CN1334988A - 控制输出信号和输入信号之比的方法和设备 - Google Patents

Abstract

用两个信号控制器件输入信号与输出信号的运行比值(例如,放大器的增益),其中所述两个信号的电平分别对应于输入和输出信号电平。根据两个信号之差,将比值控制为目标值,这里不需要表示目标值的参考信号或用于计算运行比值的除法运算。在一较佳模式中,用相应的放大器单元产生两个信号,其中放大器单元具有已知的增益并且分别与器件的输入端和输出端相连。

Description

控制输出信号和输入信号之比的方法和设备

本申请要求1998年12月21日提交的美国临时专利申请60/113,083的优先权。

发明背景

本发明涉及一种控制器件输出信号和输入信号之比的方法和设备。本发明可以用相对简单的控制电子设备来实现，并且适用于各种应用，例如包括电气和光学放大器和衰减器的电子控制。

一般，传统的信号比控制技术包括相对于外界参考信号监测器件的输出信号或输入信号，其中按照一预定的目标比设置所述参考信号。根据表示被测信号与参考信号之差的误差信号，控制该器件，使其以目标比工作。

另一种传统技术是监测器件的输出信号和输入信号两者，以便确定两个信号的比。将如此确定的比与对应于目标比的外界参考信号相比较，产生一个表示确定比和目标比之差的误差信号。根据该误差信号控制器件，使其以目标比工作。

图1示出了刚才描述的传统技术。在图1中，除法器12接收分别与受控器件10之输入和输出信号电平成正比的信号电平x和y。即，x＝C₁X，y＝C₂Y，其中X和Y分别是输入和输出信号电平，C₁和C₂是依据特定系统设计的比例常数(通常，C₁＝C₂)。例如，信号电平x和y可以表示输入和输出信号的电压、电流或功率电平。

输出信号电平与输入信号电平之比G可以用下式表示：

G＝(Y/X)＝K(y/x)          …(1)其中K＝C₂/C₁。因此，信号电平x和y的关系是：

y＝Gx/K                  …(2)

除法器12根据输入x和y进行除法操作，并输出与比值G成正比的比值信号：

y/x＝G/K                 …(3)

将比值信号提供给减法器14。还将一规定的参考信号电平G_SP＝G_T/K提供给减法器，其中G_T是目标比值。减法器14将规定比值G_SP减去测量得到的比值y/x，产生一误差信号电平E：

E＝G_SP－y/x＝(G_T/K)－(G/K)＝(G_T－G)/K    …(4)

将误差E提供给控制器16，控制器调节器件工作，以便使误差E为零。由等式(4)可知，在该状态下，G变得等于G_T。

发明内容

本发明提供了一种新颖的、独特的比值控制过程，该过程不需要象传统技术那样使用外界参考信号或进行除法运算。概括地说，本发明使用第一和第二信号，这两个信号的电平分别对应于器件的输入信号电平和输出信号电平。如后文可以看到的，通过将两信号中的一个减去另一个可以产生一误差信号，然后将其提供给控制器，控制器再控制器件操作，使误差信号电平为零。在该状态下，器件输入和输出信号电平的比值将达到一预定目标比值。

如后文说明性实施例中所示出的，第一和第二信号分别可以用具有已知增益的第一和第二放大器单元来产生。当误差信号电平是零时，输入和输出信号电平的比根据第一和第二放大器单元的已知增益等于一预定目标比值。

图2示出了如刚才所述用第一和第二放大器单元实施的基本原理。在图2中，输入侧放大器单元23具有已知增益G_i，输出侧放大器单元25具有已知增益G_o，这两个放大器单元分别与受控器件20的输入端和输出端相连(为简明起见，图中省略了连接)。输入侧放大器单元23产生一信号，该信号的电平为S_i＝G_ix，其中x正比于器件20的输入信号电平。输出侧放大器单元25产生一信号，该信号的电平为S_o＝G_oy，其中y正比于器件20的输出信号电平。将输入侧和输出侧放大器单元的信号提供给减法器24，减法器产生一误差信号，其电平S_err为：

S_err＝S_o－S_i            …(5)

将误差S_err提供给控制器26，控制器26调节器件20的操作，使误差S_err为零，并保持此状态。

替代S_o和S_i，等式(5)可重写成：

S_err＝G_oy－G_ix          …(6)

在等式(6)中，用Gx/K代替y(参见等式(2))，那么：

S_err＝(G_oGx/K)－G_ix

    ＝x{(G_oG/K)－G_i}        …(7)

用G_i/G_i乘以等式(7)的右边，获得：

S_err＝G_ix{(G_o/KG_i)G－1}     …(8)

如等式(8)可知，当G＝KG_i/G_o时，S_err将为零。换句话说，选择输入侧和输出侧放大器单元，或者更精确地说选择其增益，可以建立目标比值G_T＝KG_i/G_o。并且，控制器件10以使S_err保持为零将因此产生一恒定的比值G＝G_T＝KG_i/G_o。

如果交换等式(5)中的被减数和减数，那么可以获得相同的结果：

S_err＝S_i－S_o               …(5′)

因此，可以更一般地将S_err表示为：

S_err＝±(S_o－S_i)           …(9)

由上述讨论应该懂得，本发明不需要表示输入-输出信号之目标比值的外界参考信号，也不需要用除法来确定实际工作比值G。作为替代，控制操作是基于对信号的简单减法运算，其中所述信号的电平对应于输入和输出信号电平。由于避免了传统技术所用的外界参考信号和除法运算，所以本发明具有下述优点，即简化了控制电子设备，并以低成本实现高速控制。

另外，本发明的原理不限于任何特殊器件或器件类的应用，也不限于用特殊的部件来产生作减法的信号。因此应该理解，本文所述的各种应用以及说明性实施例仅是例示性的。

如说明性实施例中所使用的，最好用放大器单元来产生作减法的信号，因为这可以适用于具有低输入(也可以具有低输出)信号电平的器件以及使用非电信号的器件。例如，跨阻抗放大器单元可以用于包含使用光信号的器件的应用中。

发明概述

如上所述，本发明可以对器件的输入信号和输出信号进行比值控制，不需要外界参考信号或除法运算。

依照其一个主要方面，本发明提供了一种用于控制一器件输出信号电平与该器件输入信号电平之比的方法，该方法包括以下步骤：

提供第一部件，第一部件与器件输入端相连，用于产生第一信号，第一信号的电平对应于输入信号电平；

提供第二部件，第二部件与器件输出端相连，用于产生第二信号，第二信号的电平对应于输出信号电平；和

根据第一和第二信号电平之间的差调节所述比值。

依照一个较佳模式，器件本身是一个放大器单元，第一和第二部件是第一和第二放大器单元，并且被控制的比值是放大器单元的增益。

在一个具体实施中，器件是一个泵激光纤放大器单元，并且被控制的比值是光纤放大器单元的光增益。通过调节光纤放大器单元之泵激激光器的泵激功率来调节光增益。第一和第二放大器单元是跨阻抗放大器单元，它们通过相应的光电探测器与光纤放大器单元的输入端和输出端相连。(跨阻抗放大器提供与输入电流信号成比例的输出电压信号。)

输入信号和输出信号都可以是一个由多个信号构成的混合信号。在该情况下，上述第一和第二信号的信号电平可以分别对应于混合输入和输出信号的RMS信号电平，并且被控制的比值可以是RMS光增益。

依照其另一个主要方面，本发明提供了一种用于实施上述方法的设备。

本发明的再一个方面提供了一种用于控制一器件输出信号电平与该器件输入信号电平之比的方法，该方法包括以下步骤：产生第一信号，第一信号的电平对应于输入信号电平；产生第二信号，第二信号的电平对应于输出信号电平；并且根据第一和第二信号的电平差调节所述比值。

在结合附图说明下述详细描述后，将更全面地理解本发明的上述和其它方面及其各种特征和优点。

附图概述

图1是用于说明传统比值控制技术的图；

图2是用于说明本发明控制技术的图；

图3示出了本发明第一设备；

图4示出了本发明第二设备；

图5示出了本发明第三设备；

图6示出了本发明第四设备；

图7示出了在依照图4构成的测试设备中使用的控制电子设备；

图8是一流程图，示出了测试设备中的控制工作情况；

图9是一示波器，示出了工作中不使用比值控制电路时测试设备中光放大器单元的暂态特性；

图10和11是示波器，示出了工作中使用比值控制电路时光放大器的暂态特性。

本发明的详细描述

图3示出了依照本发明的第一设备1。图中标号30表示可以用输入信号和输出信号之可控制比值G操作的电器件。在图示的形式中，器件30是增益可调的放大器单元，它包括单个放大器。但是，在实践中，器件30可以是具有输入和输出信号之可控比值的任何电器件(例如，具有级联放大器的多级放大器，单级或多级衰减器，等等)。例如，输入和输出信号可以是电压或电流信号。

具有已知增益G_i并且最好包括单个放大器的第一放大器单元33与受控放大器单元30的输入侧相连。具有已知增益G_o且也最好包括单个放大器的第二放大器单元35与受控放大器单元30的输出侧相连。根据给定的实施要求，放大器单元33和35与放大器单元30之输入和输出侧的连接可以是直接的(如图所示)，或者间接的(例如，通过电流传感器)。将放大器单元33和35的输出信号提供给控制器36，如以下将更详细讨论的，控制器36调节受控放大器单元30的工作，以便控制比值G。在说明性的实施例中，G自然是放大器单元30的增益。

输入侧放大器单元33输出信号电平S_i＝G_ix，其中x是输入侧放大器单元的输入信号电平，并且正比于受控放大器单元30的输入信号电平X。输出侧放大器单元35输出信号电平S_o＝G_oy，其中y是输出侧放大器单元的输入信号电平，并且正比于受控放大器单元30的输出信号电平Y。

如上所述，控制器36作减法，以确定误差值S_err＝±(S_o－S_i)，并且它将控制信号S_ct1输出到受控放大器单元30，以调节其增益，从而使S_err基本保持为零。因此，放大器单元30保持在大体为常数的增益G＝G_TKG_i/G_o上，即目标增益，其中目标增益正比于输入侧和输出侧放大器单元33和35的已知增益之比。

为了提供更具体的例子，假设受控放大器单元的输入和输出信号是电压信号，其电平分别为V_i和V_o(＝GV_i)。假设放大器33和35具有足够高的输入阻抗，其各自的输入电压电平将是V_i和V_o(对应于C₁＝C₂，K＝1的情况)。输入侧和输出侧放大器单元的输出电压可以如下表达：

S_i＝G_iV_i

S_o＝G_oV_o＝G_oGV_i在本例中，G_i和G_o分别表示输入侧和输出侧放大器单元33和35的电压增益，而G表示受控放大器单元30的电压增益。

控制器36将电压S_o减去电压S_i，确定误差S_err：

S_err＝S_o－S_i

    ＝G_oGV_i－G_iV_i

    ＝V_i(G_oG－G_i)

    ＝G_iV_i{(G_o/G_i)G－1}           …(10)

根据如此确定的误差，控制器36调节放大器单元30的增益，使误差S_err为零，并保持该状态。由方程(10)可以看出，在该状态下，增益G将等于目标增益G_T＝G_i/G_o。

控制器36可以用任何合适的控制算法根据误差S_err控制比值G。比例积分(PI)或比例积分微分(PID)控制算法是获得最佳性能的首选算法。可以使用数字和模拟控制器两种。用于特殊应用的合适算法可以通过传统技术来确定--例如凭经验和/或通过计算机模拟。

对PI、PID和其它控制技术更全面的讨论，请参见Pretice Hall于1991年出版的由Koenig，D.著作的《噪声处理控制和分析》(其内容通过引用包括在此)。

图4示出了依照本发明的第二设备2，用于控制光放大器单元40的光增益(光功率增益)。在该实施例中，光放大器单元40是单级(单线圈)泵激的光纤放大器。这种放大器是本领域熟知的，所以本文对此不作详细讨论。

概括地说，放大器单元包括掺稀土元素(例如，铒或镨)离子的光纤线圈41和波分复用(WDM)光耦合器42，其中光耦合器42将输入光信号与来自控制器激光源44的“泵激”光耦合。注意，图4中的细线连接部分表示光纤连接，而粗线连接部分表示电气连接。激光源或泵激激光器单元44的工作光波长在放大器光输入信号的波长带之外，但可以有效地激励光纤线圈41中的掺杂离子。光输入信号可以预定波长处的单个光信号组成，或者是由多个具有不同预定波长的光信号组成的混合信号，这种信号在WDM光纤通信网中是典型的。输入信号的光激励光纤线圈41中的受激离子，发射具有相同波长的附加光，从而有效地放大输入光信号。

放大器单元40的光功率增益G依赖于泵激激光器单元44的输出功率，并且因此可以通过调节泵激激光器单元的输出功率来控制该增益。当输入信号是一混合信号时，光放大器单元40可以包含一个增益平坦化滤光器，使得混合信号中的每个波长分量都经历相等的增益。不然的话，光功率增益将是集体波长分量的RMS增益。光放大器单元40还可以在其输入侧和输出侧包括光隔离器(未图示)。

在图4的结构中，第一跨阻抗放大器(TIA)单元43最好包括单个放大级，其输入端通过光电探测器47(例如，光电二极管)和光抽头48与光放大器的输入侧相连。光抽头将来自设备输入光纤I的一小部分输入光信号耦合到与光电探测器47相连的监测器输出端48b。剩余的输入光信号通过抽头的主输出端48a传播到光放大器单元40的输入端。

第二TIA单元45的输入端通过相应的光电探测器47′和相关的光抽头48′与光放大器的输入侧相连。此光抽头将来自光放大器单元的一小部分输出光耦合到与光电探测器47′相连的监测输出端48b′。剩余的输出光通过抽头48′的主输出端48a′传播到设备的输出光纤0。

光抽头48和48′的耦合比可以相同或不同。另外，它们不受任何特殊的限制。但是，一般来说最好使用基本上能够保持设备输入和输出信号功率的耦合比--例如，耦合比至少为90/10(即，10％的光耦合到监测输出端，而90％的光传播到主输出端)。

返回图4，光电探测器47和47′将从抽头48和48′接收到的光转换成电流信号，电流信号的电平正比于通过监测输出端48b和48b′接收到的光量。因此，电流信号正比于光放大器40之输入和输出光信号的光功率电平。TIA单元43和45再产生与其输入电流信号成比例的输出电压信号，并且将这些输出信号提供给控制器46。TIA单元43和45的输出电压信号S_i和S_o分别表示如下：

S_i＝G_iC₁P_i

S_o＝G_oC₂P_i＝G_oC₂GP_i

在前面，G_i和G_o分别表示输入侧TIA单元43和输出侧TIA单元45的跨阻抗增益，P_i和P_o分别表示输入光信号功率电平和输出光信号功率电平，G表示光放大器单元的光功率增益，而C1和C2表示取决于抽头48和48′之耦合比和光电探测器47和47′之响应率的比例常数。

控制器将两个电压信号电平中的一个减去另一个，获得误差电压电平S_err：

S_err＝±(S_o－S_i)

    ＝±(G_oG₂P_o－G_iC₁P_i

    ＝±(G_oC₂GP_i－G_iC₁P_i)

    ＝±P_i(G_oC₂G－G_iC₁)

    ＝±P_iG_iC₁{(G_oC₂/G_iC₁)G－1}    …(11)

根据误差电压，控制器46产生一控制信号，用于调节泵激激光器单元44的工作，并由此调节放大器单元40的光增益，使S_err为零并保持该状态。例如，泵激激光器单元可以包含一个传统的受电压控制的泵激电流控制器，并且控制器46的控制信号可以是根据使用误差信号电平S_err的PI或PID控制算法建立的电压。同样，可以按特殊应用的需要，用数字或模拟电路实现控制算法。

从方程(11)可以理解到，当误差S_err为零时，放大器单元40的光增益将是G＝G_T＝(G_i/G_o)(C₁/C₂)。当所选定的光抽头48和48′具有相同的耦合比时，选定的光电探测器47和47′具有相同的响应率，C₁和C₂将相等，从而目标增益为简单的G_T＝G_i/G_o。

通过控制泵激激光器单元使S_err保持为零，放大器单元40以恒量增益G＝G_T工作。并且，目标增益是一个简单的预定值，它基于输入侧和输出侧放大器单元43和45的已知增益。不需要外界的、表示目标增益的参考信号。也不需要进行除法运算以确定实际工作增益G。

图5示出了本发明的另一个实施例3，该实施例用于控制多级泵激的光纤放大器单元40′。图5的结构总体上类似于图4的结构，除了放大器单元包括多个放大级，每个放大级都包括如前面结合图4所述的，一个掺杂光纤线圈41、WDM耦合器42和泵激激光器单元44。这里放大级的数目是2，但可以使用级数更多的放大级。如图所示，不同级的放大器线圈串联连接，其中不同放大级可以在相同条件下受激，但根据特殊应用提供相同或不同的增益。每个放大级还可以包括一个增益平坦化滤光器(未图示)。

与图4实施例一样，图5的控制器将TIA输出电压S_i和S_o中的一个减去另一个，获得一误差信号电平S_err。根据如此获得的误差，控制器产生控制信号，用以调节泵激激光器单元的输出，并由此调节光放大器单元40′的光增益，使误差S_err为零，并保持该状态。在该状态下，放大器单元40′的光增益将等于目标增益，如前所述，目标增益基于输入侧和输出侧TIA单元的已知增益。即使两个放大级相同或不同，泵激激光器单元都可以接收相同的控制信号。当然，当放大级不同且对总增益所起的作用不相等时，可以根据其各自的增益作用对它们进行不同的控制。

图6示出了另一个实施例4，在该实施例中，两个单独控制的光放大器单元40串联连接，形成一个多级放大器单元。与图5中的结构相比，此结构能够更精确地控制总的光增益，因为每个放大级是单独监测和控制的。

如图6所示，将第一(左)放大级的输出侧TIA单元45和第二(右)放大级的输入侧TIA单元43的输入端公同连接到光电探测器47′(47)。按结合图4描述的方式单独控制每个放大级。当然，尽管在图6中两个放大级是相同的，正如它们各自的控制系统是相同的，但实践中不需要这样。在实践中，两个放大级可以不同，正如它们的控制系统可以不同(例如，选择TIA单元对可以提供不同的目标增益)。

构造并测试了结合图4所述的设备，检查了其暂态特性。单个线圈放大器单元包括13.7米长的传统掺铒光纤、位于输入和输出端的两个光隔离器、1550/980nm WDM光耦合器和标准的976nm光栅稳定化泵激激光器单元，其中所述激光器单元包括一个具有亚微秒(μs)响应时间的电压控制泵激电流源。受控放大器单元的输入信号包括两个信号：10dBm、1555nm连续波(CW)信号；和0dBm、1553nm、500Hz通/断调制方波信号。

TIA单元分别由各自的运算放大器(频率响应至少为10MHz)、电阻器和电容器构成，为输入侧TIA单元提供10000跨阻抗增益，为输出侧TIA单元提供681跨阻抗增益。根据系统的特定物理参数，诸如接头损耗、泵激激光器的特性和光电探测器的特性等，断定这些值是合适的。

TIA单元通过90/10光耦合器和大体上相同的光电探测器(InGaAs PIN光电二极管，其频率响应至少为10MHz)与光放大器单元的输入侧和输出侧相连。因此，比例常数C₁和C₂的关系为C₂＝(9/10)C₁。这很容易从以下事实推导出，即由于耦合比为90/10，所以耦合到输入侧光电探测器中的光量是输入光放大器单元的光的1/9，并且耦合到输出侧光电探测器中的光量是光放大器单元输出的光的1/10。

设备的输入和输出光纤是标准的SMF-28光纤。设备中各部件之间的光连接也可以用SMF-28光纤来实现。输出光纤上的信号用125MHz光接收机和500MHz数字示波器来测量。

为了提供较宽范围的控制灵活性，我们使用基于数字化微处理器的控制系统，该系统包括：

-两个8位的模-数(A/D)转换器(以2.5Mhz速率采样)

-一个Mach XL可编程阵列逻辑电路(PAL)

-一个以16MHz运行的IBM Power PC微处理器

-一个8位数模(D/A)转换器

图7是一方框图，示出了控制系统100的结构及其与TIA单元和激光器泵激电流控制器(泵激驱动电路)的连接关系。

用两个A/D转换器101和102分别将输入侧和输出侧TIA单元43和45的输出电压数字化。PAL 103对来自A/D转换器的数字化放大器输出进行快速硬件减法运算。减法运算结果表示误差S_err，微处理器104用该结果执行PI控制算法，然后通过D/A转换器105将计算得到的控制信号输出给激光器单元44的泵激驱动电路。

图8是控制过程的流程图。在步骤S1，PAL读出来自A/D转换器101和102的数字化TIA输出(S_i，S_o)。接着在步骤S2，PAL 103计算误差S_err(n)＝S_i－S_o，其中n表示当前(第n个)控制迭代。在步骤S3，微处理器104计算控制移动M(n)，用于调节泵激激光器的输出，使误差S_err为零。

根据以下PI控制算法进行计算：

M(n)＝M(n－1)＋IS_err(n)＋P(S_err(n)－S_err(n－1))

其中系数I和P分别是积分和比例控制增益，并且可以凭经验选择和优化。为了更全面地讨论PI控制，请参见上述Koenig的文章。凭经验确定测试设备的I和P最佳值分别为1和500。

接下来，在步骤S4，将下一次迭代用的值S_err(n－1)设置为当前误差S_err(n)。

最后，将控制移动M(n)输出给泵激驱动电路，并且流程返回步骤S1，执行下一次控制迭代。

图9示出了上述单线圈放大器的暂态特性，但在操作中不使用本发明的自动增益控制系统。具体地说，图9示出了方波输入信号和结果输出信号的轨迹。如此设置两个信号轨迹的相对比例，以便如图所示叠加两个轨迹，便于比较。比较信号轨迹发现放大器输出发生严重畸变，这是由与玻璃中铒离子相关的慢增益动态特性引起的。

图10示出了增益控制系统接通时的暂态特性。由图10可见，光输出信号的方波形状具有较小的畸变。图10中位于输入和输出信号之上的第三条轨迹表示泵激控制信号，它正比于泵激功率。

图11详细示出了接通瞬变的情况。初始反转(反转指受激状态下铒离子的粒子数)使输出信号产生初始的快速上升。但是，泵激速率不足以适应升高的信号功率。因此，在大约5μs的处理延迟后，增益控制电路将泵激功率提高到最大允许值。放大器响应随时间升高的增益，直到获得所需的增益。然后，使泵激功率降低到稳态操作所需的值。用于校正增益所需的总时间大约为25μs。当然，如果在接通瞬变期间可以获得更大的泵激功率，那么可以提高增益控制系统的响应速率。另外，用更快的电子设备可以缩短响应时间，例如用模拟控制电路代替基于微处理器的电路。

重申本文述及的本发明特殊应用以及说明性的实施例仅是例示性的。各种其它的实施方案可以与本发明的基本原理保持一致。本发明的范围在后附权利要求书中叙述。

Claims (45)

1.一种用于控制一器件输出信号电平与该器件输入信号电平之比的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供第一部件，第一部件与器件输入端相连，用于产生第一信号，第一信号的电平对应于所述输入信号电平；

提供第二部件，第二部件与器件输出端相连，用于产生第二信号，第二信号的电平对应于所述输出信号电平；和

根据所述第一和第二信号电平之间的差调节所述比值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述器件是一个放大器单元，所述比值是该放大器单元的增益。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，每个所述输出信号和所述输入信号都是一混合信号。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述器件是一光学器件，所述输入和输出信号是光学信号，并且所述第一和第二放大器单元是跨阻抗放大器单元。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，每个所述输出信号和所述输入信号都是一个混合信号。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述输出和输入信号电平是混合信号的RMS电平。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节步骤包括产生一误差信号电平S_err，其中S_err＝±(S_o－S_i)，S_o是所述第二信号的信号电平，S_i是所述第一信号的信号电平，并且将所述误差信号电平用作调节所述比值的基础。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号是混合信号，并且S_i和S_o是RMS信号电平。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述误差信号电平以及所述第一和第二信号电平是电压电平。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节步骤包括调节所述器件中影响所述比值的一个部件。

11.一种用于控制光放大器单元的光增益的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供第一跨阻抗放大器单元，该单元与所述光放大器单元的输入端相连；

提供第二跨阻抗放大器单元，该单元与所述光放大器单元的输出端相连；和

根据所述第一跨阻抗放大器单元之输出信号与所述第二跨阻抗放大器单元之输出信号的差，调节光增益。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述光放大器单元是一个泵激的光纤放大器单元，所述调节步骤包括调节所述光纤放大器单元之泵激激光器的泵激功率。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，光增益是用于输入所述光纤放大器单元的多个混合波长的RMS光增益。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过调节所述泵激激光器的驱动控制信号调节泵激功率。

15.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述调节步骤包括产生一误差电压S_err，其中S_err＝±(S_o－S_i)，S_o是所述第二跨阻抗放大器单元的输出电压，S_i是所述第一跨阻抗放大器单元的输出电压，并且将所述误差电压用作调节所述泵激激光器之泵激功率的基础。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一和第二跨阻抗放大器单元通过相应的光电探测器，分别与所述输入端和所述输出端相连，并且S_o和S_i满足以下关系：

S_o＝G_oC₂GP_i

S_i＝G_iC₁P_i其中G_o和G_i分别是所述第二跨阻抗放大器单元和所述第一跨阻抗放大器单元的跨阻抗增益，P_i是输入光信号功率，G是光增益，并且C₂和C₁是常数。

17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述光纤放大器单元具有单个光纤放大级。

18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述光纤放大器单元具有多个串联的光纤放大级。

19.一种用于控制一器件输出信号电平与该器件输入信号电平之比的设备，其特征在于，包括：

第一部件，它与器件输入端相连，用于产生第一信号，第一信号的电平对应于所述输入信号电平；

第二部件，它与器件输出端相连，用于产生第二信号，第二信号的电平对应于所述输出信号电平；和

控制器，它与所述第一和第二放大器单元以及所述器件相连，用于根据所述第一和第二信号之电平差，调节所述比值。

20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述器件是一个放大器单元，所述比值是该放大器单元的增益。

21.如权利要求20所述的设备，其特征在于，每个所述输出信号和所述输入信号都是一混合信号。

22.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述器件是一光学器件，并且所述第一和第二放大器单元是跨阻抗放大器单元。

23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，每个所述输出信号和所述输入信号都是一个混合信号。

24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，所述输出和输入信号电平是混合信号的RMS电平。

25.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述控制器产生一误差信号电平S_err，其中S_err＝±(S_o－S_i)，S_o是所述第二信号的信号电平，S_i是所述第一信号的信号电平，并且所述控制器将所述误差信号电平用作调节所述比值的基础。

26.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述控制器调节所述器件中影响所述比值的一个部件。

27.一种增益受控的光放大器设备，其特征在于，包括：

光放大器单元；

第一跨阻抗放大器单元，它与所述光放大器单元的输入端相连；

第二跨阻抗放大器单元，它与所述光放大器单元的输出端相连；和

控制器，它与所述第一第二跨阻抗放大器单元以及所述光放大器单元相连，所述控制器根据所述第一跨阻抗放大器单元之输出信号与所述第二跨阻抗放大器单元之输出信号的差调节所述光放大器单元的光增益。

28.如权利要求27所述的设备，其特征在于，所述光放大器单元是一个包括泵激激光器的泵激光纤放大器单元，并且所述控制器调节所述泵激激光器的泵激功率。

29.如权利要求27所述的设备，其特征在于，光增益是用于输入所述光纤放大器单元的多个混合波长的RMS光增益。

30.如权利要求27所述的设备，其特征在于，所述第一和第二跨阻抗放大器单元通过相应的光电探测器，分别与所述输入端和所述输出端相连。

31.如权利要求27所述的设备，其特征在于，所述控制器产生一误差电压S_err，其中S_err＝±(S_o－S_i)，S_o是所述第二跨阻抗放大器单元的输出电压，S_i是所述第一跨阻抗放大器单元的输出电压，并且所述控制器将所述误差电压用作调节光增益的基础。

32.如权利要求31所述的设备，其特征在于，所述第一和第二跨阻抗放大器单元通过相应的光电探测器，分别与所述输入端和所述输出端相连，并且S_o和S_i满足以下关系：

S_o＝G_oC₂GP_i

S_i＝G_iC₁P_i其中G_o和G_i分别是所述第二跨阻抗放大器单元和所述第一跨阻抗放大器单元的跨阻抗增益，P_i是输入光信号功率，G是光增益，并且C₂和C₁是常数。

33.如权利要求32所述的设备，其特征在于，所述光放大器单元是一个包括泵激激光器的泵激光纤放大器单元，并且所述控制器调节所述泵激激光器的泵激功率。

34.如权利要求33所述的设备，其特征在于，所述光纤放大器单元具有单个光纤放大级。

35.如权利要求33所述的设备，其特征在于，所述光纤放大器单元具有多个串联的光纤放大级。

36.一种用于控制一器件输出信号电平与该器件输入信号电平之比的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供第一部件，第一部件与器件输入端相连，用于产生第一信号，第一信号的电平对应于所述输入信号电平；

提供第二部件，第二部件与器件输出端相连，用于产生第二信号，第二信号的电平对应于所述输出信号电平；和

根据所述第一和第二信号电平之间的差调节所述比值。

37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述器件是一个放大器单元，所述比值是该放大器单元的增益。

38.如权利要36所述的方法，其特征在于，所述器件是一光学器件，所述输入和输出信号是光学信号，并且所述第一和第二放大器单元是跨阻抗放大器单元。

39.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述调节步骤包括产生一误差信号电平S_err，其中S_err＝±(S_o－S_i)，S_o是所述第二信号的信号电平，S_i是所述第一信号的信号电平，并且将所述误差信号电平用作调节所述比值的基础。

40.一种用于控制一器件输出信号电平与该器件输入信号电平之比的设备，其特征在于，包括：

第一部件，它与器件输入端相连，用于产生第一信号，第一信号的电平对应于所述输入信号电平；

第二部件，它与器件输出端相连，用于产生第二信号，第二信号的电平对应于所述输出信号电平；和

控制器，它与所述第一和第二放大器单元以及所述器件相连，用于根据所述第一和第二信号之电平差，调节所述比值。

41.如权利要求40所述的设备，其特征在于，所述器件是一个放大器单元，所述比值是该放大器单元的增益。

42.如权利要求40所述的设备，其特征在于，所述控制器产生一误差信号电平S_err，其中S_err＝±(S_o－S_i)，S_o是所述第二信号的信号电平，S_i是所述第一信号的信号电平，并且所述控制器将所述误差信号电平用作调节所述比值的基础。

43.一种用于控制一器件输出信号电平与该器件输入信号电平之比的方法，其特征在于，包括以下步骤：

产生第一信号，第一信号的电平对应于所述输入信号电平；

产生第二信号，第二信号的电平对应于所述输出信号电平；和

根据所述第一和第二信号的电平差调节所述比值。

44.如权利要求43所述的设备，其特征在于，调节所述比值，以便大体保持所述输入和输出信号电平的目标比值，所述目标比值基于分别使所述第一和第二信号电平与所述输入和输出信号电平相关的比例因子。

45.如权利要求44所述的设备，其特征在于，所述第一信号和所述第二信号分别由第一放大器单元和第二放大器单元产生，所述第一和第二放大器单元具有预定增益，并且所述比例因子是所述预定增益。

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