不可少的光信号放大器件，尤其是光纤放大器中的掺铒光纤放大器(Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，EDFA)的应用越来越广泛。因此，对EDFA要求也越来越多，特别是对于EDFA的基于光信道平坦性能和EDFA功耗要求越来越严格。

相关技术中，通过对光纤放大器的关键部件光纤进行加热和保温，以保证在不同外部温度环境下，EDFA的光纤温度可以保证在要求工作的温度值，从而保证EDFA的光信道平坦性能。然而，在光通讯系统设计中，为了避免能源的浪费，预留给EDFA的最大电功耗是一个额定的值，但是当EDFA中的所有电功耗器件都全速运行时，EDFA整体的电功耗将远远超出光通讯设计系统中预留给EDFA的最大功耗，因此，急需一种对光纤放大器的功耗进行调节的方法。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种功耗调节方法，能够在功耗满足要求的情况下，使得光纤放大器的平坦性能达到最优。

本申请的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供一种功耗调节方法，应用于光纤放大器，所述光纤放大器的电路至少包括：制冷器电路和加热器电路；所述方法包括：

采集所述制冷器电路在当前时刻的第一功耗、和所述加热器电路在当前时刻的第二功耗；

确定所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗、和所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗；

调节流经所述制冷器电路的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗；

调节所述加热器电路的占空比，以控制所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗，其中，所述占空比为所述加热器电路的工作时长与所述光纤放大器的工作时长的比值。

在一些实施例中，所述光纤放大器电路还包括：控制电路和激光器电路；

当所述光纤放大器中光纤的温度小于或等于第一预设温度时，所述光纤放大器处于上电过程；

当所述光纤放大器中光纤的温度大于所述第一预设温度时，所述光纤放大器处于正常工作过程；

在所述上电过程中，当所述光纤放大器中管芯的温度大于第二预设温度时，所述加热器电路处于非工作状态；

在所述上电过程中，当所述管芯的温度小于或等于所述第二预设温度时，所述加热器电路处于工作状态。

在一些实施例中，在所述上电过程中且所述加热器电路处于所述非工作状态时，所述确定所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗、和所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗，包括：

采集所述控制电路在当前时刻的第三功耗；

将所述光纤放大器的电路的额定功耗与所述第三功耗之间的第一差值确定为第一当前最大功耗；

确定所述第二当前最大功耗为零。

在一些实施例中，在所述上电过程中且所述加热器电路处于所述工作状态时，所述确定所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗、和所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗，包括：

将所述第一差值与所述第二功耗之间的差值，确定为所述第一当前最大功耗；

将所述第一差值与所述第一功耗之间的差值，确定为所述第二当前最大功耗。

在一些实施例中，在所述正常工作过程中，所述确定所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗、和所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗，包括：

根据所述光纤放大器的电路的额定功耗与所述第二功耗，确定所述当前时刻的第一当前最大功耗；

根据所述额定功耗与所述第一功耗，确定所述当前时刻的第二当前最大功耗。

在一些实施例中，所述根据所述光纤放大器的电路的额定功耗与所述第二功耗，确定所述当前时刻的第一当前最大功耗，包括：

采集所述控制电路在当前时刻的第四功耗；

确定所述激光器电路在当前时刻的第五功耗；

确定所述光纤放大器的电路的额定功耗与所述第四功耗之间的第二差值；

确定所述第二差值与所述第五功耗之间的第三差值；

将所述第三差值与所述第二功耗之间的差值，确定为所述第一当前最大功耗；

对应地，所述根据所述额定功耗与所述第一功耗，确定所述当前时刻的第二当前最大功耗，包括：

将所述第三差值与所述第一功耗之间的差值，确定为所述第二当前最大功耗。

在一些实施例中，所述调节流经所述制冷器电路的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗，包括：

采用所述制冷器电路中的数模转化器，调节流经所述制冷器的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗。

在一些实施例中，所述调节所述加热器电路的占空比，以控制所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗，包括：

获取所述加热器电路的所需占空比和当前占空比；

当所述所需占空比等于所述当前占空比时，控制所述加热器电路按照所述所需占空比进行工作，以控制所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗。

在一些实施例中，所述获取所述加热器电路的所需占空比，包括：

根据所述光纤放大器中光纤的温度，确定所述加热器电路的初始占空比；

获取所述加热器电路的最大占空比；

当所述初始占空比大于或等于所述最大占空比时，将所述最大占空比确定为所述所需占空比；

当所述初始占空比小于所述最大占空比时，将所述初始占空比确定为所述所需占空比。

在一些实施例中，所述方法还包括：

当所述所需占空比不等于所述当前占空比时，调整所述加热器电路的工作时长，以使得所述当前占空比等于所述所需占空比。

本申请实施例提供一种功耗调节方法，首先，确定制冷器电路在当前时刻的第一当前最大功耗、和加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗；然后控制制冷器电路在当前时刻的第一功耗小于第一当前最大功耗，并控制加热器电路在当前时刻的第二功耗小于第二当前最大功耗，如此，可以实现对光纤放大器功耗的动态调整，可以有效地保证光纤放大器的功耗满足设置的额定功耗值，并使得光纤放大器的增益平坦性能最优。

附图说明

在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。

图1为相关技术中掺铒光纤放大器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的功耗调节方法的一个可选的实现流程示意图；

图3为本申请实施例提供的功耗调节方法的一个可选的实现流程示意图；

图4为本申请实施例提供的功耗调节方法的一个可选的实现流程示意图；

图5为本申请实施例提供的掺铒光纤放大器的电源功率分配示意图；

图6为本申请实施例提供的掺铒光纤放大器启动过程的功耗控制流程图；

图7为本申请实施例提供的掺铒光纤放大器正常工作过程的功耗控制流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对发明的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”或“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”或“单元”可以混合地使用。

在对本申请的方案进行详细阐述之前，首先，对相关技术中光纤放大器的设计过程进行说明，这里，以EDFA为例进行说明。

相关技术中EDFA设计时，在常温下采用增益平坦滤波技术，使EDFA的光信道平坦性能在常温下满足光通讯系统要求；然而，EDFA器件需要布置在不同的环境下使用，例如，布置在室外时，EDFA外部温度会随着季节和昼夜变化，呈现不同的温度，那么，在这个温度变化的条件下，EDFA光信道平坦性能将不能满足光通讯系统要求。基于不同温度条件下EDFA光信道平坦性能不能满足光通讯系统要求问题，在EDFA的设计中，采用了对掺铒光纤进行加热和保温的方式，以保证在不同外部温度环境下，EDFA关键部件掺铒光纤的温度可以保证在要求工作的温度值，从而保证EDFA的光信道平坦性能。对于掺铒光纤加热方式的EDFA，在应用中，需要更多的电路功耗才能保证正常工作。然而，在光通讯系统设计中，为了避免资源浪费，预留给EDFA的最大电功耗是一个额定值。图1为相关技术中掺铒光纤放大器的结构示意图，掺铒光纤放大器包括：散热片基板101、表面贴装的印刷电路板(PrintedCircuit Board Assembly，PCBA)102、带保温的掺铒光纤加热器103、泵浦104和掺铒光纤温度探测器105。EDFA电功耗主要包括：EDFA所使用的泵浦驱动电功耗、EDFA所使用泵浦的制冷电功耗、掺铒光纤加热器电功耗以及EDFA探测和控制电路电功耗；通常情况下，如果EDFA所有电功耗器件都全速运行，此时，EDFA整体电功耗将远远超出光通讯设计系统中预留的EDFA的额定功耗。

基于相关技术中存在的实际使用过程中的电功耗会超出预留的额定功耗问题，本申请提出一种功耗调节方法，能够在功耗满足要求的情况下，使得光纤放大器的平坦性能达到最优。

实施例一

图2为本申请实施例提供的功耗调节方法的一个可选的实现流程示意图，如图2所示，所述功耗调节方法应用于光纤放大器，所述光纤放大器的电路至少包括：制冷器电路和加热器电路；这里，所述光纤放大器可以是掺铒光纤放大器，也可以是掺镨光纤放大器和掺铥光纤放大器。所述方法包括以下步骤：

步骤S201、采集所述制冷器电路在当前时刻的第一功耗、和所述加热器电路在当前时刻的第二功耗。

本申请实施例中，所述光纤放大器至少包括：光纤加热器和泵浦制冷器，所述光纤加热器由加热器电路驱动，所述泵浦制冷器由制冷器电路驱动。通过采集所述制冷器电路在当前时刻的第一电流和第一电压，实现采集所述制冷器电路在当前时刻的第一功耗。通过采集所述加热器电路在当前时刻的第二电流和第二电压，实现采集所述加热器电路在当前时刻的第二功耗。

在一些实施例中，可以设置一个预设的采样周期，以预设的采样周期采集所述制冷器电路在当前时刻的第一功耗、和所述加热器电路在当前时刻的第二功耗。这里，预设的采样周期可以是30秒或者1分钟，本申请实施例中，对预设采样周期的数值不作限制。

步骤S202、确定所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗、和所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗。

在光通讯系统设计中，为了避免能源的浪费，预留给光纤放大器的最大功耗是一个额定的数值，即光纤放大器具有额定功耗，因此，在光纤放大器的使用过程中，需要确保每一部分的功耗之和不超过额定功耗。

在一些实施例中，所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗是通过预留给光纤放大器的额定功耗与所述光纤放大器中除制冷器外的其它部件的实时功耗的差值来确定的。所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗是通过预留给光纤放大器的额定功耗与所述光纤放大器中除加热器外的其它部件的实时功耗的差值来确定的。

步骤S203、调节流经所述制冷器电路的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗。

在一些实施例中，在光通讯系统设计中，所述制冷器电路中预先设置有电流调节元件，用于调节流经所述制冷器电路的电流，以控制流经所述制冷器电路的实时功耗(即第一功耗)小于所述第一当前最大功耗。

步骤S204、调节所述加热器电路的占空比，以控制所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗。

这里，所述占空比为所述加热器电路的工作时长与所述光纤放大器的工作时长的比值。本申请实施例中，通过实时调节所述加热器电路的占空比，进而调节所述光纤放大器中的加热器的工作时长，以实现对所述加热器电路的功耗的实时调节，控制所述加热器电路的实时功耗(即第二功耗)小于所述第二当前最大功耗。

本申请实施例提供的功耗调节方法，在确定制冷器电路在当前时刻的第一当前最大功耗、和加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗后，控制制冷器电路在当前时刻的第一功耗小于第一当前最大功耗，并控制加热器电路在当前时刻的第二功耗小于第二当前最大功耗，如此，可以实现对光纤放大器功耗的动态调整，可以有效地保证光纤放大器的功耗满足设置的额定功耗，并使得光纤放大器的增益平坦性能最优。

实施例二

图3为本申请实施例提供的功耗调节方法的一个可选的实现流程示意图，如图3所示，所述功耗调节方法应用于光纤放大器，所述光纤放大器的电路至少包括：制冷器电路和加热器电路；本申请实施中，以掺铒光纤放大器为例进行说明，所述方法包括以下步骤：

步骤S301、采集所述制冷器电路在当前时刻的第一功耗、所述加热器电路在当前时刻的第二功耗、和所述控制电路在当前时刻的第三功耗。

在一些实施例中，所述光纤放大器至少包括：光纤加热器、泵浦制冷器和泵浦激光器；所述光纤放大器的电路还包括：控制电路和激光器电路；所述光纤加热器由加热器电路驱动，所述泵浦制冷器由制冷器电路驱动，所述泵浦激光器由激光器电路驱动。在所述光纤放大器开机过程中，所述控制电路首先开始工作，光纤放大器中的其它部件分时进行工作。

本申请实施例中，通过采集所述制冷器电路在当前时刻的第一电流和第一电压，实现采集所述制冷器电路在当前时刻的第一功耗。通过采集所述加热器电路在当前时刻的第二电流和第二电压，实现采集所述加热器电路在当前时刻的第二功耗。通过采集所述控制电路的在当前时刻的第三电流和第三电压，实现实时采集所述控制电路在当前时刻的第三功耗。

步骤S302、确定所述光纤放大器的电路的额定功耗与所述第三功耗之间的第一差值。

这里，所述额定功耗为在光通讯系统的设计中，预留给光纤放大器的最大功耗。所述第一差值为所述额定功耗减去所述第三功耗得到的功耗差值。

步骤S303、采集所述光纤放大器中光纤的温度。

在一些实施例中，所述光纤放大器中还包括：光纤温度探测器，所述光纤温度探测器用于采集所述光纤放大器中光纤的温度。

步骤S304、判断所述光纤的温度是否大于第一预设温度。

在一些实施例中，所述第一预设温度是预先设置的温度值，本申请实施例中对第一预设温度的温度值不作限制。这里，所述光纤可以是掺铒光纤。

当所述光纤的温度大于第一预设温度时，所述光纤放大器处于正常工作过程，执行步骤S305；当所述光纤的温度小于或等于第一预设温度时，所述光纤放大器处于上电过程，执行步骤S306。

步骤S305、在所述正常工作中，对所述光纤放大器进行功耗调节。

当所述光纤的温度大于第一预设温度时，所述光纤放大器中的泵浦激光器开启，所述激光器电路开始工作。通过控制所述制冷器电路的实时功耗不超过制冷器电路的最大功耗，并通过控制所述加热器电路的实时功耗不超过加热器电路的最大功耗，以实现在正常工作过程中对所述光纤放大器的功耗进行调节。

步骤S306、在所述上电过程中，采集所述光纤放大器中管芯的温度。

在一些实施例中，所述光纤放大器中还包括：管芯温度探测器，所述管芯温度探测器用于采集所述光纤放大器中管芯的温度。

步骤S307、判断所述管芯的温度是否大于第二预设温度。

在一些实施例中，所述第二预设温度是预先设置的温度值，本申请实施例中对第二预设温度的温度值不作限制。

当所述管芯的温度大于第二预设温度时，所述加热器电路处于非工作状态，执行步骤S308和步骤S309；当所述管芯的温度小于或等于第二预设温度时，所述加热器电路处于工作状态，执行步骤S310和步骤S311。

步骤S308、将所述第一差值确定为第一当前最大功耗。

在一些实施例中，当所述管芯的温度大于第二预设温度时，所述加热器电路不工作，所述光纤放大器电路中只有控制电路和制冷器电路工作，此时，所述第一当前最大功耗为预留给光纤放大器的额定功耗与所述控制电路的第三功耗之间的差值(即第一差值)。

步骤S309、确定所述第二当前最大功耗为零。

在一些实施例中，当所述管芯的温度大于第二预设温度时，所述加热器电路不工作，此时，所述第二当前最大功耗为零，所述加热器电路的实时功耗也为零。

步骤S310、将所述第一差值与所述第二功耗之间的差值，确定为所述第一当前最大功耗。

在一些实施例中，当所述管芯的温度小于或等于第二预设温度时，所述加热器电路处于工作状态，此时，所述光纤放大器电路中的控制电路、制冷器电路和加热器电路均处于工作状态。所述第一当前最大功耗为所述第一差值与所述加热器电路的第二功耗之间的差值。这里，所述第一差值为预留给光纤放大器的额定功耗与所述控制电路的第三功耗之间的差值。

步骤S311、将所述第一差值与所述第一功耗之间的差值，确定为所述第二当前最大功耗。

在一些实施例中，当所述管芯的温度小于或等于第二预设温度时，所述加热器电路处于工作状态，此时，所述光纤放大器电路中的控制电路、制冷器电路工作和加热器电路均处于工作状态。所述第二当前最大功耗为所述第一差值与所述制冷器电路的第一功耗之间的差值。这里，所述第一差值为预留给光纤放大器的额定功耗与所述控制电路的第三功耗之间的差值。

步骤S312、采用所述制冷器电路中的数模转化器，调节流经所述制冷器的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗。

在一些实施例中，所述数模转化器可以作为一个前置电路，来调节流经所述制冷器电路的电流，以控制所述制冷器的第一功耗小于所述第一当前最大功耗。

步骤S313、获取所述加热器电路的所需占空比和当前占空比。

这里，所述加热器电路的所需占空比可以通过所述光纤放大器中光纤的温度计算来获得，举例来说，假设所述光纤的预设温度为60℃，当通过第二温度探测器测量到的光纤的温度为40℃时，此时，需要增大当前占空比的数值，直至所述光纤的温度达到预设的60℃，增大后的占空比为所述所需占空比；当通过第二温度探测器测量到的光纤的温度为80℃时，此时，需要减小当前占空比的数值，以使得所述光纤的温度达到预设的60℃，减小后的占空比为所述所需占空比。所述所需占空比小于加热器电路的最大占空比，那么，也就是说，当所述加热器电路按照所述所需占空比进行工作时，所述加热器电路的实时功耗不会超过所述加热器电路的最大功耗。

在一些实施例中，所述当前占空比为预先设置的、且与所述光纤的预设温度匹配的占空比。

步骤S314、判断所述所需占空比是否等于所述当前占空比。

在一些实施例中，当所述所需占空比等于所述当前占空比时，执行步骤S315；当所述所需占空比不等于所述当前占空比时，执行步骤S316。

步骤S315、控制所述加热器电路按照所述所需占空比进行工作，以控制所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗。

本申请实施例中，当所述加热器电路的所需占空比等于所述当前占空比时，使所述所需占空比立刻在所述加热器电路上生效，即控制所述加热器电路按照所述所需占空比进行工作，以使得所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗。

步骤S316、调整所述加热器电路的工作时长，以使得所述当前占空比等于所述所需占空比。

本申请实施例中，当所述加热器电路的所需占空比不等于所述当前占空比时，调整所述加热器电路的工作时长，以使得所述加热器电路的当前占空比达到所述所需占空比；当所述加热器电路的所需占空比等于所述当前占空比时，可以实现控制所述加热器电路的第二功耗小于所述第二当前最大功耗。

本申请实施例提供的功耗调节方法，在上电过程中，根据加热器是否工作，确定制冷器电路在当前时刻的第一当前最大功耗、和加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗；分别控制制冷器电路在当前时刻的第一功耗小于第一当前最大功耗，并控制加热器电路在当前时刻的第二功耗小于第二当前最大功耗，如此，可以实现对光纤放大器功耗的动态调整，可以有效地保证光纤放大器的功耗满足设置的额定功耗，并使得光纤放大器的增益平坦性能最优。

实施例三

图4为本申请实施例提供的功耗调节方法的一个可选的实现流程示意图，如图4所示，所述功耗调节方法应用于光纤放大器正常工作过程中，所述光纤放大器的电路至少包括：制冷器电路和加热器电路；本申请实施中，以掺铒光纤放大器为例进行说明，所述方法包括以下步骤：

步骤S401、采集所述制冷器电路在当前时刻的第一功耗、所述加热器电路在当前时刻的第二功耗、和所述控制电路在当前时刻的第四功耗。

在一些实施例中，所述光纤放大器至少包括：光纤加热器、泵浦制冷器和泵浦激光器；所述光纤放大器电路还包括：控制电路和激光器电路；所述光纤加热器由加热器电路驱动，所述泵浦制冷器由制冷器电路驱动，所述泵浦激光器由激光器电路驱动。在所述光纤放大器正常工作中，所述控制电路、制冷器电路、加热器电路和泵浦激光器电路均处于工作状态。

步骤S401的实现过程和实现的功能与上述实施例中步骤S301的实现过程和实现的功能相同。

步骤S402、确定所述激光器电路在当前时刻的第五功耗。

这里，通过光纤放大器系统中的输入光功率和预先设置的增益计算泵浦激光器电路的第五功耗。对于光纤放大器整个系统而言，每个输入光功率和增益值，均对应有输出光功率，其中，增益是通过泵浦电流来实现的，泵浦电流越大，增益越大，泵浦电流与增益之间存在线性关系，通过这个线性关系可以预估出一个第五功耗。

步骤S403、确定所述光纤放大器的电路的额定功耗与所述第四功耗之间的第二差值。

这里，所述额定功耗为在光通讯系统的设计中，预留给光纤放大器的最大功耗。所述第二差值为所述额定功耗减去所述第四功耗得到的功耗差值。

步骤S404、确定所述第二差值与所述第五功耗之间的第三差值。

这里，所述第二差值为所述额定功耗减去所述第四功耗得到的功耗差值，所述第三差值为所述第二差值减去第五功耗之间的功耗差值。

步骤S405、将所述第三差值与所述第二功耗之间的差值，确定为所述第一当前最大功耗。

在正常工作中，所述制冷器的第一当前最大功耗是通过预留给光纤放大器的额定功耗与所述光纤放大器中除制冷器外的其它部件的实时功耗的来差值确定的，这里，所述第一当前最大功耗为所述第三差值与所述第二功耗之间的差值。

步骤S406、将所述第三差值与所述第一功耗之间的差值，确定为所述第二当前最大功耗。

在正常工作过程中，所述加热器的第二当前最大功耗是通过预留给光纤放大器的额定功耗与所述光纤放大器中除加热器外的其它部件的实时功耗的来差值确定的，这里，所述第二当前最大功耗为所述第三差值与所述第一功耗之间的差值。

步骤S407、采用所述制冷器电路中的数模转化器，调节流经所述制冷器的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗。

在一些实施例中，所述数模转化器可以作为一个前置电路，来调节流经所述制冷器电路的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗。

步骤S408、根据所述光纤放大器中光纤的温度，确定所述加热器电路的初始占空比。

这里，所述初始占空比为初始的所需占空比，本申请实施例中，根据所述光纤放大器中光纤的温度，确定所述初始占空比。举例来说，假设所述光纤的预设温度为65℃，当通过第二温度探测器测量到的光纤的温度为50℃时，此时，需要增大当前占空比的数值，直至所述光纤的温度达到预设的65℃，并将增大后的占空比确定为所述初始占空比；当通过第二温度探测器测量到的光纤的温度为80℃时，此时，需要减小当前占空比的数值，以使得所述光纤的温度达到预设的65℃，并将减小后的占空比确定为所述初始占空比。

步骤S409、获取所述加热器电路的最大占空比。

在一些实施例中，根据步骤S406中确定出来的所述第二当前最大功耗，计算加热器的最大占空比，所述加热器的最大占空比与所述加热器的最大功耗相对应。通过所述加热器的最大占空比，来控制所述加热器的实际功耗不超过所述第二当前最大功耗。

步骤S410、判断所述初始占空比是否大于或等于所述最大占空比。

在一些实施例中，当所述初始占空比大于或等于所述最大占空比时，执行步骤S411；当所述初始占空比小于所述最大占空比时，执行步骤S412。

步骤S411、将所述最大占空比确定为所述所需占空比。

当所述初始占空比大于所述最大占空比时，如果所述加热器控制电路按照所述初始占空比进行工作，那么，所述加热器电路的实际功耗会大于所述加热器电路的第二当前最大功耗，此时，将所述加热器电路的功耗将不满足要求，因此，在所述初始占空比大于所述最大占空比时，将所述最大占空比确定为所述所需占空比。

步骤S412、将所述初始占空比确定为所述所需占空比。

当所述初始占空比小于或等于所述最大占空比时，即使所述加热器控制电路按照所述初始占空比进行工作，所述加热器电路的实际功耗与也不会大于所述加热器电路的第二当前最大功耗，因此，在所述初始占空比小于或等于所述最大占空比时，将所述初始占空比确定为所述所需占空比。

步骤S413、获取所述加热器电路的当前占空比。

在一些实施例中，所述当前占空比为预先设置的、与所述光纤的预设温度匹配的占空比。

步骤S414、判断所述所需占空比是否等于所述当前占空比。

在一些实施例中，当所述所需占空比等于所述当前占空比时，执行步骤S415；当所述所需占空比不等于所述当前占空比时，执行步骤S416。

步骤S415、控制所述加热器电路按照所述所需占空比进行工作，以控制所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗。

本申请实施例中，当所述加热器电路的所需占空比等于所述当前占空比时，使所述所需占空比立刻在所述加热器电路上生效，即控制所述加热器电路按照所述所需占空比进行工作，以使得所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗。

步骤S416、调整所述加热器电路的工作时长，以使得所述当前占空比等于所述所需占空比。

本申请实施例中，当所述加热器电路的所需占空比不等于所述当前占空比时，调整所述加热器电路的工作时长，以使得所述加热器电路的当前占空比达到所述所需占空比；当所述加热器电路的所需占空比等于所述当前占空比时，可以实现控制所述加热器电路的第二功耗小于所述第二当前最大功耗。

本申请实施例提供的功耗调节方法，在正常工作过程中，至少根据预留给光纤放大器的额定功耗、控制电路的功耗和激光器电路的功耗，分确定制冷器电路在当前时刻的第一当前最大功耗、和加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗；并分别控制制冷器电路在当前时刻的第一功耗小于第一当前最大功耗，并控制加热器电路在当前时刻的第二功耗小于第二当前最大功耗，如此，可以实现对光纤放大器功耗的动态调整，可以有效地保证光纤放大器的功耗满足设置的额定功耗，并使得光纤放大器的增益平坦性能最优。

实施例四

本申请实施例，以掺铒光纤放大器为例，对功耗的调节过程进行说明。本申请实施例提供一种掺铒光纤放大器功耗动态均衡方法，所述光纤放大器硬件上包括散热片基板、PCBA、带保温的掺铒光纤加热器(对应上述实施例中的加热器)、泵浦和掺铒光纤温度探测器，其中，所述泵浦包括：泵浦激光器(对应上述实施例中的激光器)、泵浦制冷器(对应上述实施例中的制冷器)、泵浦管芯(对应上述实施例中的管芯)和泵浦管芯温度探测器(对应上述实施例中的管芯温度探测器)。图5为本申请实施例提供的掺铒光纤放大器的电源功率分配示意图，所述电源功率分配包括以下两个步骤：

S51、根据掺铒光纤放大器的输入电源，获取所述掺铒光纤放大器的总功率P(对应上述实施例中预留给光纤放大器的额定功耗)。

S52、将所述功率在各电路和探测器中进行分配。

本申请实施例中，将所述掺铒光纤放大器的总功率分配给掺铒光纤加热器电路、泵浦制冷器电路、泵浦激光器电路和控制电路。所述EDFA的电功耗主要消耗在掺铒光纤加热器和加热器驱动电路501、泵浦制冷器和制冷器驱动电路502、泵浦激光器和泵浦激光器驱动电路503、以及掺铒光纤放大器控制电路504上。掺铒光纤放大器的总电功耗是上述各部分电路功耗的总和，即EDFA的总电功耗(即总功率P)等于加热器功率P1、泵浦制冷器功率P2、泵浦激光器功率P3与掺铒光纤控制电路功率P4的总和。

本申请实施例中，所述EDFA的电功耗控制包含：EDFA启动功耗控制流程和EDFA正常工作功耗控制流程。

图6为本申请实施例提供的掺铒光纤放大器启动过程的功耗控制流程图，所述的EDFA启动功耗控制流程，包括以下步骤：

步骤S601、掺饵光纤放大器上电。

步骤S602、保持掺饵光纤放大器电路为默认状态。

本申请实施例中，EDFA电路的默认状态为：掺铒光纤放大器控制电路工作；加热器关闭；泵浦激光器驱动关闭；泵浦制冷器关闭。

步骤S603、缓慢开启泵浦制冷器。

步骤S604、采样获取加热器功率P1、泵浦制冷器功率P2、泵浦激光器功率P3与掺铒光纤控制电路功率P4，计算泵浦制冷器的最大可使用功耗。

在EDFA开机过程中，以预设的采样周期，采集掺铒光纤放大器控制电路实时功耗P4和泵浦制冷器实施功耗P2，此时泵浦加热器实时功耗P1为0，泵浦激光器实时功耗P3也为0；根据下述公式1，计算泵浦制冷器可使用最大功耗P2_calMax。

P2_calMax＝P_Max-P4-P3-P1 (公式1)。

其中，P_Max为EDFA的总电功耗。

步骤S605、逐步增加泵浦制冷器功耗。

本申请实施例中，在确定出泵浦制冷器可使用最大功耗后，缓慢增加泵浦制冷器功耗，并确保制冷器功耗不超过泵浦制冷器可使用最大功耗P2_CalMax。

步骤S606、采集泵浦管芯的温度。

这里，通过管芯温度探测器实时采集所述泵浦管芯的温度。

步骤S607、判断泵浦管芯温度是否达到第一目标温度。

这里，所述第一目标温度为预先设置的温度值，本申请实施例中，对第一目标温度的数值不作限制。当所述泵浦管芯温度达到第一目标温度时，执行步骤S608；当所述泵浦管芯温度没有达到第一目标温度时，返回执行步骤S604。

步骤S608、缓慢开启加热器。

步骤S609、采样获取加热器功率P1、泵浦制冷器功率P2、泵浦激光器功率P3与掺铒光纤控制电路功率P4，计算加热器的最大可使用功耗。

在EDFA开机过程中，以预设的采样周期，采样掺铒光纤放大器控制电路实时功耗P4、泵浦制冷器实施功耗P2和泵浦加热器实时功耗P1，泵浦激光器驱动实时功耗P3也为0；根据公式2，计算加热器可使用的最大功耗P1_calMax。

P1_calMax＝P_Max-P4-P3-P2 (公式2)。

其中，P_Max为EDFA的总电功耗。

步骤S610、增加加热器功耗。

本申请实施例中，在确定出加热器可使用最大功耗后，缓慢增加加热器功耗，并确保加热器功耗不超过加热器可使用最大功耗P1_CalMax。

步骤S611、采集掺铒光纤温度。

这里，通过光纤温度探测器实时采集掺铒光纤温度的温度。

步骤S612、判断掺铒光纤温度是否达到第二目标温度。

这里，所述第二目标温度为预先设置的温度值，本申请实施例中，对第二目标温度的数值不作限制。当所述掺铒光纤温度没有达到第二目标温度时，返回执行步骤S609；如果掺铒光纤温度达到了第二目标温度，执行步骤S613。

步骤S613、进入正常控制流程。

本申请实施例中提供的功耗的调节方法，在EDFA的电功耗满足要求的情况下实现EDFA光信道平坦性能达到最优。

图7为本申请实施例提供的掺铒光纤放大器正常工作过程的功耗控制流程图，所述的EDFA正常工作功耗控制流程，包括以下步骤：

步骤S701、采样获取加热器功率P1、泵浦制冷器功率P2、泵浦激光器功率P3与掺铒光纤控制电路功率P4。

步骤S702、泵浦制冷器闭环控制。

步骤S703、根据输入光功率和设置增益计算泵浦驱动器预估功耗P3_cal。

这里，对于光纤放大器整个系统而言，每个输入光功率和增益值，均对应有输出光功率，其中，增益是通过泵浦电流来实现的，泵浦电流越大，增益越大，泵浦电流与增益之间存在线性关系，通过这个线性关系可以预估出泵浦驱动器预估功耗P3_cal。

步骤S704、计算加热器可使用最大功耗P1_calMax。

采用下述公式3计算加热器可使用的最大功耗P1_calMax，其中，P_Max是EDFA的总电功耗。

P1_calMax＝P_max-P4-P2-P3_cal (公式3)。

步骤S705、根据P1_calMax计算驱动加热器的最大占空比H_DutyMax。

根据步骤S704中确定出来的加热器可使用的最大功耗P1_calMax，计算驱动加热器的最大占空比H_DutyMax，所述加热器的最大占空比与所述加热器的最大功耗相对应。通过所述加热器的最大占空比，来控制所述加热器的实际功耗不超过加热器的最大功耗。

步骤S706、根据铒纤温度计算驱动加热器所需占空比H_Dutycal。

举例来说，假设预设的铒纤温度为60℃，当通过光纤温度探测器测量到的铒纤温度为40℃时，此时，需要增大当前占空比的数值，直至所述铒纤温度达到预设的60℃，并将增大后的占空比确定为所述所需占空比H_Dutycal；当通过光纤温度探测器测量到的铒纤温度为80℃时，此时，需要减小当前占空比的数值，以使得所述铒纤温度达到预设的60℃，并将减小后的占空比确定为所述所需占空比H_Dutycal。

步骤S707、判断所需占空比H_Dutycal是否小于最大占空比H_DutyMax。

当所述所需占空比H_Dutycal大于或等于所述最大占空比H_DutyMax时，执行步骤S708；当所述所需占空比H_Dutycal小于所述最大占空比H_DutyMax时，执行步骤S709。

步骤S708、使得所需占空比H_Dutycal等于最大占空比H_DutyMax。

步骤S709、判断所需占空比H_Dutycal是否等于当前占空比H_DutyMax。

当所述所需占空比H_Dutycal等于当前占空比H_DutyMax时，执行步骤S710；当所述所需占空比H_Dutycal不等于当前占空比H_DutyMax时，执行步骤S711。

步骤S710、使所需占空比H_Dutycal立即在加热器驱动器上生效。

在一些实施例中，当所述加热器电路的所需占空比H_Dutycal等于所述当前占空比H_DutyMax时，控制所述加热器电路按照所述所需占空比进行工作，以使得所述加热器的实时功耗P1小于加热器可使用的最大功耗P1_calMax。

步骤S711、缓慢增加加热器的工作时长，控制加热器的当前占空比达到所需占空比H_Dutycal。

在一些实施例中，当所述加热器电路的所需占空比H_Dutycal不等于所述当前占空比H_DutyMax时，调整所述加热器电路的工作时长，以使得所述加热器电路的当前占空比达到所述所需占空比；当所述加热器电路的所需占空比等于所述当前占空比时，可以实现控制所述加热器的实时功耗P1小于加热器可使用的最大功耗P1_calMax。

本申请实施例中，当通过占空比控制所述加热器的实时功耗P1小于加热器可使用的最大功耗P1_calMax时，回到EDFA正常工作功耗控制流程，进行循环控制。

本申请实施例提供的掺铒光纤放大器功耗动态均衡方法，可以实现对光纤放大器功耗的动态调整，有效的保证了在EDFA电功耗满足要求的情况下，掺铒光纤的温度达到目标要求，从而保证了EDFA的增益平坦指标的最优光性能。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。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：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种功耗调节方法，其特征在于，应用于光纤放大器，所述光纤放大器的电路至少包括：制冷器电路和加热器电路；所述方法包括：

采集所述制冷器电路在当前时刻的第一功耗、和所述加热器电路在当前时刻的第二功耗；

确定所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗、和所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗；

调节流经所述制冷器电路的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗；

调节所述加热器电路的占空比，以控制所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗，其中，所述占空比为所述加热器电路的工作时长与所述光纤放大器的工作时长的比值；

所述光纤放大器的电路还包括：控制电路和激光器电路；

当所述光纤放大器中光纤的温度小于或等于第一预设温度时，所述光纤放大器处于上电过程；

当所述光纤放大器中光纤的温度大于所述第一预设温度时，所述光纤放大器处于正常工作过程；

在所述上电过程中，当所述光纤放大器中管芯的温度大于第二预设温度时，所述加热器电路处于非工作状态；

在所述上电过程中，当所述管芯的温度小于或等于所述第二预设温度时，所述加热器电路处于工作状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述上电过程中且所述加热器电路处于所述非工作状态时，所述确定所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗、和所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗，包括：

采集所述控制电路在当前时刻的第三功耗；

将所述光纤放大器的电路的额定功耗与所述第三功耗之间的第一差值确定为第一当前最大功耗；

确定所述第二当前最大功耗为零。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述上电过程中且所述加热器电路处于所述工作状态时，所述确定所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗、和所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗，包括：

将所述第一差值与所述第二功耗之间的差值，确定为所述第一当前最大功耗；

将所述第一差值与所述第一功耗之间的差值，确定为所述第二当前最大功耗。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述正常工作过程中，所述确定所述制冷器电路在所述当前时刻的第一当前最大功耗、和所述加热器电路在所述当前时刻的第二当前最大功耗，包括：

根据所述光纤放大器的电路的额定功耗与所述第二功耗，确定所述当前时刻的第一当前最大功耗；

根据所述额定功耗与所述第一功耗，确定所述当前时刻的第二当前最大功耗。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述光纤放大器的电路的额定功耗与所述第二功耗，确定所述当前时刻的第一当前最大功耗，包括：

采集所述控制电路在当前时刻的第四功耗；

确定所述激光器电路在当前时刻的第五功耗；

确定所述光纤放大器的电路的额定功耗与所述第四功耗之间的第二差值；

确定所述第二差值与所述第五功耗之间的第三差值；

将所述第三差值与所述第二功耗之间的差值，确定为所述第一当前最大功耗；

对应地，所述根据所述额定功耗与所述第一功耗，确定所述当前时刻的第二当前最大功耗，包括：

将所述第三差值与所述第一功耗之间的差值，确定为所述第二当前最大功耗。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节流经所述制冷器电路的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗，包括：

采用所述制冷器电路中的数模转化器，调节流经所述制冷器的电流，以控制所述第一功耗小于所述第一当前最大功耗。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节所述加热器电路的占空比，以控制所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗，包括：

获取所述加热器电路的所需占空比和当前占空比；

当所述所需占空比等于所述当前占空比时，控制所述加热器电路按照所述所需占空比进行工作，以控制所述第二功耗小于所述第二当前最大功耗。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取所述加热器电路的所需占空比，包括：

根据所述光纤放大器中光纤的温度，确定所述加热器电路的初始占空比；

获取所述加热器电路的最大占空比；

当所述初始占空比大于或等于所述最大占空比时，将所述最大占空比确定为所述所需占空比；

当所述初始占空比小于所述最大占空比时，将所述初始占空比确定为所述所需占空比。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述所需占空比不等于所述当前占空比时，调整所述加热器电路的工作时长，以使得所述当前占空比等于所述所需占空比。

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