CN114915344B - 一种掺铒光纤放大器的设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种掺铒光纤放大器的设计方法及系统，涉及光纤通信技术领域，该方法包括：采集获取当前的掺铒光纤放大器的多个设计参数；随机调整和组合获得多个总设计参数；采集获取当前进行光信号增益放大的需求信息集合；根据需求信息集合，设置约束条件；基于约束条件，分别以提升增益、降低噪声系数和提升增益平坦度为目的，在多个总设计参数中进行全局寻优获得第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间；基于一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间进行全局寻优，获得最优总设计参数，进行掺铒光纤放大器的设计。本发明解决了现有技术中EDFA的设计效率较低、效果差的技术问题，达到了设计提升EDFA在光信号放大上表现的技术效果。

Description

一种掺铒光纤放大器的设计方法及系统

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种掺铒光纤放大器的设计方法及系统。

背景技术

掺铒光纤放大器（Erbium Doped Fiber Amplifier，EDFA）为基于稀有金属饵制成的光学放大器，在基于光纤的光信号通信传输中，EDFA能够直接放大光信号，提升光信号通信传输的距离和质量，进而提升光纤通信的通信距离以及效果。

EDFA的设计中，需要考虑诸多因素，EDFA的设计参数和最终呈现出的放大效果具有着非常复杂的非线性逻辑关系，导致EDFA的设计成本较大、设计效率较低，并存在设计出的EDFA在光信号放大上表现较差的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种掺铒光纤放大器的设计方法及系统，用于针对解决现有技术中EDFA的设计成本较大、设计效率较低，并存在设计出的EDFA在光信号放大上表现较差的技术问题。

鉴于上述问题，本申请提供了一种掺铒光纤放大器的设计方法及系统。

本申请的第一个方面，提供了一种掺铒光纤放大器的设计方法，所述方法包括：采集获取当前的掺铒光纤放大器的多个维度的放大器参数，获得多个设计参数；对多个所述设计参数在预设范围内进行随机调整，获得调整后的多个维度的设计参数集合；将多个所述设计参数集合内的设计参数进行随机组合，获得多个所述掺铒光纤放大器的总设计参数；采集获取当前进行光信号增益放大的多维度需求，获得需求信息集合；根据所述需求信息集合，设置约束条件；基于所述约束条件，分别以提升增益、降低噪声系数和提升增益平坦度为目的，在多个所述总设计参数中进行全局寻优，分别获得第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，其中，所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间内均包括若干个优化总设计参数；根据所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，构建获得总寻优空间；在所述总寻优空间内进行全局寻优，获得最优总设计参数，进行所述掺铒光纤放大器的设计。

本申请的第二个方面，提供了一种掺铒光纤放大器的设计系统，所述系统包括：设计参数采集模块，用于采集获取当前的掺铒光纤放大器的多个维度的放大器参数，获得多个设计参数；设计参数调整模块，用于对多个所述设计参数在预设范围内进行随机调整，获得调整后的多个维度的设计参数集合；总设计参数获取模块，用于将多个所述设计参数集合内的设计参数进行随机组合，获得多个所述掺铒光纤放大器的总设计参数；需求信息采集模块，用于采集获取当前进行光信号增益放大的多维度需求，获得需求信息集合；约束条件设置模块，用于根据所述需求信息集合，设置约束条件；多目的寻优模块，用于基于所述约束条件，分别以提升增益、降低噪声系数和提升增益平坦度为目的，在多个所述总设计参数中进行全局寻优，分别获得第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，其中，所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间内均包括若干个优化总设计参数；总寻优空间确定模块，用于根据所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，构建获得总寻优空间；综合寻优模块，用于在所述总寻优空间内进行全局寻优，获得最优总设计参数，进行所述掺铒光纤放大器的设计。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请通过采集获取掺铒光纤放大器当前的多个设计参数，在预设范围进行随机调整获得多个设计参数集合，进一步进行随机组合获得多个不同的总设计参数，然后分析当前进行光信号增益放大的需求信息集合并设置约束条件，根据该约束条件在多个总设计参数中，按照提升增益、降低噪声系数和提升增益平坦度为目的，分别进行全局寻优，获得多个寻优空间内均存在的优化总设计参数作为总寻优空间，然后进行全局寻优，获得最终的最优总设计参数，进行掺铒光纤放大器的设计。本申请通过随机调整组合多种掺铒光纤放大器的设置参数，并根据掺铒光纤放大器的设计需求，设置约束条件，构建特定的寻优方法，基于多目的初步寻优后，进行全局寻优，能够有效提升掺铒光纤放大器设计参数设计优化的效率，降低掺铒光纤放大器设计的计算成本，保证最终设计获得的掺铒光纤放大器能够满足优化设计需求，达到提升在光信号放大上表现的技术效果。

附图说明

图1为本申请提供的一种掺铒光纤放大器的设计方法流程示意图；

图2为本申请提供的一种掺铒光纤放大器的设计方法中设置获得约束条件的流程示意图；

图3为本申请提供的一种掺铒光纤放大器的设计方法中优化获得最优总设计参数的流程示意图；

图4为本申请提供了一种掺铒光纤放大器的设计系统结构示意图。

附图标记说明：设计参数采集模块11，设计参数调整模块12，总设计参数获取模块13，需求信息采集模块14，约束条件设置模块15，多目的寻优模块16，总寻优空间确定模块17，综合寻优模块18。

具体实施方式

本申请通过提供了一种掺铒光纤放大器的设计方法及系统，用于针对解决现有技术中EDFA的设计成本较大、设计效率较低，并存在设计出的EDFA在光信号放大上表现较差的技术问题。

实施例一

如图1所示，本申请提供了一种掺铒光纤放大器的设计方法，所述方法包括：

S100：采集获取当前的掺铒光纤放大器的多个维度的放大器参数，获得多个设计参数；

本申请实施例中，该掺铒光纤放大器为现有技术中进行光纤通信放大中设置的任意的掺铒光纤放大器，设置于光纤通信系统中，对光纤内传输的光信号进行放大增益，提升光信号传输的距离和质量。

采集获取当前该掺铒光纤放大器的多个维度的设计参数，其中，多个维度的设计参数包括但不限于影响掺铒光纤放大器对光信号放大性能的设计参数，示例性地，包括：泵浦功率、泵浦波长、光纤长度、泵浦方式、饵离子浓度等参数，获得多个当前的设计参数，多个当前的设计参数形成当前该掺铒光纤放大器的总设计参数。

S200：对多个所述设计参数在预设范围内进行随机调整，获得调整后的多个维度的设计参数集合；

本申请实施例提供的方法中的步骤S200包括：

S210：采集获取多个所述设计参数的调整范围，获得多个设计参数调整范围；

S220：在多个所述设计参数调整范围内，对多个所述设计参数进行随机调整，获得多个所述设计参数集合。

具体地，对多个上述的设计参数，在预设范围内进行随机地调整。其中，该预设范围为各个维度设计参数可调整的范围。采集多个设计参数的调整范围，获得多个设计参数调整范围。

如此，在各个类型的设计参数的设计参数调整范围内，随机调整各设计参数的具体参数，获得同种设计参数内多个不同的具体参数，获得一个类型设计参数的设计参数集合，进而获得多个维度的设计参数集合。

S300：将多个所述设计参数集合内的设计参数进行随机组合，获得多个所述掺铒光纤放大器的总设计参数；

具体地，基于上述的多个设计参数集合，对多个维度类型的设计参数，采用不同的具体参数进行随机组合，获得多个与当前的总设计参数不同的总设计参数。若按照不同的多个总设计参数分别设计该掺铒光纤放大器，则会产生不同的光信号放大效果。

S400：采集获取当前进行光信号增益放大的多维度需求，获得需求信息集合；

本申请实施例提供的方法中的步骤S400包括：

S410：采集获取当前进行光信号增益放大的增益需求，获得增益需求信息；

S420：采集获取当前进行光信号增益放大的噪音系数需求，获得噪音需求信息；

S430：采集获取当前进行光信号增益放大在不同光信号通道中的增益平坦度需求，获得平坦度需求信息；

S440：将所述增益需求信息、噪音需求信息和平坦度需求信息作为所述需求信息集合。

具体地，该多维度需求为当前进行光纤内光信号增益放大的基本需求，具体包括增益需求、噪声系数需求以及增益平坦度需求，组成需求信息集合。

可以理解的是，该需求信息集合内包括当前进行光信号放大的最基本需求，即达到最低光纤通信传输质量的光信号放大需求，在满足该需求信息集合内的需求的基础上，对掺铒光纤放大器进行优化设计，进一步提升掺铒光纤放大器的性能。

具体地，采集获取当前进行光信号增益放大满足最基础光纤通信传输质量需求的增益需求、噪音系数需求和增益平坦度需求，获得增益需求信息、噪音需求信息和平坦度需求信息，进而获得需求信息集合，具体可通过光信号传输协议以及质量标准采集获得。

本申请实施例通过采集当前光纤通信传输中最低传输质量要求对应的光信号增益放大需求信息，能够作为设置全局优选的约束条件的数据基础，进而达到提升总设计参数寻优效率，提升掺铒光纤放大器设计效率的技术效果。

S500：根据所述需求信息集合，设置约束条件；

如图2所示，本申请实施例提供的方法中的步骤S500包括：

S510：根据所述需求信息集合，设置获得光信号增益放大的增益子约束条件；

S520：根据所述需求信息集合，设置获得光信号增益放大的噪声子约束条件；

S530：根据所述需求信息集合，设置获得光信号增益放大的平坦度子约束条件；

S540：将所述增益子约束条件、噪声子约束条件和平坦度子约束条件作为所述约束条件。

具体地，基于上述的需求信息集合，根据其中的增益需求信息，设置对应的对光信号进行增益放大的增益子约束条件。根据需求信息集合中的噪音需求信息，设置对应的对光信号进行增益放大的噪声子约束条件，根据需求信息集合中的平坦度需求信息，设置对应的对光信号进行增益放大的增益平坦度子约束条件。

将上述的增益子约束条件、噪声子约束条件和平坦度子约束条件作为最终设置的约束条件。

本申请实施例通过设置具有多个子约束条件的约束条件，在对多个总设计参数进行寻优的过程中进行约束，提升寻优效率和精度，减少计算量。

S600：基于所述约束条件，分别以提升增益、降低噪声系数和提升增益平坦度为目的，在多个所述总设计参数中进行全局寻优，分别获得第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，其中，所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间内均包括若干个优化总设计参数；

具体地，本申请实施例提供的步骤S600包括：

S610：基于所述约束条件，对多个所述总设计参数进行约束，获得符合所述约束条件的多个总设计参数；

S620：在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以提升增益为目的进行寻优，获得所述第一寻优空间；

S630：在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以降低噪声系数为目的进行寻优，获得所述第二寻优空间；

S640：在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以提升增益平坦度为目的，进行寻优，获得所述第三寻优空间。

具体地，基于上述的约束条件，对多个总设计参数进行约束，具体去除不符合约束条件内增益子约束条件、噪声子约束条件和平坦度子约束条件的总设计参数，即这部分设计参数设计获得的掺铒光纤放大器的增益、噪声系数和增益平坦度中的至少一项不符合当前的光信号通信传输的最低质量要求。

在符合约束条件的多个总设计参数中，分别以提升光信号放大的增益、降低噪声系数、提升增益平坦度为目的，进行寻优，分别获得第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，其中第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间分别包括以不同寻优目的，在多个符合约束条件的总设计参数中全局寻优获得的若干个优化总设计参数。

下面以提升增益为目的进行全局寻优为例，说明寻优获得第一寻优空间的具体步骤。

本申请实施例提供的方法中的步骤S620包括：

S621：在符合所述约束条件的多个总设计参数中，随机选择一总设计参数，作为第一总设计参数；

S622：采集获取在所述第一总设计参数下，所述掺铒光纤放大器对不同输入功率和不同波长的输入光信号进行增益放大的多个子增益；

S623：对多个所述子增益进行加权求和，获得总增益，并作为第一总增益；

S624：采用多种预设调整方式，对所述第一总设计参数中的设计参数进行调整，获得所述第一总设计参数的第一邻域，其中，所述第一邻域内包括多个总设计参数；

S625：采集获取在所述第一邻域内的多个总设计参数下，所述掺铒光纤放大器的多个总增益；

S626：选择所述多个总增益中最大的总增益为第二总增益，并将对应的总设计参数作为第二总设计参数；

S627：判断所述第二总增益是否大于所述第一总增益，若大于，则将调整获得所述第二总设计参数的调整方式加入禁忌空间内；

S628：继续获得所述第二总设计参数的第二邻域，进行迭代寻优，并在迭代达到禁忌迭代次数后，将调整获得所述第二总设计参数的调整方式从所述禁忌空间内删除；

S629：当迭代寻优达到预设次数后，将迭代进程中总增益最大的M个总设计参数作为所述第一寻优空间。

具体地，在多个符合约束条件的多个总设计参数中，随机选择一总设计参数，作为第一总设计参数。

计算获取采用该第一总设计参数设计掺饵放大器时，掺饵放大器在对不同输入功率、不同波长的输入光信号进行放大增益时的多个子增益。具体可通过采集此前历史时间内具有不同设计参数的掺铒光纤放大器进行不同输入功率、不同波长的输入光信号的放大的增益，还可通过现有技术中仿真模拟不同设计参数的掺铒光纤放大器进行光信号放大，获得对不同输入功率、不同波长的输入光信号进行放大的增益，获得多个子增益。

由于当前的掺铒光纤放大器并非均匀地进行不同输入功率、不同波长的输入光信号的增益，而是常用于一种或多种输入光信号的增益，因此，根据当前掺饵光纤放大器对不同输入功率和不同波长的输入光信号进行增益放大的频率，对多个子增益进行权重分配，频率越大，则权重越大，获得权重分配结果，采用该权重分配结果对多个子增益进行加权求和，获得当前第一总设计参数下掺饵光纤放大器的总增益，并作为第一总增益。其中，在该总增益中，若当前具有某一输入功率和波长的输入光信号越常被增益放大，越常用于通信传输，则该输入光信号被具有第一总设计参数的掺饵光纤放大器放大的子增益在总增益中占比最大。如此，可获得最为能够准确体现按照第一总设计参数设计掺铒光纤放大器时的增益水平。

采用多种不同的预设调整方式，对第一总设计参数中的设计参数进行调整，例如调整泵浦功率、调整泵浦波长、光纤长度、饵离子浓度中的一个或多个，可进行增大或减小调整，调整的幅度也包括预设调整方式之内，进行调整之后，可获得多个与第一总设计参数不同的多个总设计参数，并去除不符合约束条件的部分总设计参数，获得包括多个总设计参数的第一总设计参数的第一邻域。

与步骤S622-623相同，采集获取在第一邻域内的多个总设计参数下，掺铒光纤放大器对不同光信号进行增益放大的多个总增益。

选择该多个总增益中最大的总增益为第二总增益，并将该第二总增益对应的总设计参数作为第二总设计参数。

判断该第二总增益是否大于第一总增益，若大于，则将调整获得第二总设计参数的调整方式加入禁忌空间内，若不大于，则不加入。该禁忌空间内包括一禁忌迭代次数，在禁忌迭代次数内，不可采用获得该第二总设计参数的调整方式调整获得新的总设计参数以及构建邻域，避免寻优陷入局部最优。

继续采用不同的预设调整方式调整第二总设计参数，构建第二邻域，进行迭代寻优，且在迭代达到禁忌迭代次数后，将调整获得第二总设计参数的调整方式从所述禁忌空间内删除。

继续迭代寻优，当达到预设次数后，将迭代进程中获得的全部总设计参数中总增益最大的M个总设计参数作为优化总设计参数，并作为该第一寻优空间，M为正整数，迭代寻优的预设次数可根据符合约束条件的总设计参数的数量进行设置。选择总增益最大的M个总设计参数作为优化总设计参数，能够获得多个设计放大器时增益较大的优化总设计参数，进而作为最终寻优获得最优总设计参数的数据基础。M根据各总设计参数的总增益水平以及总设计参数的数量进行设置。

基于相同的方法，获得第二寻优空间和第三寻优空间。其中，在获得第三寻优空间，可将不同总设计参数的掺铒光纤放大器对不同输入功率和不同波长的输入光信号增益放大的增益平坦度作为寻优的数据基础。

本申请实施例基于禁忌搜索的思想，设置约束条件，在多个总设计参数内全局寻优，寻优效率较高且准确率较高，普适性较强，能够准确寻优获得增益较大、噪音系数较低以及增益平坦度较大的多个总设计参数。

S700：根据所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，构建获得总寻优空间；

具体地，基于全局寻优获得的第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，选择三者内均存在的优化总设计参数，作为总寻优空间，进行下一步在总寻优空间内的全局寻优。

可选的，也可将第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间内的优化总设计参数全部选取，作为总寻优空间，进行下一步在总寻优空间内的全局寻优。

S800：在所述总寻优空间内进行全局寻优，获得最优总设计参数，进行所述掺铒光纤放大器的设计。

如图3所示，本申请实施例提供的方法中的步骤S800包括：

S810：在所述总寻优空间内随机选择一优化总设计参数，作为第一优化总设计参数；

S820：获取在所述第一优化总设计参数下，所述掺铒光纤放大器对不同输入功率和不同波长的输入光信号进行增益放大的增益、噪声系数和增益平坦度，并加权计算获得所述第一优化总设计参数的第一适应度；

S830：再次在所述总寻优空间内随机选择一优化总设计参数，作为第二优化总设计参数；

S840：计算获取所述第二优化总设计参数的第二适应度；

S850：判断所述第二适应度是否大于所述第一适应度，若是，则将所述第二优化总设计参数作为当前寻优结果，若否，则按照概率将所述第二优化总设计参数作为所述当前寻优结果，所述概率通过下式计算获得：

其中，m₂为第二适应度，m₁为第一适应度，k为寻优速度因子；

S860：继续迭代寻优，直到预设的迭代次数，将所述当前寻优结果输出，获得所述最优总设计参数。

具体地，在寻优空间内随机选择一优化总设计参数，作为第一优化总设计参数，并作为当前寻优进程中的寻优结果。

获取在该第一优化总设计参数下，掺铒光纤放大器在对不同输入信号功率和波长的输入光信号进行增益放大时的增益、噪声系数和增益平坦度，可基于步骤S622-623，采集获取根据该第一优化总设计参数设计掺铒光纤放大器时，对他不同功率和波长的输入光信号进行放大的增益、噪声系数和增益平坦度。

根据第一优化总设计参数的增益、噪声系数和增益平坦度，根据光信号增益放大中增益、噪声系数和增益平坦度的重要性，进行权重分配，重要性越大则权重值越大，获得权重分配结果，进一步对第一优化总设计参数的增益、噪声系数和增益平坦度加权计算获得第一优化总设计参数的第一适应度。在该权重分配结果中，一般而言，增益和噪声系数的权重值大于增益平坦度的权重值，如此，可较为准确地计算各优化总设计参数的适应度，能够提升寻优的准确性。

再次在总寻优空间内随机选择一优化总设计参数，作为第二优化总设计参数，并基于相同的方法计算获得第二优化总设计参数的第二适应度。

判断第二适应度是否大于第一适应度，若是，则将第二优化总设计参数取代第一优化总设计参数，作为当前寻优结果，若否，则按照概率将第二优化总设计参数取代第一优化总设计参数，作为当前寻优结果，该概率通过下式计算获得：

其中，P为概率，e为自然对数，m₂为第二适应度，m₁为第一适应度，k为寻优速度因子。

k为随着寻优进程指数减小的寻优速度因子，具体可为随着寻优进程以指数减小方式减小的常数。在寻优初期，k较大，以较大的P接受第二优化总设计参数作为当前寻优结果，提升寻优速度，避免寻优停滞在局部最优处，在寻优后期，k较小，以较小的P接受适应度较低的优化总设计参数作为当前寻优结果，提升寻优准确度。

继续迭代寻优，直到预设的迭代次数，当迭代完成的当前寻优结果输出，获得全局最优的总设计参数，进行当前掺饵光纤放大器的设计，能够有效提升掺饵光纤放大器的设计效率和设计效果。

综上所述，本申请实施例至少具有如下技术效果：

本申请通过随机调整组合多种掺铒光纤放大器的设置参数，并根据掺铒光纤放大器的设计需求，设置约束条件，构建特定的寻优方法，基于多目的初步寻优后，进行全局寻优，能够有效提升掺铒光纤放大器设计参数设计优化的效率，降低掺铒光纤放大器设计的计算成本，保证最终设计获得的掺铒光纤放大器能够满足优化设计需求，达到提升在光信号放大上表现的技术效果。

实施例二

基于与前述实施例中一种掺铒光纤放大器的设计方法相同的发明构思，如图4所示，本申请提供了一种掺铒光纤放大器的设计系统，其中，所述系统包括：

设计参数采集模块11，用于采集获取当前的掺铒光纤放大器的多个维度的放大器参数，获得多个设计参数；

设计参数调整模块12，用于对多个所述设计参数在预设范围内进行随机调整，获得调整后的多个维度的设计参数集合；

总设计参数获取模块13，用于将多个所述设计参数集合内的设计参数进行随机组合，获得多个所述掺铒光纤放大器的总设计参数；

需求信息采集模块14，用于采集获取当前进行光信号增益放大的多维度需求，获得需求信息集合；

约束条件设置模块15，用于根据所述需求信息集合，设置约束条件；

多目的寻优模块16，用于基于所述约束条件，分别以提升增益、降低噪声系数和提升增益平坦度为目的，在多个所述总设计参数中进行全局寻优，分别获得第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，其中，所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间内均包括若干个优化总设计参数；

总寻优空间确定模块17，用于根据所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，构建获得总寻优空间；

综合寻优模块18，用于在所述总寻优空间内进行全局寻优，获得最优总设计参数，进行所述掺铒光纤放大器的设计。

进一步地，所述设计参数调整模块12用于实现以下功能：

采集获取多个所述设计参数的调整范围，获得多个设计参数调整范围；

在多个所述设计参数调整范围内，对多个所述设计参数进行随机调整，获得多个所述设计参数集合。

进一步地，所述需求信息采集模块14还用于实现以下功能：

采集获取当前进行光信号增益放大的增益需求，获得增益需求信息；

采集获取当前进行光信号增益放大的噪音系数需求，获得噪音需求信息；

采集获取当前进行光信号增益放大在不同光信号通道中的增益平坦度需求，获得平坦度需求信息；

将所述增益需求信息、噪音需求信息和平坦度需求信息作为所述需求信息集合。

进一步地，所述约束条件设置模块15还用于实现以下功能：

根据所述需求信息集合，设置获得光信号增益放大的增益子约束条件；

根据所述需求信息集合，设置获得光信号增益放大的噪声子约束条件；

根据所述需求信息集合，设置获得光信号增益放大的平坦度子约束条件；

将所述增益子约束条件、噪声子约束条件和平坦度子约束条件作为所述约束条件。

进一步地，所述多目的寻优模块16还用于实现以下功能：

基于所述约束条件，对多个所述总设计参数进行约束，获得符合所述约束条件的多个总设计参数；

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以提升增益为目的进行寻优，获得所述第一寻优空间；

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以降低噪声系数为目的进行寻优，获得所述第二寻优空间；

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以提升增益平坦度为目的，进行寻优，获得所述第三寻优空间。

其中，所述以提升增益为目的进行寻优，获得所述第一寻优空间，包括：

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，随机选择一总设计参数，作为第一总设计参数；

采集获取在所述第一总设计参数下，所述掺铒光纤放大器对不同输入功率和不同波长的输入光信号进行增益放大的多个子增益；

对多个所述子增益进行加权求和，获得总增益，并作为第一总增益；

采用多种预设调整方式，对所述第一总设计参数中的设计参数进行调整，获得所述第一总设计参数的第一邻域，其中，所述第一邻域内包括多个总设计参数；

采集获取在所述第一邻域内的多个总设计参数下，所述掺铒光纤放大器的多个总增益；

选择所述多个总增益中最大的总增益为第二总增益，并将对应的总设计参数作为第二总设计参数；

判断所述第二总增益是否大于所述第一总增益，若大于，则将调整获得所述第二总设计参数的调整方式加入禁忌空间内；

继续获得所述第二总设计参数的第二邻域，进行迭代寻优，并在迭代达到禁忌迭代次数后，将调整获得所述第二总设计参数的调整方式从所述禁忌空间内删除；

当迭代寻优达到预设次数后，将迭代进程中总增益最大的M个总设计参数作为所述第一寻优空间。

进一步地，所述综合寻优模块18还用于实现以下功能：

在所述总寻优空间内随机选择一优化总设计参数，作为第一优化总设计参数；

获取在所述第一优化总设计参数下，所述掺铒光纤放大器对不同输入功率和不同波长的输入光信号进行增益放大的增益、噪声系数和增益平坦度，并加权计算获得所述第一优化总设计参数的第一适应度；

再次在所述总寻优空间内随机选择一优化总设计参数，作为第二优化总设计参数；

计算获取所述第二优化总设计参数的第二适应度；

判断所述第二适应度是否大于所述第一适应度，若是，则将所述第二优化总设计参数作为当前寻优结果，若否，则按照概率将所述第二优化总设计参数作为所述当前寻优结果，所述概率通过下式计算获得：

其中，m₂为第二适应度，m₁为第一适应度，k为寻优速度因子；

继续迭代寻优，直到预设的迭代次数，将所述当前寻优结果输出，获得所述最优总设计参数。

本说明书和附图仅仅是本申请的示例性说明，且视为已覆盖本申请范围内的任意和所有修改、变化、组合或等同物。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请及其等同技术的范围之内，则本申请意图包括这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种掺铒光纤放大器的设计方法，其特征在于，所述方法包括：

采集获取当前的掺铒光纤放大器的多个维度的放大器参数，获得多个设计参数；

对多个所述设计参数在预设范围内进行随机调整，获得调整后的多个维度的设计参数集合；

将多个所述设计参数集合内的设计参数进行随机组合，获得多个所述掺铒光纤放大器的总设计参数；

采集获取当前进行光信号增益放大的多维度需求，获得需求信息集合；

根据所述需求信息集合，设置约束条件；

基于所述约束条件，分别以提升增益、降低噪声系数和提升增益平坦度为目的，在多个所述总设计参数中进行全局寻优，分别获得第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，其中，所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间内均包括若干个优化总设计参数；

根据所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，构建获得总寻优空间；

在所述总寻优空间内进行全局寻优，获得最优总设计参数，进行所述掺铒光纤放大器的设计；

基于所述约束条件，分别以提升增益、降低噪声系数和提升增益平坦度为目的，在多个所述总设计参数中进行全局寻优，包括：

基于所述约束条件，对多个所述总设计参数进行约束，获得符合所述约束条件的多个总设计参数；

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以提升增益为目的进行寻优，获得所述第一寻优空间；

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以降低噪声系数为目的进行寻优，获得所述第二寻优空间；

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以提升增益平坦度为目的，进行寻优，获得所述第三寻优空间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对多个所述设计参数在预设范围内进行随机调整，包括：

采集获取多个所述设计参数的调整范围，获得多个设计参数调整范围；

在多个所述设计参数调整范围内，对多个所述设计参数进行随机调整，获得多个所述设计参数集合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采集获取当前进行光信号增益放大的多维度需求，包括：

采集获取当前进行光信号增益放大的增益需求，获得增益需求信息；

采集获取当前进行光信号增益放大的噪音系数需求，获得噪音需求信息；

采集获取当前进行光信号增益放大在不同光信号通道中的增益平坦度需求，获得平坦度需求信息；

将所述增益需求信息、噪音需求信息和平坦度需求信息作为所述需求信息集合。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述需求信息集合，设置约束条件，包括：

根据所述需求信息集合，设置获得光信号增益放大的增益子约束条件；

根据所述需求信息集合，设置获得光信号增益放大的噪声子约束条件；

根据所述需求信息集合，设置获得光信号增益放大的平坦度子约束条件；

将所述增益子约束条件、噪声子约束条件和平坦度子约束条件作为所述约束条件。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述以提升增益为目的进行寻优，获得所述第一寻优空间，包括：

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，随机选择一总设计参数，作为第一总设计参数；

采集获取在所述第一总设计参数下，所述掺铒光纤放大器对不同输入功率和不同波长的输入光信号进行增益放大的多个子增益；

对多个所述子增益进行加权求和，获得总增益，并作为第一总增益；

采用多种预设调整方式，对所述第一总设计参数中的设计参数进行调整，获得所述第一总设计参数的第一邻域，其中，所述第一邻域内包括多个总设计参数；

采集获取在所述第一邻域内的多个总设计参数下，所述掺铒光纤放大器的多个总增益；

选择所述多个总增益中最大的总增益为第二总增益，并将对应的总设计参数作为第二总设计参数；

判断所述第二总增益是否大于所述第一总增益，若大于，则将调整获得所述第二总设计参数的调整方式加入禁忌空间内；

继续获得所述第二总设计参数的第二邻域，进行迭代寻优，并在迭代达到禁忌迭代次数后，将调整获得所述第二总设计参数的调整方式从所述禁忌空间内删除；

当迭代寻优达到预设次数后，将迭代进程中总增益最大的M个总设计参数作为所述第一寻优空间。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述总寻优空间内进行全局寻优，包括：

在所述总寻优空间内随机选择一优化总设计参数，作为第一优化总设计参数；

获取在所述第一优化总设计参数下，所述掺铒光纤放大器对不同输入功率和不同波长的输入光信号进行增益放大的增益、噪声系数和增益平坦度，并加权计算获得所述第一优化总设计参数的第一适应度；

再次在所述总寻优空间内随机选择一优化总设计参数，作为第二优化总设计参数；

计算获取所述第二优化总设计参数的第二适应度；

判断所述第二适应度是否大于所述第一适应度，若是，则将所述第二优化总设计参数作为当前寻优结果，若否，则按照概率将所述第二优化总设计参数作为所述当前寻优结果，所述概率通过下式计算获得：

其中，

为第二适应度，

为第一适应度，k为寻优速度因子；

继续迭代寻优，直到预设的迭代次数，将所述当前寻优结果输出，获得所述最优总设计参数。

7.一种掺铒光纤放大器的设计系统，其特征在于，所述系统包括：

设计参数采集模块，用于采集获取当前的掺铒光纤放大器的多个维度的放大器参数，获得多个设计参数；

设计参数调整模块，用于对多个所述设计参数在预设范围内进行随机调整，获得调整后的多个维度的设计参数集合；

总设计参数获取模块，用于将多个所述设计参数集合内的设计参数进行随机组合，获得多个所述掺铒光纤放大器的总设计参数；

需求信息采集模块，用于采集获取当前进行光信号增益放大的多维度需求，获得需求信息集合；

约束条件设置模块，用于根据所述需求信息集合，设置约束条件；

多目的寻优模块，用于基于所述约束条件，分别以提升增益、降低噪声系数和提升增益平坦度为目的，在多个所述总设计参数中进行全局寻优，分别获得第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，其中，所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间内均包括若干个优化总设计参数；

总寻优空间确定模块，用于根据所述第一寻优空间、第二寻优空间和第三寻优空间，构建获得总寻优空间；

综合寻优模块，用于在所述总寻优空间内进行全局寻优，获得最优总设计参数，进行所述掺铒光纤放大器的设计；

所述多目的寻优模块还用于实现以下功能：

基于所述约束条件，对多个所述总设计参数进行约束，获得符合所述约束条件的多个总设计参数；

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以提升增益为目的进行寻优，获得所述第一寻优空间；

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以降低噪声系数为目的进行寻优，获得所述第二寻优空间；

在符合所述约束条件的多个总设计参数中，以提升增益平坦度为目的，进行寻优，获得所述第三寻优空间。

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