CN117293642A - 一种dci数据中心自动切换的插拔式光放大器模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块，包括激光发生器、滤波单元、监控模块、控制端和执行模块；激光发生器，所述激光发生器包括发光区及调制区，所述发光区发出的光射向所述调制区，调制区将光信号进行修正并在线路中进行信号传输；滤波单元，所述滤波单元用于将光信号中众多的波长中挑选出所需的波长，从而保证所需波长进行正常传输；监控模块，所述监控模块对应于激光发生器，用于监控激光发生器的输入和输出功率；有益效果：解决现有技术中光纤拉曼放大器增益参数的跟踪控制，很难做到对入光功率大幅度、高频率变化的情况的实时处理，影响光纤拉曼放大器对增益光的平稳输出的技术问题。

Description

一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块

技术领域

本发明属于互联网数据信号光纤拉曼放大器系统技术领域，具体涉及一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块。

背景技术

数据中心互联（Data Center Interconnect，DCI) ，是一种跨数据中心实现网络互联互通的网络解决方案，具备灵活互联，高效安全，简化运维等特性，满足了数据中心之间高效数据交换、异地灾备等场景需求。

插拔式光放大器是光纤通信系统中能对光信号进行放大的一种子系统产品。光纤拉曼放大器的原理基本上是基于激光的受激辐射，通过将泵浦光的能量转变为信号光的能量实现放大作用，光纤拉曼放大器就是放大光信号。在此之前，传送信号的放大都是要实现光电变换及电光变换，即O/E/O变换。有了光放大器后就可直接实现光信号放大。

相关技术中，在通过光放大器对所传输的光进行增益的过程中，对光放大器增益参数的跟踪控制，很难做到对入光功率大幅度、高频率变化的情况的实时处理，影响光放大器对增益光的平稳输出，进而无法保证PIN接收机的正常工作，PIN接收机在具体使用中，若是不能进行增益的合理有效调整，也就是说不能够对输入光的功率值进行有效的判断调整，进而可能会使得过大的入射光传输至光接收组件可能会损坏光接收组件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块，用于解决现有技术中光纤拉曼放大器增益参数的跟踪控制，很难做到对入光功率大幅度、高频率变化的情况的实时处理，影响光放大器对增益光的平稳输出的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块，包括激光发生器、滤波单元、监控模块、控制端和执行模块；

激光发生器，所述激光发生器包括发光区及调制区，所述发光区发出的光射向所述调制区，调制区将光信号进行修正并在线路中进行信号传输；

滤波单元，所述滤波单元用于将光信号中众多的波长中挑选出所需的波长，从而保证所需波长进行正常传输；

监控模块，所述监控模块对应于激光发生器，用于监控激光发生器的输入和输出功率；

控制端，所述控制端对应于光纤拉曼放大器，获取所述光纤拉曼放大器当前放大增益下采样单元输出的检测信号，比较获取到的检测信号和当前放大增益对应的大光阈值和小光阈值，根据比较结果动态调整所述光纤拉曼放大器；

执行模块，根据上述对应的大光阈值和小光阈值与标准数值进行对比分析，以此再次通过动态调整的方式进行信号修正，从而求得信号的精确值。

作为本方案进一步改进的，为所述光纤拉曼放大器的有效入光功率范围内的多个分段边界值中的每个分段边界值标定对应的增益参数，包括：

通过所述多个分段边界值将所述光纤拉曼放大器的有效输出功率范围划分为多个分段；

针对于多个光通道中的任一光通道，当所述光通道上的光纤拉曼放大器入光功率等于分段边界值，拉曼放大器的输出光功率等于预设功率值时，获取所述光纤拉曼放大器的增益参数，作为所述分段边界值对应的增益参数，所述分段边界值为所述多个分段边界值中的任一分段边界值；

作为本方案进一步改进的，所述分段边界值为光纤拉曼放大器入光功率进行参数设定，对于光功率值小于分段边界值，将所述增益参数以预设步长逐步增大，直至所述光接收机入光功率处于所述分段边界值上；

对于光功率值大于分段边界值，将所述增益参数以预设步长逐步减小，直至所述光接收机入光功率处于所述分段边界值上。

作为本方案进一步改进的，所述控制端还包括损耗差计算模块和调整值计算模块；

损耗差计算模块，所述损耗差计算模块根据监测到的光纤拉曼放大器中的输入输出功率，计算出各传输光路段的当前损耗值与预设目标损耗值之间的差值；

调整值计算模块，根据上述的差值，通过函数模型确定差值的分布数列关系，以此为准则，从而通过光纤拉曼放大器进行动态调整。

作为本方案进一步改进的，所述函数模型通过三次函数或一次函数进行数据显示分布，通过前后段数据之间的比例分析，从而确定损耗值的差值趋势，进而准确的得到数据变化参数。

作为本方案进一步改进的，所述函数模型对于数值为直线段进行显示时，通过一次函数进行表示：

y=kx+b；

其中，x是线路中不同长度位置点的测量距离，y是光纤拉曼放大器对应位置点的输出功率，k和b通过不同对应x和y确定值求得的常数值，并且能够根据函数的倾斜角判断损耗值的趋势变化关系；

对于损耗值为曲线变化时，采用三次函数进行表示：

y=ax³+bx²+cx+d；

其中，x是线路中不同长度位置点的测量距离，y是光纤拉曼放大器对应位置点的输出功率，a,b,c,d为不同对应x和y确定值求得的常数值，且a≠0，由于该函数为曲线变化，通过区域值的平均数相除从中求得精确值，从而判断损耗值的趋势变化关系。

作为本方案进一步改进的，还包括驱动单元，所述驱动单元一端与系统端相连，另一端与所述光纤拉曼放大器相连，所述驱动单元用于根据系统端发来的信息驱动所述光纤拉曼放大器。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明通过首先通过激光发生器中的调制区可以将光信号实现相应的信号修正，防止信号传输时发生偏离进而保证有效传输，同时也能够对光功率进行相应改变，从而使得光功率达到相应标准时进行传输，滤波单元，所述滤波单元用于将光信号中众多的波长中挑选出所需的波长，从而保证所需波长进行正常传输，监控模块能够监控到激光发生器的输入输出功率，从而反馈给控制端并通过控制端对检测信号与标准信号进行对比分析，从而进行相应修正，由于光信号的波长相对来说通过滤波单元已经选择修正过，其波动幅度较小，从而通过最大值和最小值进行直接修正，可以较好的直接进行动态调整式的自动切换，从而获得最佳的信号数据传输效果。

2、本发明当该光纤拉曼放大器接收到入光时，针对于该多个光通道中的任一光通道，通过该光纤拉曼放大器以第一分段边界值对应的第一增益参数将该光通道上的光纤拉曼放大器入光功率放大，以将放大后的光功率作为该光通道上的光接收机入光功率，该第一分段边界值为该多个分段边界值中最大的分段边界值；在该光接收机持续接收光的过程中，根据异常光通道的数量以及所述每个分段边界值对应的增益参数，对该光纤拉曼放大器的增益参数进行调整，该异常光通道为在该光接收机持续接收光的过程中，能够通过对光接收机入光功率变化情况的监测，对光纤拉曼放大器的增益参数进行实时调整，保证光纤拉曼放大器输出光功率的平稳度，进而保证光接收机的正常工作。

3、本发明将光功率分为多个分段，而且将多个分段边界标定为对应的增益参数，对于光功率值小于分段边界值时，可以通过将相应的增益参数进行扩大，从而实现光功率值的逐渐扩大，同时当光功率值大于分段边界值时，通过相应的增益参数，实现光功率值的逐渐缩小，此外，控制端中的损耗差计算模块可以通过检测当前的损耗值和预定目标的损耗值之间的差值计算，从而进行相应的数列计算排列，这样能够进行更好的动态调整，从而将不同区域段的进行相应的损耗减小。

附图说明

图1为本发明光纤拉曼放大器模块的模块框图。

图2为本发明光纤拉曼放大器模块的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1、2所示，本实施例提供一种DCI数据中心自动切换的插拔式光纤拉曼放大器模块，包括激光发生器、滤波单元、监控模块、控制端和执行模块；

激光发生器，激光发生器包括发光区及调制区，发光区发出的光射向调制区，调制区将光信号进行修正并在线路中进行信号传输；

滤波单元，滤波单元用于将光信号中众多的波长中挑选出所需的波长，从而保证所需波长进行正常传输；

监控模块，监控模块对应于激光发生器，用于监控激光发生器的输入和输出功率；

控制端，控制端对应于光纤拉曼放大器，获取光纤拉曼放大器当前放大增益下采样单元输出的检测信号，比较获取到的检测信号和当前放大增益对应的大光阈值和小光阈值，根据比较结果动态调整光纤拉曼放大器；

执行模块，根据上述对应的大光阈值和小光阈值与标准数值进行对比分析，以此再次通过动态调整的方式进行信号修正，从而求得信号的精确值。

本方案的具体实施例为，为光纤拉曼放大器的有效入光功率范围内的多个分段边界值中的每个分段边界值标定对应的增益参数，包括：

通过多个分段边界值将光纤拉曼放大器的有效入光功率范围划分为多个分段；

针对于多个光通道中的任一光通道，当光通道上的光纤拉曼放大器入光功率等于分段边界值，并且在光通道上的光接收机入光功率等于预设功率值时，获取光纤拉曼放大器的增益参数，作为分段边界值对应的增益参数，分段边界值为多个分段边界值中的任一分段边界值。

本方案的具体实施例为，分段边界值为光纤拉曼放大器入光功率进行参数设定，对于光功率值小于分段边界值，将增益参数以预设步长逐步增大，直至光接收机入光功率处于分段边界值上；

对于光功率值大于分段边界值，将增益参数以预设步长逐步减小，直至光接收机入光功率处于分段边界值上。

通过上述可以看出，通过区域分段边界值的设置，可以实现光功率值的参数设定，参数设定相当于各个标准值，通过与标准值的对比分析，实现相应的增益参数进行对比，从而使得相应的光功率值进行相应的动态调整。

本方案的具体实施例为，控制端还包括损耗差计算模块和调整值计算模块；

损耗差计算模块，损耗差计算模块根据监测到的光纤拉曼放大器中的输入输出功率，计算出各传输光路段的当前损耗值与预设目标损耗值之间的差值；

调整值计算模块，根据上述的差值，通过函数模型确定差值的分布数列关系，以此为准则，从而通过光纤拉曼放大器进行动态调整。

实施例1

参考说明书附图1，光束通过激光发生器进行发生，然后通过激光发生器中的调制区先进行预处理，也就是将光信号进行偏正处理防止光束在发射过程中出现位置偏离的情况，激光发生器工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，从而产生相应的激光光束，调制区可以通过采用光电二极管控制激光器功率，然后通过控制激光谐振腔中或者外部的泵浦功率和损耗来校正功率，输入输出功率的改变也能够通过相应的常规的放大缩小电路实现相应的适应调节，如专利号CN201220152602.5，名称为一种激光光强调理放大电路，执行模块根据对应的大光阈值和小光阈值与标准数值进行，也就是光纤拉曼放大器在传输过程中的波动值可以对相应的最大值或最低值进行数据检测，从而传输至控制端进行相应分析。

此外，通过滤波单元进行相应的信号变化，它可以从众多的波长中挑选出所需的波长，而除此波长以外的光将会被拒绝通过，而且监控模块能够及时的检测到激光发生器处理后的输入输出功率，它可以用于波长选择和增益均衡，方便进行数据计算测量，这样能够通过监控模块的控制端对上述的功率值进行分段测量，而且根据光信号对应的大光阈值和小光阈值，由于已经进行相应的滤波处理，可以使得信号的波动幅度较小，而且能够较为准确的测量其信号值的波动范围，同时光功率范围对上述信号能够进行多个不同边界值的有效划分，从而使得不同区域段的分段边界可以标定对应的增益参数，这样能够能够精确的通过增益参数得到光功率的趋势变化，从而通过相应参数调整发射器的输出功率以及不同分段的功率调整，而且能够根据增益参数，当光功率值大于分段边界值，将增益参数以预设步长逐步减小，反之将其逐步增大。

实施例2

参照说明书附图2，上述调整值计算模块，可以相应的差值大小从而改变光纤拉曼放大器的输入或输出功率，同时对于区域段的差值过大时，可以检查相应的设备材料或者是不同的线路连接关系问题，而且通过相应的数列关系，可以判断出信号的传递趋势，从而进行预先的干涉调整。

控制端对应于光纤拉曼放大器，获取光纤拉曼放大器当前放大增益下采样单元输出的检测信号，比较获取到的检测信号和当前放大增益对应的大光阈值和小光阈值，根据比较结果动态调整光纤拉曼放大器，光纤拉曼放大器中采样单元的检测信号实质上就是采样转换后的电信号，通过芯片的ADC采样从而测量对应的电流电压值，这样能够进一步得到相应的功率值，此外，放大增益的大光阈值和小光阈值就是区域段的最低值和最小值。

此外，作为分段边界值对应的增益参数，分段边界值为多个分段边界值中的任一分段边界值，分段边界值以当前区域段的大光阈值和小光阈值为界定，例如，输出功率的分段边界值为80kw-130kw，中间存在90、110kw、115kw等不同范围值，结合本区域段是否为增长阶段还是下降阶段模型，如果实增长模型阶段，采用130kw为边界限定，如果为下降模型，采用80kw为边界限定。

函数模型通过三次函数或一次函数进行数据显示分布，通过前后段数据之间的比例分析，从而确定损耗值的差值趋势，进而准确的得到数据变化参数，函数模型对于数值为直线段进行显示时，通过一次函数进行表示：

y=kx+b；

其中，x是线路中不同长度位置点的测量距离，y是光纤拉曼放大器对应位置点的输出功率，k和b通过不同对应x和y确定值求得的常数值，并且能够根据函数的倾斜角判断损耗值的趋势变化关系；

对于损耗值为曲线变化时，采用三次函数进行表示：

y=ax³+bx²+cx+d；

其中，x是线路中不同长度位置点的测量距离，y是光纤拉曼放大器对应位置点的输出功率，a,b,c,d为不同对应x和y确定值求得的常数值，且a≠0，由于该函数为曲线变化，通过区域值的平均数相除从中求得精确值，从而判断损耗值的趋势变化关系。

损耗差计算模块根据监测到的光纤拉曼放大器中的输入输出功率，计算出各传输光路段的当前损耗值与预设目标损耗值之间的差值，目标损害值是当前数据标准数据，相对于实际现存的参考数值，通过两者的相差计算，从而得到相应的损耗值，例如当前的输出功率为420kw，对比数据的实际参考值为460kw，因此通过计算所得，其该位置点的损耗值为40kw。

由上可以看出，当信号值为直线段时，可以通过一次函数进行相应反馈显示，也就是说，通过一次函数能够直接的将直线段的光功率损耗值实现数列观察，通过一次函数的数列关系，能够观察到损耗值的差值趋势，由于损耗值差值为直线段，也能够较好的与一次函数较为贴合，通过相应的趋势关系作为对比，可以进行较好的动态调整，从而使得差值减小，这样能够将光损耗值减到最小，同时也能够让信号传输最为准确。

实施例3

本专利的光纤拉曼放大器具体是分立式拉曼光纤放大器（DRA），通过采用的放大介质色散补偿光纤或高非线性光纤以及采用碲基光纤，其拉曼增益系数比石英光纤高16倍，峰值达到55W/km，不仅可以利用光纤资源，降低成本，也能够降低增益介质中的光密度，而且也能够与DCI传输的密波模块信号进行对应，以便能够减少由于非线性效应产生的四波混频，信道间扰乱所引起的系统性能恶化。

本方案的具体实施例为，调整计算模块实质是通过分布数列进行排列关系的比对，而且上述的光信号往往是两种不同形式存在，一种为波段式，另一中为直线段设置，针对直线式的信号存在，通过一次函数进行显示反馈，而面对波段式的线段设置，可以通过三次函数进行显示反馈，这样可以及时的判断信号的变化趋势，进而通过参数变化进行及时的功率的动态调整。

本方案的具体实施例为，由于三次函数为多段波纹状，所以更加适合波段状的信号排列变化，根据函数的数列变化趋势，可以预先判断信号的增益参数变化，从而及时的对发射器的光输出功率进行相应调整，这样一方面对光功率前后的损耗值可以进行减小，另一方面可以实现最佳的功率输出，从而便于数据的稳定传输。

本方案的具体实施例为，本发明通过首先通过激光发生器中的调制区可以将光信号实现相应的信号修正，防止信号传输时发生偏离进而保证有效传输，同时也能够对光功率进行相应改变，从而使得光功率达到相应标准时进行传输，滤波单元，滤波单元用于将光信号中众多的波长中挑选出所需的波长，从而保证所需波长进行正常传输，监控模块能够监控到激光发生器的输入输出功率，从而反馈给控制端并通过控制端对检测信号与标准信号进行对比分析，从而进行相应修正，由于光信号的波纹相对来说通过滤波单元已经选择修正过，其波动幅度较小，从而通过最大值和最小值进行直接修正，可以较好的直接进行动态调整，从而获得最佳的信号数据传输效果。

本方案的具体实施例为，技术方案中实质将光功率分为多个分段，而且将多个分段边界标定为对应的增益参数，对于光功率值小于分段边界值时，可以通过将相应的增益参数进行扩大，从而实现光功率值的逐渐扩大，同时当光功率值大于分段边界值时，通过相应的增益参数，实现光功率值的逐渐缩小，此外，控制端中的损耗差计算模块可以通过检测当前的损耗值和预定目标的损耗值之间的差值计算，从而进行相应的数列计算排列，这样能够进行更好的动态调整，从而将不同区域段的进行相应的损耗减小。

本方案的具体实施例为，本专利的技术方案可以将光功率进行及时的调整，通过区域分段边界值的分布以及对应函数数列的结合关系，可以有效的判断光功率的变化区域进而及时的进行干预，从而修正输出功率，减小光功率的损耗。

本方案的具体实施例为，在发射端，光模块通过驱动其内置的激光器发光，实现电信号转换为光信号。具体地，系统端以变化的电信号表征所要传输的信息，并将该电信号输出给光模块，该电信号可以是电压信号，也可以是电流信号。光模块根据该变化的电信号驱动激光器发光，使得激光器发出光功率随电信号的变化而变化的光，该光功率变化的光承载信息。

本方案的具体实施例为，还包括驱动单元，驱动单元一端与系统端相连，另一端与光纤拉曼放大器相连，驱动单元用于根据系统端发来的信息驱动光纤拉曼放大器。通过光的光功率变化，可以实现在光上加载信息。本发明实施例提供一种光模块，调制电路驱动调制区改变发光区射来的光的光功率，实现了在光上加载信息。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块，其特征在于，包括激光发生器、滤波单元、监控模块、控制端和执行模块；

激光发生器，所述激光发生器包括发光区及调制区，所述发光区发出的光射向所述调制区，调制区将光信号进行修正并在线路中进行信号传输；

滤波单元，所述滤波单元用于将光信号中众多的波长中挑选出所需的波长，从而保证所需波长进行正常传输；

监控模块，所述监控模块对应于激光发生器，用于监控激光发生器的输入和输出功率；

控制端，所述控制端对应于光纤拉曼放大器，获取所述光纤拉曼放大器当前放大增益下采样单元输出的检测信号，比较获取到的检测信号和当前放大增益对应的大光阈值和小光阈值，根据比较结果动态调整所述光纤拉曼放大器；

执行模块，根据上述对应的大光阈值和小光阈值与标准数值进行对比分析，以此再次通过动态调整的方式进行信号修正，从而求得信号的精确值。

2.根据权利要求1所述的DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块，其特征在于，为所述光纤拉曼放大器的有效输出功率范围内的多个分段边界值中的每个分段边界值标定对应的增益参数，包括：

通过所述多个分段边界值将所述光纤拉曼放大器的有效入光功率范围划分为多个分段；

针对于多个光通道中的任一光通道，当所述光通道上的光纤拉曼放大器入光功率等于分段边界值，并且在所述光通道上的光接收机入光功率等于预设功率值时，获取所述光纤拉曼放大器的增益参数，作为所述分段边界值对应的增益参数，所述分段边界值为所述多个分段边界值中的任一分段边界值。

3.根据权利要求2所述的一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块，其特征在于，所述分段边界值为光纤拉曼放大器入光功率进行参数设定，对于光功率值小于分段边界值，将所述增益参数以预设步长逐步增大，直至所述光接收机入光功率处于所述分段边界值上；

对于光功率值大于分段边界值，将所述增益参数以预设步长逐步减小，直至所述光接收机入光功率处于所述分段边界值上。

4.根据权利要求1所述的一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块，其特征在于，所述控制端还包括损耗差计算模块和调整值计算模块；

损耗差计算模块，所述损耗差计算模块根据监测到的光纤拉曼放大器中的输入输出功率，计算出各传输光路段的当前损耗值与预设目标损耗值之间的差值；

调整值计算模块，根据上述的差值，通过函数模型确定差值的分布数列关系，以此为准则，从而通过光纤拉曼放大器进行动态调整。

5.根据权利要求4所述的一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块，其特征在于，所述函数模型通过三次函数或一次函数进行数据显示分布，通过前后段数据之间的比例分析，从而确定损耗值的差值趋势，进而准确的得到数据变化参数。

6.根据权利要求5所述的一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块，其特征在于，所述函数模型对于数值为直线段进行显示时，通过一次函数进行表示：

y=kx+b；

其中，x是线路中不同长度位置点的测量距离，y是光纤拉曼放大器对应位置点的输出功率，k和b通过不同对应x和y确定值求得的常数值，并且能够根据函数的倾斜角判断损耗值的趋势变化关系；

对于损耗值为曲线变化时，采用三次函数进行表示：

y=ax³+bx²+cx+d；

其中，x是线路中不同长度位置点的测量距离，y是光纤拉曼放大器对应位置点的输出功率，a,b,c,d为不同对应x和y确定值求得的常数值，且a≠0，由于该函数为曲线变化，通过区域值的平均数相除从中求得精确值，从而判断损耗值的趋势变化关系。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种DCI数据中心自动切换的插拔式光放大器模块，其特征在于，还包括驱动单元，所述驱动单元一端与系统端相连，另一端与所述光纤拉曼放大器相连，所述驱动单元用于根据系统端发来的信息驱动所述光纤拉曼放大器。