CN112583488B - 光放大器及光放大器的增益调节方法 - Google Patents

光放大器及光放大器的增益调节方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种光放大器，包括拉曼光纤放大器RFA、动态增益均衡器DGE、滤波器、掺铒光纤放大器EDFA、RFA增益控制器、EDFA增益控制器和光放控制器；RFA增益控制器与RFA连接，RFA增益控制器还与滤波器连接，滤波器与RFA输出端连接；EDFA增益控制器连接EDFA；光放控制器与RFA增益控制器连接，光放控制器还与EDFA增益控制器连接；RFA与DGE连接，DGE还与EDFA连接；光放控制器用于向RFA增益控制器发送第一指令，向EDFA增益控制器发送第二指令和向DGE发送DGE控制指令；RFA和EDFA用于放大光信号，RFA增益控制器用于根据第一指令控制RFA调节增益；EDFA增益控制器用于根据第二指令控制EDFA调节增益；DGE根据DGE控制指令调节插损；滤波器用于过滤RFA光放大过程中产生的放大器自发辐射ASE信号。

Description

光放大器及光放大器的增益调节方法
技术领域
本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种光放大器及光放大器的增益调节方法。
背景技术
功率均衡是波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)系统的一项重要技术。增益不均衡的WDM信号，经过光放大器(Optical Amplifier,OA)之后不均衡性会放大，例如，对于多个掺铒光纤放大器(Erbium-Doped Fiber Amplifier,EDFA)级联的长距传输系统，某个波长信号的功率会变小甚至探测不到，造成信噪比下降、误码率上升。信号功率不均衡主要是由于光放大器增益谱不平坦导致，即对不同波长的信号增益不相等，所以WDM系统的功率均衡可以通过光放大器的增益平坦来实现。
增益平坦滤波器是一种应用于光放大器中的带阻型光滤波器，用于平坦增益谱。目前的增益平坦滤波器主要包括两类，一类是固定增益平坦滤波器(Gain flatteningfilter,GFF)，一类是动态可调增益平坦滤波器(Dynamic Gain Flattening Filter,DGFF)或动态增益均衡器(Dynamic Gain Equalizer,DGE)。
固定增益平坦滤波器具有结构简单、损耗低、成本低等特点，已经被广泛地应用于商业的光放大器中，但是由于目前广泛应用的拉曼光纤放大器(Raman Fiber Amplifier,RFA)的增益谱的ripple(在工作波长范围中最高点增益与最低点增益差)是随着增益大小而变化的，固定增益平坦滤波器无法实现不同增益下增益谱的平坦。目前有采用两级EDFA中连接固定增益平坦滤波器和可调光衰减器(Variable Optical Attenuator,VOA)来实现拉曼光纤放大器增益谱平坦，但是通过增加VOA的方式加快了混合光放大器在低增益时的噪声系数(Noise Figure,NF)劣化。DGFF/DGE主要采用1x1的波长选择开关(WavelengthSelective Switching，WSS)、级联布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)、lattice滤波器等技术来实现，可以通过机械方式、热光、电光效应等来实现滤波器传输函数的动态可调谐。目前亟须一种利用DGFF/DGE新型光放大器来实现提高光放大器的增益平坦性和噪声性能。
发明内容
鉴于此，本申请实施例提供了一种光放大器及光放大器的增益调节方法，可以提高光放大器的增益平坦性和噪声性能。
第一方面，本申请实施例提供了一种混合光放大器，该混合光放大器包括：第一放大器、第二放大器、DGE和控制中心；该第一放大器、DGE和第二放大器依次连接；上述控制中心包括第一控制器和第二控制器。第一控制器包括第一输入端、第二输入端和第一输出端，第一输入端用于接收第一放大器的输入光信号信息，第二输入端用于接收第一放大器的输出光信号信息，第一输出端用于输出第一放大控制信号至上述第一放大器，第一放大器依据第一放大控制信号进行增益调节；第二控制器的调节原理与第一控制器类同，第二控制器的第二输出端输出第二放大控制信号至第二放大器；控制中心依据第一控制器和第二控制器的输入和输出计算得到调节控制信号，通过第三输出端输出调节控制信号至DGE；DGE根据调节控制信号调节DGE的插损曲线。
第二方面，本申请实施例提供了一种混合光放大器，包括拉曼光纤放大器RFA、动态增益均衡器DGE、滤波器、第一掺铒光纤放大器EDFA、RFA增益控制器、第一EDFA增益控制器和光放控制器；
上述RFA增益控制器与RFA连接，上述RFA增益控制器还与滤波器连接，滤波器与RFA输出端连接；EDFA增益控制器连接上述第一EDFA；上述光放控制器与RFA增益控制器连接，光放控制器还与第一EDFA增益控制器连接；上述RFA与上述DGE连接，DGE还与上述第一EDFA连接；
光放控制器用于向RFA增益控制器发送第一指令，向第一EDFA增益控制器发送第二指令和向DGE发送DGE控制指令；RFA和第一EDFA用于放大光信号，RFA增益控制器用于根据第一指令控制RFA调节增益；第一EDFA增益控制器用于根据第二指令控制第一EDFA调节增益；DGE根据DGE控制指令调节插损；
滤波器用于过滤RFA光放大过程中产生的放大器自发辐射ASE信号。
在一种可能的设计中，光放控制器依据ASE信号确定上述RFA的开关增益大小，该开关增益为RFA的泵浦工作状态时输出信号功率与泵浦关闭状态时输出信号功率的比值。
在一种可能的设计中，RFA增益控制器根据光放控制器发送的第一指令控制RFA调节增益，包括：RFA增益控制器接收上述光放控制器发送的第一指令，RFA增益控制器根据上述第一指令向RFA发送第一泵浦控制信号，以使RFA依据该第一泵浦控制信号调节泵浦电流。
在一种可能的设计中，第一EDFA增益控制器根据光放控制器发送的第二指令控制第一EDFA调节增益，包括：第一EDFA增益控制器接收光放控制器发送的第二指令，第一EDFA增益控制器依据第二指令向第一EDFA发送第二泵浦控制信号，以使所述第一EDFA依据该第二泵浦控制信号调节泵浦电流。
在一种可能的设计中，所述光放大器还包括第二EDFA和第二EDFA增益控制器：第二EDFA在上述RFA与DGE连接之间，或第二EDFA在上述DGE与第一EDFA之间；第二EDFA与第二EDFA增益控制器连接，该第二EDFA增益控制器根据光放控制器发送的第四指令控制第二EDFA调节增益。
在一种可能的设计中，第二EDFA增益控制器根据光放控制器发送的第四指令控制第二EDFA调节增益，包括：第二EDFA增益控制器接收光放控制器发送的第四指令，第二EDFA增益控制器依据第四指令向第二EDFA发送第三泵浦控制信号，以使所述第二EDFA依据该第三泵浦控制信号调节泵浦电流。
在一种可能的设计中，所述光放大器还包括增益平坦滤波器GFF，所述GFF用于降低所述DGE的插损调节范围。
在一种可能的设计中，RFA增益控制器还用于向上述光放控制器发送第一反馈消息，该第一反馈消息包括上述RFA的实际增益值；第一EDFA增益控制器还用于向上述光放控制器发送第二反馈消息，该第二反馈消息包括上述第一EDFA的实际增益值。
在一种可能的设计中，光放控制器根据RFA的实际增益值和第一EDFA的实际增益值获得所述DGE的插损值，该DGE的插损值为上述RFA的实际增益值和第一EDFA的实际增益值之和减去所述混合光放大器的目标增益值。
本申请实施例提供的基于DGE的混合光放大器解决了拉曼光纤放大器和掺铒光放大器两种类型级联的光放大器在增益动态调节过程中的增益不平坦问题，显著地提高放大器的噪声性能，并减少了现有技术方案中使用GFF和VOA所带来的额外损耗。
第三方面，本申请实施例提供了一种混合光放大器的增益调节方法，所述方法应用于第二方面中任意一种混合光放大器中，该方法包括：
确定混合光放大器的目标增益值；
调节RFA和/或EDFA的实际增益值，当RFA的实际增益值与EDFA的实际增益值大于混合光放大器的目标增益值时，确定DGE的实际插损值；
向DGE发送DGE控制指令以使上述DGE的插损达到上述确定的DGE的实际插损值。
在一种可能的设计中，上述DGE的实际插损值为RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值之和减去上述混合光放大器的目标增益值。
在一种可能的设计中，上述调节RFA和/或EDFA的实际增益值，具体可以包括：
通过光放控制器向上述RFA增益控制器发送第一指令和/或向上述EDFA增益控制器发送第二指令；根据所述第一指令生成第一泵浦控制信号来调节所述RFA的实际增益值；依据所述第二指令生成第二泵浦控制信号来调节所述EDFA的实际增益值。
第四方面，本申请实施例还提供了一种光放控制器，应用于上述第二方面中任意一种混合光放大器中，该光放控制器包括：发送模块、接收模块和计算模块；
发送模块，用于发送控制指令以调节RFA或EDFA的泵浦电流；
接收模块，用于接收第一反馈消息和第二反馈消息，该第一反馈消息包括RFA的实际增益值，该第二反馈消息包括EDFA的实际增益值；
计算模块，用于根据上述RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值确定DGE的实际插损值；
该发送模块，还用于发送DGE控制指令以使DGE的插损达到上述确定的DGE的实际插损值。
在一种可能的设计中，计算模块根据所述RFA的实际增益值和所述EDFA的实际增益值确定DGE的实际插损值，具体可以包括：
计算模块判断上述RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值之和是否大于上述混合光放大器的目标增益值：当计算模块判断RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值之和大于上述混合光放大器的目标增益值，则此时DGE的实际插损值为RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值之和减去混合光放大器的目标增益值。
在一种可能的设计中，发送模块发送控制指令调节以RFA或EDFA的泵浦电流，具体可以包括：
发送模块向RFA增益控制器发送第一指令和/或向EDFA增益控制器发送第二指令；该第一指令用于生成第一泵浦控制信号来调节RFA的实际增益值；该第二指令用于生成第二泵浦控制信号来调节EDFA的实际增益值。
第五方面，本申请实施例提供了一种增益控制器，应用于第二方面中任意一种混合光放大器中，该增益控制器包括：接收模块、计算模块和发送模块；
接收模块，用于接收控制指令；
计算模块，用于根据上述控制指令生成泵浦控制信号，该泵浦控制信号用于调节RFA和/或EDFA的泵浦电流；
发送模块，用于发送上述泵浦控制信号。
在一种可能的设计中，发送模块还用于向光放控制器发送第一反馈消息，或向光放控制器发送第二反馈消息，所述第一反馈消息包括RFA的实际增益值，所述第二反馈消息包括第一EDFA的实际增益值。
第六方面，本申请实施例又提供了一种光放控制器，应用于第二方面中任意一种混合光放大器中，该光放控制器包括：输入接口、电路和输出接口；
输出接口，用于输出控制指令以调节RFA或EDFA的泵浦电流；
输入接口，用于获取第一反馈消息和第二反馈消息，该第一反馈消息包括RFA的实际增益值，该第二反馈消息包括EDFA的实际增益值；
电路，用于根据上述RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值确定DGE的实际插损值；
该输出接口，还用于输出DGE控制指令以使DGE的插损达到上述确定的DGE的实际插损值。
在一种可能的设计中，上述电路根据RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值确定DGE的实际插损值，具体可以包括：
上述电路判断上述RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值之和是否大于上述混合光放大器的目标增益值：当电路判断RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值之和大于上述混合光放大器的目标增益值，则此时DGE的实际插损值为RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值之和减去混合光放大器的目标增益值。
在一种可能的设计中，输出接口发送控制指令调节以RFA或EDFA的泵浦电流，具体可以包括：
输出接口向RFA增益控制器发送第一指令和/或向EDFA增益控制器发送第二指令；该第一指令用于生成第一泵浦控制信号来调节RFA的实际增益值；该第二指令用于生成第二泵浦控制信号来调节EDFA的实际增益值。
第七方面，本申请实施例又提供了一种增益控制器，应用于第二方面中任意一种混合光放大器中，该增益控制器包括：输入接口、电路和输出接口；
输入接口，用于获取控制指令；
电路，用于根据控制指令生成泵浦控制信号，该泵浦控制信号用于调节RFA和/或EDFA的泵浦电流；
输出接口，用于输出上述泵浦控制信号。
在一种可能的设计中，输出接口还用于向光放控制器输出第一反馈消息，或向所述光放控制器输出第二反馈消息，所述第一反馈消息包括上述RFA的实际增益值，所述第二反馈消息包括上述EDFA的实际增益值。
第八方面，本申请实施例提供了一种芯片，包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，以执行上述第三方面中所执行的方法或第四方面至第七方面中光放控制器所执行的方法或第四方面至第七方面中增益控制器所执行的方法。
在一种可能的设计中，上述芯片仅包括处理器，处理器用于读取并执行存储器中存储的计算机程序，当计算机程序被执行时，处理器执行上述第三方面中所执行的方法或第四方面至第七方面中光放控制器所执行的方法或第四方面至第七方面中增益控制器所执行的方法。
在一种可能的设计中，上述的存储器与处理器可以是物理上相互独立的单元，或者，存储器也可以和处理器集成在一起。
第九方面，本申请实施例还提供了一种系统芯片，该系统芯片包括：处理单元和通信单元。该处理单元，例如可以是处理电路。该通信单元例如可以是输入/输出接口、管脚或电路等。该处理单元可执行上述第六方面或第七方面中的电路所执行的方法，该通信单元执行上述第六方面或第七方面中的输入接口或输出接口所执行的方法。
第十方面，本申请实施例再提供了一种增益控制器，该增益控制器包括光探测器、模数转换器和芯片，光探测器用于探测光放大器输入光功率增益，将光信号转化为电信号，并将电信号通过接口输出给模数转换器，芯片通过接口连接模数转换器来读取输入光功率增益；芯片可以是上述第九方面中所述的系统芯片，执行上述系统芯片所执行的方法，其中包括将获取的光功率增益值通过输出接口输出给光放控制器。
上述光放控制器和增益控制器可以物理上相互独立的单元，也可以集成在一起。
本申请提供了光放大器及光放大器的增益调节方法、光放控制器、增益控制器以及芯片，该基于DGE的混合光放大器解决了拉曼光纤放大器和掺铒光放大器两种类型级联的光放大器在增益动态调节过程中的增益不平坦问题，显著地提高放大器的噪声性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对描述背景技术和实施例时所使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面附图中描述的仅仅是本申请的一部分实施例，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和描述得到其他的附图或实施例，而本申请旨在涵盖所有这些衍生的附图或实施例。
图1为本申请实施例公开的一种混合光放大器100的结构示意图；
图2a为本申请实施例公开的另一种混合光放大器200的结构示意图；
图2b为本申请实施例公开的一种滤波器工作原理图；
图3为本申请实施例提供的又一种混合光放大器300的结构示意图；
图4为本申请实施例公开的再一种混合光放大器400的结构示意图；
图5为本申请实施例公开的一种混合光放大器的增益调节方法；
图6为本申请实施例公开的一种光放控制器600；
图7为本申请实施例公开的一种增益控制器700；
图8为本申请实施例公开的又一种光放控制器800；
图9为本申请实施例公开的又一种增益控制器900。
图10为本申请实施例公开的又一种光放控制器1000；
图11为本申请实施例公开的又一种增益控制器1100；
图12为本申请实施例公开的一种增益控制器1200。
具体实施方式
现有方案是将GFF内置于光放大器中，GFF按照GFF的插损曲线对光放大器的每个波长的光功率进行滤波，使光放大器中不同波长对应的增益产生一定程度的衰减，从而可以实现对光放大器的增益曲线的调节。本申请采用DGFF或DGE来对光放大器的增益曲线进行调节，本领域技术人员可以理解，DGFF与DGE类同，下文统一采用DGE进行描述。
图1为本申请实施例公开的一种混合光放大器100的结构示意图。由图1可知，该光放大器100包括：第一放大器101，第二放大器102、DGE103和控制中心106；该第一放大器101，DGE103和第二放大器102依次连接；上述控制中心106包括控制器104和控制器105。控制器104包括第一输入端I1、第二输入端I2和第一输出端O1，第一输入端I1用于接收第一放大器的输入光信号信息，第二输入端I2用于接收第一放大器的输出光信号信息，第一输出端O1用于输出第一放大控制信号至上述第一放大器101，第一放大器101依据第一放大控制信号进行增益调节；控制器105的调节过程与控制器104类似，控制器105的第二输出端O2输出第二放大控制信号至第二放大器102；控制中心106依据控制器104和控制器105的输入和输出计算得到调节控制信号，通过第三输出端O3输出调节控制信号至DGE103；上述DGE103，用于根据调节控制信号调节DGE的插损曲线。
在本实施例中，上述第一放大器101和第二放大器102分别作为混合光放大器100的前置放大器和功率放大器，可以包括泵浦源和掺杂光纤，该泵浦源沿光信号传输方向设置于掺杂光纤的上游或下游，该泵浦源可以是一个或者多个。上述第一放大器101和第二放大器102可以是不同类型的放大器，例如可以是光纤放大器或半导体光放大器(Semiconductor Optical Amplifier，SOA)，上述光纤放大器又可以是RFA、EDFA或其他种类稀土掺杂光放大器。
上述控制器104可以根据第一放大器101的增益特性参数，DGE103的调控特性参数，第一放大器101的目标输出光功率信息，以及第一放大器101的输入光信号，计算得到上述第一放大控制信号；控制器105可以根据第二放大器102的增益特性参数，DGE103的调控特性参数，第二放大器102的目标输出光功率信息，以及第二放大器102的输入光信号，计算得到上述第二放大控制信号；控制中心106可以依据第一放大器101的输入光信号、第二放大器102的输入光信号、第一放大器101的增益特性参数、第二放大器101的增益特性参数、第一放大器101的目标输出光功率信息、第二放大器102的目标输出光功率信息以及DGE103的调控特性参数，计算得到上述调节控制信号。上述第一放大器101和第二放大器102，分别根据第一放大控制信号和第二放大控制信号对光信号放大，DGE103，根据调节控制信号进行光放大器的增益曲线调节。因此，第一功率放大器101、DGE103和第二放大器103相互配合来实现对混合光放大器100增益曲线的调节。其中，第一放大器或第二放大器的增益特性参数可以为第一放大器或第二放大器对各波长的功率放大倍数；DGE的调控特性参数可以为各波长的插损与调节控制信号的关系参数。
在本实施例中，第一放大器101还可以依据控制器104输出的第一放大控制信号进行波长级的增益锁定，其中，第一放大控制信号中包括目标增益曲线G1对应的函数，第一放大器101将第一放大器的增益曲线设置为目标增益曲线G1；类似地，第二放大器102可以依据控制器105输出的第二放大控制信号将第二放大器的增益曲线设置为目标增益曲线G2，上述第二放大控制信号中包括目标增益曲线G2对应的函数；DGE103可以依据控制中心106输出的调节控制信号将DGE的插损曲线设置为目标插损曲线G3，上述调节控制信号中包括目标插损曲线G3对应的函数。可以理解的是，为了保持混合光放大器的增益平坦，目标增益曲线G1、目标增益曲线G2、目标插损曲线G3在不同时刻的值的总和保持不变，即G0＝G1+G2+G3，G0为一条水平增益曲线。
混合光放大器工作在不同增益时，第一光放大单元、第二光放大单元的增益函数、动态增益均衡滤波器的滤波函数都是预先设好的。在实际运行过程中，由于输入信号功率的变化，需要分别控制第一光放大单元、第二光放大单元的实际增益分别达到该预设增益。即当输入信号功率变化，但放大器增益G0不变时，第一光放大单元、第二光放大单元的增益函数不变。通过这种简单的控制方式，可以确保光放大器性能的同时，降低DGE函数的复杂计算过程，提高了放大器运行速度。
在本实施例中，上述第一光放大单元101、DGE103、第二光放大单元102的连接顺序可以互换，本申请对此不做限制。
图2a为本申请实施例公开的另一种混合光放大器200的结构示意图，该光放大器包括RFA201、第一EDFA202、DGE203、滤波器204、RFA增益控制器205、第一EDFA增益控制器206和光放控制器207。RFA增益控制器205与RFA201连接，上述RFA增益控制器205还与滤波器204连接，上述滤波器204与RFA201的输出端连接；第一EDFA增益控制器206连接第一EDFA202；光放控制器207与RFA增益控制器205连接，上述光放控制器207还与上述第一EDFA增益控制器206连接；RFA201与DGE203连接，上述DGE203还与第一EDFA202连接。
本申请实施例中所涉及的RFA、DGE、EDFA在附图中，左端为输入端，右端为输出端。
本申请实施例中所涉及的RFA可以是DRA(Distributed Raman Amplifier，分布式拉曼放大器)，具体地，上述RFA可以包括传输光纤链路、泵浦源和偏振复用器，该泵浦源沿光信号传输方向设置于传输光纤的上游或下游，该泵浦源可以是一个或者多个。随着技术的发展，本申请实施例设计的RFA还可以是其它任何分布式放大器，如分布式参量放大器。
RFA增益控制器205是用来监控上述RFA201在实际工作过程中增益的大小，上述RFA增益控制器205通过检测其输入光信号的强度，来检测RFA的实际工作增益大小G1,并实时地反馈给光放控制器207；进一步地，RFA增益控制器205还可以根据光放控制器207发送的第一指令生成第一泵浦控制信号，并将上述第一泵浦控制信号发送给RFA201，该第一泵浦控制信号用于调节RFA中的泵浦电流以实现RFA的增益调节功能。
可选地，RFA增益控制器205向上述光放控制器207发送第一反馈消息，该第一反馈消息包括RFA201的实际增益值；
同时，RFA201的输出信号经过滤波器204滤波后，输入到RFA增益控制器205中，该滤波器204用于过滤RFA光放大过程中产生的ASE(Amplified Spontaneous Emission,放大器自发辐射)信号。
具体地，滤波器204为窄带通光滤波器,如图2a、2b所示，A点为滤波器输入端上的一点，在A点可以检测到RFA在光放大过程中由于自发辐射现象产生的ASE信号，滤波器204的通带范围位于信号光波长以外,但在RFA增益谱波长范围内；B点为滤波器输出端上的一点，在B点可以探测到被上述滤波器滤出的ASE信号。
在一种可能的设计中，通过ASE信号功率强度的大小可以计算出RFA放大过程中实际产生的开关增益的大小，上述开关增益为RFA的泵浦工作状态时输出信号功率与泵浦关闭状态时输出信号功率的比值。可选地，过滤出的ASE信号功率的大小与RFA开关增益的大小成正比关系，具体的比例系数依据滤波器204的带宽和/或中心波长确定。
在一种可能的设计中，ASE功率可以由RFA的增益和输入光信号功率唯一确定(相同增益下，ASE光功率和输入光功率的大小关系不大)即对应一定的跨距和增益规格，信号增益锁定时其ASE是一个固定值。
第一EDFA增益控制器206是用来监控第一EDFA202在实际工作过程中的增益的大小，第一EDFA增益控制器206根据第一EDFA202的输入和输出端的光信号的差值，来实现对第一EDFA202的实际增益值G2的检测，并实时地反馈给上述光放控制器207；进一步地，第一EDFA增益控制器206可以根据上述光放控制器207发送的第二指令生成第二泵浦控制信号，并将第二泵浦控制信号发送给第一EDFA202，该第二泵浦控制信号用于控制上述第一EDFA202中的泵浦，来实现第一EDFA的增益调节功能。
可选地，第一EDFA增益控制器206向上述光放控制器207发送第二反馈消息，该第二反馈消息包括第一EDFA202的实际增益值G2。
光放控制器207接收到的RFA增益控制器205反馈的RFA201的实际增益值G1和第一EDFA增益控制器206反馈的第一EDFA202的实际增益值G2后，再依据混合光放大器200的目标放大增益G0计算，即得到DGE203的实际插损值G3，光放控制器207再发送DGE控制指令给DGE203控制调整其插损值达到G3。
具体地，G1、G2、G3、G0满足如下关系式：G3＝G1+G2-G0。
另外，值得一提的是，RFA增益控制器205、第一EDFA增益控制器206和光放控制器207可以集成在一起，也可以单独分离设置。
本实施例中，上述RFA、EDFA、DGE的连接顺序可以互换，本申请对此不做限制。
本实施例中，上述EDFA可以包括掺杂光纤和泵浦源，该泵浦源沿光信号传输方向设置于传输光纤的上游或下游，该泵浦源可以是一个或者多个。
本实施例中，上述DGE可以为任一技术的可调谐光滤波器或包含预设置的滤波函数的动态可调谐光滤波器，如1×1WSS，级联FBG(Fiber Bragg Grating,布拉格光栅)滤波器等。
本申请该实施例提供的基于DGE的混合光放大器解决了拉曼光纤放大器和掺铒光放大器两种类型级联的光放大器在增益动态调节过程中的增益不平坦问题，显著地提高放大器的噪声性能，并减少了现有技术方案中使用GFF和VOA所带来的额外损耗。
本申请的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以本申请未描述的顺序实施。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例中。此外，为了更加明显地体现不同实施例中的组件的关系，本申请采用相同的附图编号来表示不同实施例中功能相同或相似的组件。
还需要说明的是，除非特殊说明，一个实施例中针对一些技术特征的具体描述也可以应用于解释其他实施例提及对应的技术特征。
图3为本申请实施例提供的又一种混合光放大器300的结构示意图。如图3所示，混合光放大器300相比于图2中的混合光放大器200不同的地方在于增加了第二EDFA301、第二EDFA增益控制器302。第二EDFA301的作用原理与第一EDFA202作用原理类似，可参见上述有关第一EDFA202的描述。第二EDFA301在上述RFA201与上述DGE203连接之间，或第二EDFA301在上述DGE203与上述第一EDFA202之间；第二EDFA301与第二EDFA增益控制器302连接，该第二EDFA增益控制器302根据上述光放控制器207发送的第四指令生成第三泵浦控制信号，并将第三泵浦控制信号发送给第二EDFA301，第二EDFA依据该第三泵浦控制信号调节泵浦电流进而调节增益。
混合光放大器300的光放控制器207接收到RFA201的实际增益值G1、EDFA202的实际增益值G2和EDFA301的实际增益值G4之后，光放控制器207将根据混合光放大器300目标放大增益G0，计算得到DGE203的插损值G3并输出相应的控制信号给DGE203。
具体地，G1、G2、G3、G4、G0满足如下关系式：G3＝G1+G2+G4-G0。
混合光放大器300具有三级放大器结构，相比图2混合光放大器200的两级放大器结构，具有更大的增益可调谐范围。同理，混合光放大器还可以包括4级、5级以及更多级的放大器的结构，原理与图3对应的实施例类似，在此不再赘述。
图4为本申请实施例公开的再一种混合光放大器400的结构示意图。如图4所示，相比图3中混合光放大器300，混合光放大器400在RFA201和EDFA301之间增加了GFF401。混合光放大器300的光放控制器207接收到RFA201的实际增益值G1、EDFA202的实际增益值G2、EDFA301的实际增益值G4和GFF401的固定插损值G5之后，光放控制器207将根据混合光放大器400目标放大增益G0，计算得到DGE203的实际插损值G3并发送相应的控制信号给DGE203。
具体地，G1、G2、G3、G4、G5、G0满足如下关系式：G3＝G1+G2+G4-G0-G5。
混合光放大器400的结构相比图3中的混合光放大器，可以降低对DGE的插损动态可调谐范围的要求。
尤其值得注意的是，本申请图2～图4实施例中的EDFA还可以是SOA；且DGE的位置还可以放置于RFA左端、RFA与EDFA之间、EDFA右端等；GFF401的位置也可以灵活处理，可以放置于RFA201左端或第一EDFA203右端或DGE203与第一EDFA202之间等，本申请对上述不做限制。
图5为本申请实施例公开的一种混合光放大器的增益调节方法，该增益调节方法适用于于上述实施例中的任一混合光放大器。如图5所示，该增益调节方法包括：
S501、确定混合光放大器目标增益值；
设置混合光放大器的目标增益值G0。
S502、调节RFA和/或EDFA增益值；
调节混合光放大器中RFA和/或EDFA的增益值，该调节流程是可以依据优先调节RFA来实现：
(1)初始状态时，将RFA的增益设置为初始增益值G1min，将EDFA的增益设置成初始增益值G2min；
(2)优先调节RFA，光放控制器控制RFA增益控制器逐步增大RFA中的泵浦功率，同时实时地接收RFA增益控制器反馈的RFA实际增益值G1，直到光放控制器在某一时刻判断到G1+G2min>G0；当RFA的泵浦功率达到最大时的增益值G1max仍不能满足G1max+G2min>G0，则开始调整EDFA，逐步增大EDFA中的泵浦功率，光放控制器实时地接收EDFA增益控制器反馈的EDFA实际增益值G2，直到在某一时刻，G1max+G2>G0；
可选地，调节过程中，保持混合光放大器的RFA和EDFA增益之和保持不变。
该调节还可以优先调节EDFA的增益值或者同时调节RFA和EDFA的增益值。
S503、当RFA和EDFA增益值之和大于目标增益值G0，确定DGE实际插损值；
光放控制器在某一时刻判断出RFA的实际增益值G1和EDFA实际增益值G2之和大于目标增益值G0，则可以计算DGE实际插损值G3；
具体地，G3＝G1+G2-G0。
S504、向DGE输出DGE控制指令以调节DGE的插损达到DGE实际插损值。
光放控制器输出相应地DGE控制指令以调节DGE的插损达到DGE实际插损值G3。
本申请实施例公开的该增益调谐方法可以提高放大器运行在不同增益下的NF性能。
本申请实施例还提供了多级混合光放大器的NF计算公式，图2对应的实施例中二级混合光放大器的NF计算公式为：
Figure BDA0002219066620000091
图3或图4对应的三级混合光放大器的NF计算公式为：
Figure BDA0002219066620000092
其中，NF0为混合光放大器的噪声系数，NF1_eff为RFA(RFA201)的噪声系数，NF2是第二级光放大器(EDFA301)的噪声系数、NF3是第三级光放大器(EDFA202)的噪声系数，L1是一、二级光放大器之间(RFA201和EDFA301之间)的损耗值，L2是二、三级放大器之间(EDFA301和EDFA202之间)的损耗值。通过上述减小光放内部损耗L1、L2的方式，可以降低放大器的NF值。G1_on-off为RFA的开关增益，G2为第二级光放大器(EDFA301)的净增益(输出信号与输入信号的功率比)。
按照上述公式可以判断出，NF1_eff对NF0影响最大，故优先调节RFA；其次对NF0影响较大的是NF2，影响最小的是NF3，所以可以按照第一级、第二级、第三级光放大器的顺序进行调节，以此来提高混合光放大器的噪声性能。
混合光放大器还可以包括4级、5级以及更多级的放大器的结构，其对应的NF计算公式可以由上述公式类推，在此不再赘述。
图6为本申请实施例公开的一种光放控制器600，该光放控制器适用于上述任一混合光放大器中。如图6所示，该光放控制器包括接收模块601、计算模块602和发送模块603：
发送模块603，用于发送控制指令以调节RFA或EDFA的泵浦电流；
接收模块601，用于接收第一反馈消息和第二反馈消息，该第一反馈消息包括RFA的实际增益值，该第二反馈消息包括EDFA的实际增益值；
计算模块602，用于根据所述RFA的实际增益值和所述EDFA的实际增益值确定DGE的实际插损值；
发送模块603，用于发送DGE控制指令以调节DGE的增益达到上述确定的DGE实际插损值。
具体地，计算模块602根据RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值确定DGE的实际插损值，包括：
计算模块602判断RFA的实际增益值和所述EDFA的实际增益值之和是否大于光放大器的目标增益值：
当计算模块602判断RFA的实际增益值和EDFA的实际增益值之和大于混合光放大器的目标增益值，则上述DGE的实际插损值为上述RFA的实际增益值和上述EDFA的实际增益值之和减去上述光放大器的目标增益值。
具体地，发送模块603发送控制指令调节RFA或EDFA的泵浦电流，包括：
发送模块603向RFA增益控制器发送第一指令和/或向EDFA增益控制器发送第二指令；
该第一指令用于生成第一泵浦控制信号来调节RFA的实际增益值；该第二指令用于生成第二泵浦控制信号来调节EDFA的实际增益值。
图7为本申请实施例公开的一种增益控制器700，该增益控制器适用于上述任一混合光放大器中。如图7所示，该光放控制器包括接收模块701、计算模块702和发送模块703：
接收模块701，用于接收控制指令；
计算模块702，用于根据上述控制指令生成泵浦控制信号，该泵浦控制信号用于调节RFA和/或EDFA的泵浦电流；
发送模块703，用于发送上述泵浦控制信号。
可选地，发送模块703还用于向光放控制器发送第一反馈消息，或向光放控制器发送第二反馈消息，该第一反馈消息包括上述RFA的实际增益值，该第二反馈消息包括上述第一EDFA的实际增益值。
上述实施例所述的光放控制器或增益控制器部分或者全部可以通过硬件来实现也可以通过软件来实现，当通过软件来实现时，如图8所示为本申请实施例公开的又一种光放控制器800结构示意图，该光放控制器800包括：
发送器803，用于发送控制指令以调节RFA或EDFA的泵浦电流；
接收器801，用于接收第一反馈消息和第二反馈消息，该第一反馈消息包括RFA的实际增益值，该第二反馈消息包括EDFA的实际增益值；
处理器802，用于执行存储器804或存储器805或存储器806中存储的程序，当程序被运行时以执行根据上述RFA的实际增益值和上述EDFA的实际增益值确定DGE的实际插损值；
所述发送器，还用于发送DGE控制指令以使上述DGE的插损达到上述确定的DGE的实际插损值。
存储器804或存储器805或存储器806存储的也可以是处理器执行编码方法过程中产生或使用的数据。例如，存储器是缓存。存储器可以是物理上独立的单元，也可以是云服务器上的存储空间或网络硬盘等。
可选的，所述存储器804位于所述装置内。
可选的，所述存储器805与所述处理器802集成在一起。
可选的，所述存储器806位于所述装置之外。
处理器802可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)或者CPU和NP的组合。
处理器802还可以是硬件芯片，可以是专用集成电路(application-specificintegrated circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，FPGA)，通用阵列逻辑(genericarray logic,GAL)或其任意组合。
本申请实施例中的存储器可以包括易失性存储器(volatile memory)，例如随机存取存储器(random-access memory，RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如快闪存储器(flash memory)，硬盘(hard disk drive，HDD)或固态硬盘(solid-state drive，SSD)、云存储(cloud storage)、网络附接存储(NetworkAttached Storage，NAS)、网盘(network drive)等；存储器还可以包括上述种类的存储器的组合或者其他具有存储功能的任意形态的介质或产品。
可选的，所述装置为芯片或集成电路。
总线807可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图8中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
本申请实施例里所涉及的接收器和发送器可以集成合并为收发器。
图9为本申请实施例公开了又一种增益控制器900，包括：
接收器901，用于接收控制指令；
处理器902，用于执行存储器804或存储器805或存储器806中存储的程序，当程序被运行时以执行根据所述控制指令生成泵浦控制信号，所述泵浦控制信号用于调节RFA和/或EDFA的泵浦电流；
发送器903，用于发送所述泵浦控制信号。本实施例中有关处理器、存储器、接收器和发送器的相关描述可参见图7对应的实施例，在此不再赘述。
上述实施例所述的光放控制器或增益控制器部分或者全部可以通过硬件来实现时，如图10所示为本申请实施例公开的又一种光放控制器1000结构示意图，该光放控制器1000包括：
输出接口1003，用于输出控制指令以调节RFA或EDFA的泵浦电流；
输入接口1001，用于获取第一反馈消息和第二反馈消息，该第一反馈消息包括RFA的实际增益值，该第二反馈消息包括EDFA的实际增益值；
电路1002，用于根据上述RFA的实际增益值和上述EDFA的实际增益值确定DGE的实际插损值；
输出接口1003，还用于输出DGE控制指令以使上述DGE的插损达到上述确定的DGE的实际插损值。
如图11所示为本申请实施例公开的又一种增益控制器1100结构示意图，该增益控制器1100包括：输入接口1101，用于获取控制指令；
电路1102，用于根据所述控制指令生成泵浦控制信号，所述泵浦控制信号用于调节RFA和/或EDFA的泵浦电流；
输出接口1103，用于输出所述泵浦控制信号。
可选地，输出接口1103还用于向光放控制器输出第一反馈消息，或向光放控制器输出第二反馈消息，该第一反馈消息包括上述RFA的实际增益值，该第二反馈消息包括上述第一EDFA的实际增益值。
本申请实施例中的光放控制器和增益控制器可以物理上相互独立的单元，也可以集成在一起。
本申请中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，尤其，对于图6～图11实施例而言，由于基于图1～图5对应的实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见图1～图5对应实施例的部分说明即可。
本申请提供一种芯片，包括存储器和处理器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于从存储器中调用并运行该计算机程序，以执行上述图8或图9实施例中所执行的方法。
可选地，上述芯片仅包括处理器，处理器用于读取并执行存储器中存储的计算机程序，当计算机程序被执行时，处理器执行上述图8或图9实施例中所执行的方法。
可选的，上述的存储器与处理器可以是物理上相互独立的单元，或者，存储器也可以和处理器集成在一起。
本申请实施例还提供了一种系统芯片，该系统芯片包括：处理单元和通信单元。该处理单元，例如可以是处理电路。该通信单元例如可以是输入/输出接口、管脚或电路等。该处理单元可执行上述图10或图11中电路所执行的方法，该通信单元执行上述图10或图11实施例中的输入接口或输出接口所执行的方法。
本申请实施例还提供了一种增益控制器1200，如图12所示，该增益控制器1200包括光探测器(Photodetector,PD)1201、模数转换器1202和芯片1203，光探测器(Photodetector,PD)1201用于探测光放大器输入光功率增益，将光信号转化为电信号，并将电信号通过接口输出给模数转换器1202，芯片1203通过接口连接模数转换器1202来读取输入光功率增益；芯片1203可以是上述实施例所述的系统芯片，执行上述系统芯片所执行的方法，其中包括将获取的光功率增益值通过输出接口输出给光放控制器。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，包括计算机可读指令，当计算机读取并执行所述计算机可读指令时，使得计算机执行上述处理器所执行的方法。
本申请实施例还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述处理器所执行的方法。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储介质(ROM/RAM、磁碟、光盘)中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
最后应说明的是：以上所述仅为本申请的具体实施方式，本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种光放大器，其特征在于，包括拉曼光纤放大器RFA、动态增益均衡器DGE、滤波器、第一掺铒光纤放大器EDFA、RFA增益控制器、第一EDFA增益控制器和光放控制器；
所述RFA增益控制器与所述RFA连接，所述RFA增益控制器还与所述滤波器连接，所述滤波器与所述RFA输出端连接；所述第一EDFA增益控制器连接所述第一EDFA；所述光放控制器与所述RFA增益控制器连接，所述光放控制器还与所述第一EDFA增益控制器连接；所述RFA与所述DGE连接，所述DGE还与所述第一EDFA连接；
所述光放控制器用于向所述RFA增益控制器发送第一指令，向所述第一EDFA增益控制器发送第二指令和向所述DGE发送DGE控制指令；所述RFA和所述第一EDFA用于放大光信号，所述RFA增益控制器用于根据所述第一指令控制RFA调节增益；所述第一EDFA增益控制器用于根据第二指令控制第一EDFA调节增益；所述DGE根据所述DGE控制指令调节插损；
所述滤波器用于过滤所述RFA在光放大过程中产生的放大器自发辐射ASE信号。
2.根据权利要求1所述的光放大器，其特征在于，所述光放控制器依据所述ASE信号确定所述RFA的开关增益大小，所述开关增益为所述RFA的泵浦工作状态时输出信号功率与泵浦关闭状态时输出信号功率的比值。
3.根据权利要求1-2任一所述的光放大器，其特征在于，所述RFA增益控制器用于根据所述光放控制器发送的第一指令控制RFA调节增益，包括：
所述RFA增益控制器接收所述光放控制器发送的所述第一指令，
所述RFA增益控制器根据所述第一指令向所述RFA发送第一泵浦控制信号，以使所述RFA依据所述第一泵浦控制信号调节泵浦电流。
4.根据权利要求1-2任一所述的光放大器，其特征在于，所述第一EDFA增益控制器用于根据所述光放控制器发送的第二指令控制第一EDFA调节增益，包括：
所述第一EDFA增益控制器接收所述光放控制器发送的所述第二指令，
所述第一EDFA增益控制器依据所述第二指令向所述第一EDFA发送第二泵浦控制信号，以使所述第一EDFA依据所述第二泵浦控制信号调节泵浦电流。
5.根据权利要求1-2任一所述的光放大器，其特征在于，所述光放大器还包括第二EDFA和第二EDFA增益控制器：
所述第二EDFA在所述RFA与所述DGE连接之间，或所述第二EDFA在所述DGE与所述第一EDFA之间；
所述第二EDFA与第二EDFA增益控制器连接，所述第二EDFA增益控制器根据所述光放控制器发送的第四指令控制第二EDFA调节增益。
6.根据权利要求5所述的光放大器，其特征在于，所述第二EDFA增益控制器根据所述光放控制器发送的第四指令控制第二EDFA调节增益，包括：
所述第二EDFA增益控制器接收所述光放控制器发送的所述第四指令，
所述第二EDFA增益控制器依据所述第四指令向所述第二EDFA发送第三泵浦控制信号，以使所述第二EDFA依据所述第三泵浦控制信号调节泵浦电流。
7.根据权利要求1-2任一所述的光放大器，其特征在于，所述光放大器还包括增益平坦滤波器GFF，所述GFF用于降低所述DGE的插损调节范围。
8.根据权利要求1-2任一所述的光放大器，其特征在于，所述RFA增益控制器还用于向所述光放控制器发送第一反馈消息，所述第一反馈消息包括所述RFA的实际增益值；所述第一EDFA增益控制器还用于向所述光放控制器发送第二反馈消息，所述第二反馈消息包括所述第一EDFA的实际增益值。
9.根据权利要求8所述的光放大器，其特征在于，所述光放控制器根据所述RFA的实际增益值和所述第一EDFA的实际增益值获得所述DGE的插损值，所述DGE的插损值为所述RFA的实际增益值和所述第一EDFA的实际增益值之和减去所述光放大器的目标增益值。
10.一种光放大器的增益调节方法，所述方法应用于权利要求1至9任一项所述的光放大器中，其特征在于，所述方法包括：
确定所述光放大器的目标增益值；
调节RFA和/或第一EDFA的实际增益值，当所述RFA的实际增益值与所述第一EDFA的实际增益值之和大于所述光放大器的目标增益值时，确定所述DGE的实际插损值；
向所述DGE发送DGE控制指令以使所述DGE的插损达到所述确定的DGE的实际插损值。
11.根据权利要求10所述的增益调节方法，其特征在于，所述DGE的实际插损值为所述RFA的实际增益值和所述第一EDFA的实际增益值之和减去所述光放大器的目标增益值。
12.根据权利要求10或11所述的增益调节方法，其特征在于，所述调节RFA和/或第一EDFA的实际增益值，包括：
通过光放控制器向所述RFA增益控制器发送第一指令和/或向所述第一EDFA增益控制器发送第二指令；
根据所述第一指令生成第一泵浦控制信号来调节所述RFA的实际增益值；
依据所述第二指令生成第二泵浦控制信号来调节所述第一EDFA的实际增益值。
13.一种光放控制器，所述光放控制器应用于权利要求1至9任一项所述的光放大器中，其特征在于，所述光放控制器包括：发送模块、接收模块和计算模块；
所述发送模块，用于发送控制指令以调节RFA或第一EDFA的泵浦电流；
所述接收模块，用于接收第一反馈消息和第二反馈消息，所述第一反馈消息包括RFA的实际增益值，所述第二反馈消息包括第一EDFA的实际增益值；
所述计算模块，用于根据所述RFA的实际增益值和所述第一EDFA的实际增益值确定DGE的实际插损值；
所述发送模块，还用于发送DGE控制指令以使所述DGE的插损达到所述确定的DGE的实际插损值。
14.根据权利要求13所述的光放控制器，其特征在于，所述计算模块根据所述RFA的实际增益值和所述第一EDFA的实际增益值确定DGE的实际插损值，包括：
所述计算模块判断所述RFA的实际增益值和所述第一EDFA的实际增益值之和是否大于所述光放大器的目标增益值：
当所述计算模块判断所述RFA的实际增益值和所述第一EDFA的实际增益值之和大于所述光放大器的目标增益值，所述DGE的实际插损值为所述RFA的实际增益值和所述第一EDFA的实际增益值之和减去所述光放大器的目标增益值。
15.根据权利要求13或14所述的光放控制器，其特征在于，所述发送模块发送控制指令调节以RFA或第一EDFA的泵浦电流，包括：
所述发送模块向所述RFA增益控制器发送第一指令和/或向所述第一EDFA增益控制器发送第二指令；
所述第一指令用于生成第一泵浦控制信号来调节所述RFA的实际增益值；
所述第二指令用于生成第二泵浦控制信号来调节所述第一EDFA的实际增益值。
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