CN1268980C - 增益谱可控的喇曼光纤放大器及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增益谱可控的喇曼光纤放大器，包括一个以上不同波长的泵浦、用于将一个以上泵浦光合波解偏的合波解偏单元、用于控制泵浦功率的控制设备、至少一个波分复用器以及放大光纤，其中，每个波长只对应一个泵浦，每个泵浦都与控制泵浦功率的控制设备相连；合波解偏单元连接在每个泵浦的输出端与波分复用器的一个输入端之间。本发明同时公开了一种喇曼光纤放大器的控制方法，应用于具有多波长泵浦、合波解偏单元和控制设备的喇曼光纤放大器，并且在该放大器中每个波长只对应一个泵浦。通过本发明装置可根据实际需要自由灵活地控制RAMAN光纤放大器增益谱的形状，并实时进行监控，充分保证增益谱形状的稳定性，并且还降低了设备的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种喇曼(RAMAN)光纤放大器，特别是一种增益谱可控的RAMAN光纤放大器及其控制方法。
背景技术
现有的光网络系统，为实现信号的远距离传输，大多以光放大器作为中继，对经光纤传输后衰减的信号进行放大并向下一级传输。
图1为目前光传输系统的示意图，信号从发送端101送入传输光纤，通过一定的距离传输后，因传输光纤自身的损耗，信号会被衰减，衰减的信号通过第一个光中继站102被放大，然后向下一级中继站102传送，如此不断向下级传送。当经几级的传输后，因光信噪比的劣化，信号无法继续向下传送，此时通过一个电中继站103对信号进行恢复处理，电中继站103输出的光信号通常有一个良好的光信噪比，使信号得以继续向下一级传输，从而来实现光信号的远距离传输。
传统的光中继站由单纯的掺铒光纤放大器(EDFA，Erbium-doped FiberAmplifier)组成，低功率的信号光直接进入EDFA进行放大，之后再向下一级传送。但由于EDFA自身引入的噪声较大，采用这种结构的中继站不可避免的造成信噪比劣化较快，从而限制了级联数目的增加，以及无电中继的距离。通常这种系统受对接收端光信噪比要求的限制，每段的跨距一般约为80km，信号只能输送六、七百公里，如果要传输的更远，如完成上千公里的信号传输，则需要加电中继。
通常在一个中继站中一般都包含两个以上的放大器，由放大器级联理论可知，第一级放大器的噪声特性对整个中继站的噪声特性影响最大，所以如果信号先由低噪声放大器放大，将使整个中继站噪声特性优于单纯的采用两个EDFA做中继站的结构。
于是综合性能成本，人们提出了喇曼、掺铒光纤混合结构的光纤放大器。RAMAN光纤放大器因其具有低噪声特性被认为是实现无电中继长距离传输的基础。随着RAMAN光纤放大器的逐渐成熟，光通信系统迈入了新的阶段。RAMAN光纤放大器的原理是利用泵浦光能量激发引起的光纤中受激RAMAN散射(SRS，Stimulated Raman Scattering)，使能量从泵浦波长转移到信号波长。RAMAN频移由光纤芯材料的振动谱决定，如果信号光的工作波长确定，便可计算出泵浦光的最佳波长。RAMAN光纤放大器的主要特点是：可做成连续放大器，在普通通信光纤中连续放大；性能稳定，引入噪声小；增益范围可以连续选择，如果泵浦光波长合适，则RAMAN光纤放大器可对任何波长的光进行放大。但它的缺点是，同EDFA相比，需要较高的泵浦功率，且提供的增益较小，通常只有十几个dB。因此目前仅靠RAMAN光纤放大器自身来完成光信号的中继是不现实的，所以在实际系统中采用混合结构光纤放大器来实现信号的中继。这样所得到的RAMAN+EDFA放大器的噪声特性好于EDFA，从而可以保证信号的远距离传输。
图2为当前RAMAN+EDFA放大器的一般结构，由RAMAN光纤放大器201、可调衰减器(VOA)202和EDFA 203组成，其中VOA 202用于调节增益谱均衡，提高系统的适用性。
实验证明，这种结构的放大器的噪声特性远远优于相同规格的单纯EDFA结构的放大器，增加了级联数目，大大扩展了无电中继的距离。
但是，目前的这种技术的缺陷是：没有充分利用RAMAN光纤放大器可以方便调节增益谱的有利特性。
首先，在设计时分别考虑RAMAN光纤放大器的增益平坦和EDFA的增益平坦，这样两者的增益谱叠加后，往往产生更陡的增益谱。当用增益平坦滤波器(GFF)平衡这个增益谱时，则浪费的功率将更大，造成噪声指数(NF，Noise Figure)增加，而且增加了GFF设计的困难以及误差。
其次，当前的技术只考虑设计时的增益和平坦度，这是无法适应实际需求的。分布式RAMAN光纤放大器直接利用传输光纤作为增益介质，所以实际线路的光纤情况对放大器的性能影响很大。一个放大器在一个场合合适，在另一个场合就不合适了，给生产和维护带来极大不便。另外，信号光的波长分配、功率对放大器也有影响。在实际密集波分复用(DWDM，DenseWavelength Division Multiplexing)系统应用中，信号光的波长要根据业务的要求进行分配，光功率也根据不同的链路情况有所差别。现有技术只能进行增益总量的粗糙控制，无法适应线路千差万别的变化。因此在现有的技术下，不得不采用可调衰减器来提高系统的适用性，浪费了功率，提高了成本，增加了NF，限制了级联数目。
另外，由于RAMAN光纤放大器是根据光纤的SRS效应工作的，单一波长的泵浦光只能对有限波长，大约40nm范围内的信号光进行放大，信号光与泵浦光的频率差为13THz左右，即波长相隔100nm左右的地方实现最大增益。因此，很自然想到了采用多波长泵浦的办法来增加RAMAN光纤放大器的增益带宽，和提高其增益谱的平坦度。但目前的多波长泵浦的RAMAN光纤放大器多是静态设计，没有考虑实际应用中根据不同情况对泵浦的选择，更没有根据每个时刻情况的变化所进行的动态监控。增益谱的控制只有在系统级的应用中才能实现，模块和系统必须不断地进行控制和反馈，而对此目前尚未提出实用有效的控制方案。并且由于RAMAN增益是偏振相关的，而泵浦光的偏振度很高，因此现有技术均采用每个波长两个泵浦激光器的结构，通过让两束泵浦光以偏振态正交的方式合波来降低其偏振度。而对于采用多个波长多个泵浦的RAMAN光纤放大器而言，这无疑将增加泵浦激光器的个数，由于泵浦激光器的价格十分昂贵，从而将使设备成本大幅增加。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种增益谱可控的RAMAN光纤放大器，使其在不增加成本和尽量使用现有设备的情况下，能够按需要自由控制其增益谱形状，并且根据业务的需要、环境的变化，在线路中实时调整增益谱，从而大大提高放大器的性能。
本发明的另一个目的是提供一种对采用多波长泵浦的RAMAN光纤放大器的控制方法，使其能够控制RAMAN光纤放大器的泵浦功率，从而控制其增益谱的形状，并能够实时监测并调整增益谱形状，使其达到最佳。
本发明的一种增益谱可控的喇曼光纤放大器，包括一个以上不同波长的泵浦、用于将一个以上泵浦光合波解偏的合波解偏单元、用于控制泵浦功率的控制设备、至少一个波分复用器以及放大光纤，其中，每个波长只对应一个泵浦，每个泵浦都与控制泵浦功率的控制设备相连，控制设备根据输出光的目标增益谱曲线调整每个波长泵浦的功率值；合波解偏单元连接在每个泵浦的输出端与波分复用器的一个输入端之间。
所述合波解偏单元由合波器和解偏器组合而成。
上述合波器与解偏器的组合是：每个与一组泵浦相连的合波器输出端分别连接一个解偏器，所有解偏器的输出端再连接至一个与波分复用器相连的合波器。或者是：每个与一组泵浦相连的合波器输出端分别连接一个合波器，合波器的输出端再连接至一个与波分复用器相连的解偏器。
该装置所述泵浦的数目和泵浦光的波长可根据调节精度要求以及输出光的目标增益谱曲线来确定。
该装置所述控制设备为光网络中继站中的控制设备，该控制设备进一步包括有控制喇曼光纤放大器增益谱形状大小的主控部分以及为喇曼光纤放大器提供驱动电流的光放大部分，主控部分通过光放大部分与喇曼光纤放大器的每个泵浦电连接；该喇曼光纤放大器的前端还连接有用于收发和处理远端中继站控制指令的光监控信道(OSC，Optical Supervisory Channel)处理部分，从远端中继站发来的带有远端中继站控制信息的OSC光信号经OSC处理部分处理并转化成电信号后，发送至主控部分
处理并执行与主控相关的部分，并产生发给下 一级中继站的OSC信息，再通过OSC处理部分发至下一级中继站；该喇曼光纤放大器后端还设置有监测喇曼光纤放大器输出光的光监控部分，从远端中继站发来的光信号经喇曼光纤放大器放大输出后，分离出一部分输入光监控部分，经处理并转化成电信号后送至主控部分。
本发明的一种喇曼光纤放大器的控制方法，应用于具有多波长泵浦、合波解偏器和控制设备的喇曼光纤放大器，在该放大器中每个波长只对应一个泵浦，该方法包括以下步骤：
a.控制设备根据输出光的目标增益谱曲线确定喇曼光纤放大器的目标性能；
b.控制设备根据步骤a确定的目标性能确定喇曼光纤放大器中每个波长泵浦的功率值；
c.控制设备根据步骤b确定的功率值调整喇曼光纤放大器每个波长泵浦的功率到该功率值。
该方法进一步包括以下步骤：
d.预先设置一个监控设备；
e.用监控设备监测喇曼光纤放大器的输出光谱；
f.控制设备将步骤e的输出光谱与步骤a确定的目标性能进行比较，计算每个泵浦需要调整的功率值，对每个波长泵浦的输出功率进行调整，使输出光谱趋近于目标性能，并返回步骤e。
该方法中所述的目标性能是指一条特定的增益谱曲线。
该方法步骤f中计算每个泵浦需要调整的功率值具体包括：由目标性能减去输出光谱得到性能误差值，再根据喇曼光纤放大器内置参数和计算出的性能误差值求出当前泵浦需要调整的功率值。
从上述方案中可以看出，本发明具有以下优点和特点：由于采用多波长多泵浦的喇曼光纤放大器，并对每个泵浦单独控制，因此控制灵活，可靠性高，可以根据实际需要自由灵活地控制RAMAN光纤放大器增益谱的形状，并实时进行监控，充分保证增益谱形状的稳定性；由于只对RAMAN光纤放大器稍做改动，对其的控制完全可以采用现有的光网络设备来实现，因此实现简单，实用性强，大大降低了成本，具有很强的适用性。
附图说明
图1为光传输系统的示意图；
图2为RAMAN+EDFA结构的光中继单元示意图；
图3为多波长增益谱可控RAMAN光纤放大器结构示意图；
图4为本发明中一种合波解偏单元的结构示意图；
图5为本发明中另一种合波解偏单元的结构示意图；
图6为增益谱可控的RAMAN光纤放大器控制流程图；
图7为增益谱可控的RAMAN+EDFA中继单元结构示意图；
图8为实际线路中双纤双向增益谱可控的RAMAN+EDFA中继单元结构示意图；
图9为级联控制示意图；
图10为简化的中继站结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。
图3为根据本发明方案设计的一种增益谱可控RAMAN光纤放大器的结构示意图。如图3所示，该RAMAN光纤放大器包括：多波长泵浦301、合波解偏单元(Mux+Depolarizer)302、波分复用器(WDM)303、隔离器(ISO)304、放大光纤305以及控制设备306。控制设备306对每个泵浦301的输出光功率进行控制，各个泵浦301与合波解偏单元302输入端相连，合波解偏单元302输出端连接WDM 303的1端，WDM 303的3端与放大光纤305相连，这样泵浦光通过合波解偏单元302和WDM 303进入放大光纤305，为光信号的放大提供能量。WDM 303的2端与隔离器304输入端相连，这样通过受激RAMAN散射效应被放大了的光信号从WDM 303的3端进2端出，并经隔离器304输出。隔离器304的作用是阻止其输出端后面光纤中的反射光，保护信号光。
这里的多波长泵浦301的输出端一般通过保偏光纤熔接进合波解偏单元302，其它器件之间则通过如SMF-28的普通光纤熔接相连。由于RAMAN光纤放大器的特殊性质，放大光纤305一般采用普通单模光纤即可，因此可使用线路中的传输光纤作为放大光纤305，也可以根据特殊需要选择其它类型的光纤。
在本发明中泵浦301的数目以及泵浦光的波长是可以灵活选择的，为了能够有效的对增益谱进行调整，通常C BAND(1427～1461nm)的泵浦301数目至少有两个，C+L BAND(1427～1605nm)至少要有三个泵浦301。显然在一个波长段内泵浦301的数目越多，调控的精确度就越高，但也要根据实际需求而定，否则将造成不必要的浪费。另外，为了节省成本，这里还采用了合波解偏单元302进行解偏，这样每个波长就只需一个泵浦301。传统光网络中的RAMAN光纤放大器，所采用的是单一波长泵浦301的结构。由于RAMAN增益是偏振相关的，而泵浦光的偏振度很高，为了解偏，采用将两束波长相同的泵浦光以偏振态正交的方式合波来降低偏振度，这样就需要使用两个相同波长的泵浦301来实现。而本发明巧妙的利用了合波解偏单元302，每个波长只需一个泵浦301就够了。并且在实际的光网络中，在整个传输波段RAMAN光纤放大器只需两、三个波长的泵浦光即可，与原有单一波长泵浦的RAMAN光纤放大器相比泵浦301个数并没有明显的增加；因此泵浦301的总功率没变，成本几乎没有增加，而增益谱的可控性却得到了极大的改善。如果由于调节精度的需要，所需的泵浦301数目较多，但因为RAMAN光纤放大器所需的总功率是恒定的，因此可以选择功率较小的泵浦301，这样也可以很大的降低成本。
其中的合波解偏单元302由若干个合波器和解偏器构成，其组合形式也是多种多样的。以采用四个泵浦激光器的RAMAN光纤放大器设计合波解偏单元302为例，可以是如图4所示的先合波再解偏，再合波的结构，也可以是如图5所示的先两两合波，最后再统一解偏的结构。当然办法也并不限于此两种，比如：还可以先用四个解偏器分别对每个泵浦激光器的输出光解偏，然后再合波，不过在实际中由于解偏器的带宽一般较宽，所以更多的采用先合波再解偏的结构。如果合波器的性能足够好，解偏器的带宽也足够宽，还可以只采用一个合波器和一个解偏器的结构，即四路光信号由一个合波器合波，再通过一个解偏器进行解偏。上面只是举了一个为四个泵浦激光器的结构设计合波解偏单元302的例子，对于其它数目的泵浦激光器的结构也是如此，可由设计者根据实际情况和性能价格比进行合理选择。
在本实施例中的RAMAN光纤放大器采用反向泵浦的结构，即泵浦光从WDM逆向进入放大光纤，当然也可采用正向、双向等形式的泵浦结构，应用中可根据实际情况自主选择。
在实际应用中为了使RAMAN光纤放大器的增益谱可调，泵浦301的驱动电路需要与控制设备306相连，从而根据实际需要通过控制驱动电路来调节每个波长泵浦的功率。其控制方法参见图6所示的控制流程图。
步骤a：首先根据输出光的目标增益谱曲线确定目标性能，输出光的目标增益谱曲线的确定需要综合考虑RAMAN光纤放大器所应用的环境、线路状况等多种因素，可以由人为设定，也可以由程序自动生成；
步骤b：然后通过这条目标曲线的函数，计算出达到这一性能所需的参数值，在这里参数值就是各个波长泵浦的功率值，这一过程通过仿真计算和优化算法实现，一般由软件来完成，也可以采用查表法等简单的算法；
步骤c：得到参数值后，由控制设备根据参数值通过驱动电路将喇曼光纤放大器每个波长泵浦的功率进行调整。以上这一控制过程可称为开环控制。
另外还可以在放大器的输出端增加一个实时监控设备，则可进一步包括
步骤d：监测RAMAN光纤放大器的输出光谱，得到放大器的性能值；
步骤e：将性能值与步骤a确定的目标性能的比较，计算每个泵浦需要调整的功率值；
步骤f：根据每个泵浦需要调整的功率值对每个泵浦的功率做出调整，使输出光谱与目标性能接近，返回步骤d。
其中上述步骤e中计算每个泵浦需要调整的量的具体过程是：目标光谱减去实际输出光谱，得到误差值，即ΔGain。由于是DWDM系统，假设该系统有n波信号光，则这是一个n×1的向量。假设有m个波长的泵浦光，泵浦功率需要调整的量为ΔPump，这是一个m×1的向量。在微调的情况下，每一特定波长的泵浦对每一特定波长的信号增益的贡献看作是线性的，即：
Gain：＝∑k：：Pump：+C：，
则：
ΔGaini＝∑ki，jΔPumpj
得方程组：
[K]n×m[ΔPump]m×1＝[ΔGain]n×1
其中，矩阵K是RAMAN光纤放大器内置参数，并随工作点变化。根据输入光的情况和各泵浦的功率值可以得出K矩阵。一般情况下信号光波数n大大多于泵浦光波数m，因此将n波信号光覆盖的波段分成m段，取每一段内的总功率为检测值，这样ΔGain为m×1向量，K为矩阵，上述方程组有唯一解，解此方程组既得到ΔPump。
如此循环往复，不断的对各泵浦的驱动电流进行微调，这一过程称为闭环控制。通过开环控制与闭环控制的结合使用，实现对RAMAN光纤放大器的精确调控。
在实际中，RAMAN光纤放大器多作为中继放大装置，并多与EDFA一起共同构成中继放大单元，置于光网络的中继站中，为了充分利用现有资源，以节省成本和提高本发明装置的实用性，采用现有的中继站的控制设备来作为本发明的RAMAN光纤放大器的控制设备。如图7所示，为应用本发明装置的网络中继站的结构示意图。图中虚线表示光通路由光纤连接，实线表示电通路由电路连接。该中继站可划分为：主控部分、光监控信道处理部分、光放大部分、光监控部分。其中主控部分包括网管701和主控板702；光监控信道处理部分包括：分波器703、合波器704、OSC处理单元705和OSC板706；光放大部分包括：RAMAN光纤放大器707和它的光放大板708，EDFA 709及它的光放大板710；光监控部分包括：光分路器711、光谱监视器712和光监控板713。
RAMAN光纤放大器707、分波器703、EDFA709、光分路器711、合波器704通过光纤依次串联连接，构成光信号放大的主通路。RAMAN光纤放大器707的输入端与传输光纤相连，由于RAMAN光纤放大器707的特殊性质，光网络中的传输光纤即为它的放大光纤。并且RAMAN光纤放大器707的泵浦与它的光放大板708通过电路双相连接，光放大板708又通过双向电路与主控板连接。分波器703的输入端接RAMAN光纤放大器707的输出端，两个输出端除一端接EDFA 709外，另一端与光监控信道处理单元705通过光纤相连，OSC处理单元705与OSC板706以及OSC板706与主控板702都是通过电路双向连接，这样它们之间可以实现互访。另外，OSC处理单元705还由一路输出的光纤连接到最后的合波器704的一个输入端，合波器704的输出端即为中继站的输出端。EDFA 709与其光放大板710通过电路双向连接，同样，其光放大板710也通过双向电路与主控板702连接；EDFA709后面的光分路器711的两个输出端，一端接合波器704，另一端连接光谱监视器712，与OSC处理单元一样，光谱监视器712、光监控板713、主控板702用也是电路双向连接，以达到互访的目的；最后，主控板702与网管701通过双向电路连接，该双向电路一般是一种特定接口，如以太网接口或串口等。这一结构与目前现有的中继站结构完全相同，这也是本发明的优点之一，具有很大的适应性，不用更换现有的光网络设备，只需将RAMAN光纤放大器换成了本发明的多波长泵浦结构的RAMAN光纤放大器707，另外，在网管701的软件中增加对RAMAN光纤放大器707的控制部分即可。该中继站具体的工作过程是：首先RAMAN光纤放大器707对进入中继站的经过长距离传输而衰减了的光信号进行放大，实际上这一放大过程在光信号进入中继站前就已经发生了，由于RAMAN光纤放大器707的特殊性，只要有合适的泵浦光输入，传输光纤即作为放大光纤，因此在光信号向中继站传输的过程中就已经在进行着放大的过程，但一般这样的放大不足以补偿线路的衰减，所以还要进入EDFA 709进行第二级放大。对RAMAN光纤放大器707的各波长泵浦功率的控制是通过上面图6所述的开环和闭环控制来实现的。由于这里RAMAN光纤放大器707是与后面的EDFA 709级联使用进行放大的，因此在控制中也要把EDFA 709的效应考虑进去。
首先是进行开环控制，由网管701程序确定RAMAN放大器707的目标性能，即要综合考虑EDFA 709的增益谱特性、传输光纤的特性数据和其规格要求，另外还要考虑从OSC信道发来的前一级中继站的控制信息等等诸因素，来确定一条RAMAN光纤放大器707增益谱的目标性能曲线。之后再通过这条目标性能曲线，计算达到这一性能所需的参数值，即RAMAN光纤放大器707各波长泵浦的功率值，这一过程通过仿真计算和优化算法实现，一般也由网管701软件来完成，然后将参数值传达给主控板702。参数值的计算也可以用查表法等简单的算法，这样就可以由主控板702的主控软件来完成。主控板702得到优化后的参数后，通过光放大板708将参数加载下去，即主控板702控制光放大板708根据参数值向RAMAN光纤放大器707各泵浦提供驱动电流和冷却电流，从而得到所需性能值。到此，开环控制结束。
由EDFA出来的光进入一个光分路器711，光分路器711是波长无关的，其功能是将放大后输出的信号光功率按一定比例，比如1∶99，分成两束，占总功率99％的一束信号光进入下一段传输光纤传送到下一个中继站去，另一束1％的信号光进入光谱监视器712，该光谱监视器712性能类似于一个在线光谱仪，它从光谱中分析出WDM的数据，如波长数，每波长功率，光信噪比(OSNR，Optical Signal to Noise Ratio)，进而分析输出信号增益谱线的平坦度，甚至Q值等等。光监控板713对这些信息进行进一步细化处理，转换成功率、噪声等方面的数据传递给主控板702。主控板702也可以把光谱数据交给网管软件处理，由网管701控制主控板702进行调整，并且这个方法更具一般性。主控板702或网管701计算出每个泵浦所需要调整的功率值，然后主控板702根据这些数据并通过光放大板708来对RAMAN光纤放大器707各泵浦功率参数进行微调。另外，主控板702也通过光监控板713对光谱监视器712进行控制，如：通过光监控板713向光谱监视器712提供驱动电流。如此不断的主控板702收集光谱监控器712反馈来的信息，并对RAMAN光纤放大器707的各泵浦功率进行精细的调整，从而实现对RAMAN光纤放大器707的闭环控制。
从RAMAN光纤放大器707出来的光信号，通过分波器703将业务信道的光信号和光监控信道的光信号相分离，业务信道的光信号进入EDFA709进行放大，OSC的光信号送到OSC处理单元705。OSC处理单元705处理收到OSC光信号，提取其控制信息，并转化成电信号传递给OSC板706，OSC板706提取出控制信息传递给主控板702，由主控板702来处理、执行于自己有关部分的信息。主控板702还指示OSC板706向OSC处理单元705提供驱动电流。另一方面，主控板702还产生发给下一级中继站的控制信息，通过OSC板706传递给OSC处理单元705，由OSC处理单元705转变成OSC光信号，通过合波器704耦合到主光路中，进入下一段传输光纤，让下一个中继站的OSC处理单元接收。
光监控信道的工作波长设在DWDM系统波道工作波长之外，目前多为1510nm或1625nm，传输速率为2Mbit/s。为了避免因为模块失效对OSC的影响，OSC一般不穿透中继站内部的功能模块，在中继站一端收，另一端发。由于RAMAN放大器707的放大光纤是传输光纤，因此OSC必须穿过RAMAN光纤放大器707，并且由于RAMAN光纤放大器707的结构特点，即使其失效也不会阻断OSC的穿过，因此不会对OSC信号造成影响。在现有的光网络系统中，OSC的主要用途是监测和管理DWDM系统中光放大器，还可以用来承载线性或环状保护体制下的自动保护倒换(APS，AutomaticProtection Switching)信号等。
最后信号光在进入EDFA709进行放大，EDFA 709由主控板702主要根据接收到的OSC信道的控制信息，通过EDFA的光放大板710对其进行控制，该光放大板710与RAMAN光纤放大器707的一样，主要向EDFA 709提供驱动电流和制冷电流。同时RAMAN光纤放大器707和EDFA 709将背光探测和功率探测信息通过各自光放大板708和710反馈给主控板702，以其供参考。
在实际光网络线路中，中继站一般是级联使用的，因此要用级联控制的方法进行调整。如图8所示，一条四级级联的线路，网元801和末级网元802即为中继站。这里仅在末级网元802中设置一个网管701。这个网管701将控制信息通过OSC信道下发给线路中的各级网元801。在级联系统中只要末级网元802具有图7的结构，其它各级结构可以如9图所示，不难看出图9是图7结构的简化，只是省去了光谱监视器712、光监控板713和网管701。网管701通过OSC信道对网元801进行远距离控制。其具体过程是：从远端网管801发出的控制信号通过OSC信道传输到各个网元801，在网元801中由OSC处理单元705接收并处理，再将控制信号通过OSC板706提交给主控板702，由主控板702来执行远端网管701下发给它的命令。这样，可以用一个网管701来实现对多个网元的开环控制，优化各个网元的参数。而闭环控制的过程是：经过前几级网元801的光信号，在末级网元802里，输出信号由光谱监视器712和光监控板713反馈给主控扳702，主控板702把光谱数据交给网管701软件处理，网管701将本单元的控制信息发送给本单元主控板702，主控板702再通过光放大板708对RAMAN光纤放大器707的泵浦功率进行调整，另外，网管701还将对前几级网元801的控制信息通过OSC信道发送给它们的主控板702，由各自的主控板702进行调整。这样，由末级网元802的监控设备进行统一监控，由网管701将控制信息分发给各级网元801，各级网元801分别控制的方法来实现闭环控制，大大节约了成本。
当然，OSC也可以有自己的路由，网络中从一个节点到另一个节点的控制信息可以由很多种走法，所以对于单纤系统或者出现断纤情况下，网元801之间的控制信号仍可以传达。
在实际线路中一般都采用双纤双向的方式，也就是说两个中继站之间至少连接东西两个方向传输的两条光纤。这样一个中继站一般就有4个端口：东向输入、东向输出、西向输入、西向输出。这里东西向只不过是定义该中继站处在网络中不同收发方向的拓扑结构，并不是真正的地理方向。双纤双向的中继站一般结构如图10所示：在这种系统中，两个方向必须各自有自己的光放大部分和光监控部分，OSC处理部分可以分立也可以集成，主控板702则是用同一个。各器件之间的连接关系和控制方法与图7的实施例相同。
当然，采用双纤双向的光网络结构中级联系统也是一样，即在末级具有图10所示的结构，其它各级网元801均可省去光谱监视器、光监控板和网管。它的控制信号可以由反方向的OSC下发给前级的网元801。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1、一种增益谱可控的喇曼光纤放大器，其特征在于：该放大器包括一个以上不同波长的泵浦、用于将一个以上泵浦光合波解偏的合波解偏单元、用于控制泵浦功率的控制设备、至少一个的波分复用器以及放大光纤，
其中，每个波长只对应一个泵浦，每个泵浦都与控制设备相连，控制设备根据输出光的目标增益谱曲线调整每个波长泵浦的功率值；
合波解偏单元连接在每个泵浦的输出端与波分复用器的一个输入端之间。
2、根据权利要求1所述的喇曼光纤放大器，其特征在于：所述合波解偏单元由合波器和解偏器组合而成。
3、根据权利要求2所述的喇曼光纤放大器，其特征在于：所述合波器与解偏器的组合是每个与一组泵浦相连的合波器输出端分别连接一个解偏器，所有解偏器的输出端再连接至一个与波分复用器相连的合波器。
4、根据权利要求2所述的喇曼光纤放大器，其特征在于：所述合波器与解偏器的组合是每个与一组泵浦相连的合波器输出端分别连至同一个总合波器，该总合波器的输出端再连接至一个与波分复用器相连的解偏器。
5、根据权利要求1所述的喇曼光纤放大器，其特征在于：所述泵浦的数目和泵浦光的波长可根据调节精度要求以及输出光的目标增益谱曲线来确定。
6、根据权利要求1所述的喇曼光纤放大器，其特征在于：所述控制设备为光网络中继站中的控制设备，该控制设备进一步包括有控制喇曼光纤放大器增益谱形状大小的主控部分以及为喇曼光纤放大器提供驱动电流的光放大部分，主控部分通过光放大部分与喇曼光纤放大器的每个泵浦电连接；该喇曼光纤放大器的前端还连接有用于收发和处理远端中继站控制指令的光监控信道OSC处理部分，从远端中继站发来的带有远端中继站控制信息的OSC光信号经OSC处理部分处理并转化成电信号后，发送至主控部分处理并执行与主控相关的操作，并产生发给下一级中继站的OSC信息，再通过OSC处理部分发至下一级中继站；该喇曼光纤放大器后端还设置有监测喇曼光纤放大器输出光的光监控部分，从远端中继站发来的光信号经喇曼光纤放大器放大输出后，分离出一部分输入光监控部分，经处理并转化成电信号后送至主控部分。
7、一种喇曼光纤放大器的控制方法，应用于具有多波长泵浦、合波解偏单元和控制设备的喇曼光纤放大器，在该放大器中每个波长只对应一个泵浦，其特征在于该方法包括以下步骤：
a.控制设备根据输出光的目标增益谱曲线确定喇曼光纤放大器的目标性能；
b.控制设备根据步骤a确定的目标性能确定喇曼光纤放大器中每个波长泵浦的功率值；
c.控制设备根据步骤b确定的功率值调整喇曼光纤放大器每个波长泵浦的功率到该功率值。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤：
d.预先设置一个监控设备；
e.用监控设备监测喇曼光纤放大器的输出光谱；
f.控制设备将步骤e的输出光谱与步骤a确定的目标性能进行比较，计算每个泵浦需要调整的功率值，对每个波长泵浦的输出功率进行调整，使输出光谱趋近于目标性能，并返回步骤e。
9、根据权利要求7或8所述喇曼光纤放大器的控制方法，其特征在于：所述目标性能是一条特定的增益谱曲线。
10、根据权利要求8所述喇曼光纤放大器的控制方法，其特征在于所述步骤f中计算每个泵浦需要调整的功率值具体包括：由目标性能减去输出光谱得到性能误差值，再根据喇曼光纤放大器内置参数和计算出的性能误差值求出当前泵浦需要调整的功率值。
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