專利名稱：含有增益控制電路的摻鉺光纖放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有增益控制電路的摻鉺光纖放大器。
用電路控制摻鉺光纖放大器(簡稱EDFA)增益的方法常見的有1)把經(jīng)過EDFA放大后的多個波長混在一起的光信號通過處理后分成多個單波長的信號，然后分別檢測各個單波長光信號的光功率并與輸入的各個波長光信號的功率進行比較，然后根據(jù)比較的結(jié)果進行反饋控制，從而達到增益穩(wěn)定的目的；2)補光的方法，其原理如圖2所示，其要點是要保持B點的光功率恒定，即輸入EDFA的光功率恒定，而EDFA要能夠?qū)斎牒愣ǖ墓夤β蔬_到某一恒定的增益。(圖2中EDFA是指摻鉺光纖放大器，CPU是指中央處理器)這樣，當輸入耦合器的信號光發(fā)生變化時，輸入EDFA的光(信號光和補的光)功率保持恒定，信號光和無用光經(jīng)過EDFA后得以同樣增益的放大，最后經(jīng)過分波器就得到了所需的信號光。
上述的電控增益方法的第一種由于需要用到把在一起傳輸?shù)亩鄠€波長信號分成多個單波長信號的裝置，通常為光器件，不但技術(shù)難度高，而且成本高。第二種方法即補光的方法由于要補光，所以就額外地增加了一個激光器，這不但增加了成本，而且不能夠克服器件老化對系統(tǒng)的影響。用補光方法來穩(wěn)定增益受限于兩個假設(shè)條件首先，輸入EDFA的光功率恒定其次，EDFA內(nèi)的激光器加恒定的驅(qū)動電流即可以達到某一恒定增益。實際上，隨著設(shè)備運行時間的增加，器件尤其是激光器就會有不同程度的老化，由于激光器的老化致使發(fā)光效率降低，從而同樣的驅(qū)動電流下EDFA的增益降低。
本發(fā)明的目的就是為了解決以上問題，提供一種含有增益控制電路的摻鉺光纖放大器，其增益控制電路比上述兩種電控增益方法的成本低，而且能夠非常好地克服老化對穩(wěn)定增益的影響。
本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的方案是一種含有增益控制電路的摻鉺光纖放大器，包括光輸入端、光輸出端、摻鉺光纖放大器，其特征是在光輸出端與摻鉺光纖放大器的輸出端之間有第一光耦合器，所述第一光耦合器的輸出光有兩路，其中一路即為上述光輸出端，另一路光依次經(jīng)輸出光檢測電路、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、接至數(shù)字信號處理器；數(shù)字信號處理器的輸出端通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路接至激光器驅(qū)動電路；激光器驅(qū)動電路的輸出端接至摻鉺光纖放大器中的激光器控制端。
由于采用了以上的方案，不需要將多個波長分成多個單波長，省去了昂貴的光器件，而與補光法相比，省去了補光激光器，因而成本大大降低。另一方面，由于從第一光耦合器中分出有反饋光信號，有效地克服了老化的影響。(用補光的方法進行增益控制之所以隨著老化增益下降，是由于這種方法的EDFA驅(qū)動沒有反饋控制所致，而本發(fā)明的上述方案則克服了這一嚴重缺陷。)

圖1是本發(fā)明電路原理示意圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)中“補光法”示意圖。
圖3是本發(fā)明實施例中輸入光檢測電路和輸出光檢測電路示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例中激光器驅(qū)動電路示意圖。
下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
實施例一見圖1，所示為本發(fā)明含有增益控制電路的摻鉺光纖放大器的原理示意圖。由圖可知，它包括光輸入端1、光輸出端2、摻鉺光纖放大器3；在光輸出端2與摻鉺光纖放大器3的輸出端之間有第一光耦合器4，所述第一光耦合器4的輸出光有兩路，其中一路即為上述光輸出端2，另一路光依次經(jīng)輸出光檢測電路5、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路6、接至數(shù)字信號處理器7(Digtal Signal Processor，簡稱DSP)數(shù)字信號處理器7的輸出端通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路8接至激光器驅(qū)動電路9；激光器驅(qū)動電路9的輸出端接至摻鉺光纖放大器3中的激光器控制端。
仍如圖1所示，裝置中還包括第二光耦合器10、輸入光檢測電路11、第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路12；所述第二光耦合器10接于光輸入端1和摻鉺光纖放大器3的輸入端之間，其輸出光一路接入摻鉺光纖放大器3的輸入端，另一路依次經(jīng)輸入光檢測電路11、第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路12接入數(shù)字信號處理器7中。
由于電路中使用了數(shù)字信號處理器7，其運算速度非?？欤c之相配合，需要輸入、輸出光檢測電路11、5、數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路8、6、12都選擇高速的器件，本電路就能快速實現(xiàn)摻鉺光纖放大器增益控制。
下面是實施例中其各部分簡述。
如圖3，該圖示出了輸出光檢測電路5和輸入光檢測電路11的電路圖。輸入和輸出光檢測電路11、5均采用電流-電壓轉(zhuǎn)換放大電路。圖3中D1為輸入光和輸出光檢測用的PIN管。根據(jù)被檢測光功率的大小，適當選擇R1的大小。運放采用高速低噪高輸入阻抗的AD825，它的輸入偏置電流和和失調(diào)電流都非常小。運放的輸出(即圖中ADINPUT)送入高速的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器12、6，該轉(zhuǎn)換器可采用AD7892。
圖4為激光器驅(qū)動電路9。該電路采用壓控電流源電路。簡單計算一下可以得出流過電阻R5的電流是I=Vin/R5，由于電阻R2回路和電阻R4回路對主回路的分流很小很小，所以流過電阻R6和激光器LD的電流近似等于通過電阻R5的電流I，并且此電流只受輸入電壓Vin的控制。注意控制輸入電壓Vin只能為正值。電路的參數(shù)要選擇高精度電阻，至少要1％。尤其電阻R5精度越高得到的電流越精確。電阻R6是必須的，否則對激光器有影響。運放選用常用的TL084。PNP三極管Q1選用Motorola的達林頓三極管TIP127。圖4中D1、D2為共陽極的二極管，起到保護激光器LD的作用。輸入電壓Vin接高速數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路8的輸出，高速的數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路8和壓控電流源電路一起構(gòu)成了一數(shù)控電流源電路。本發(fā)明中利用這一數(shù)控電流源電路來實現(xiàn)對摻鉺光纖放大器中激光器電流的精確控制。
本實施例中采用的高速模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路為AD公司的AD7892AR-1，精度為12位，輸入范圍采用+5V。利用AD7892來實現(xiàn)對輸入和輸出光功率進行精確的采樣。AD7892的輸出數(shù)據(jù)接口由于為5V的TTL電平，需要通過5V到3.3的電平轉(zhuǎn)換后和數(shù)字信號處理器7(采用TMS320VC549)的數(shù)據(jù)線相連。
高速的數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路8采用AD公司的AD7247ABR，精度為12位，輸出電壓范圍選用0～5V。它和激光器驅(qū)動電路9一起構(gòu)成精確的數(shù)控電流源電路。AD7247的輸入數(shù)據(jù)線接口直接和數(shù)字信號處理器7的數(shù)據(jù)線對接，無需通過3.3V到5V的電平轉(zhuǎn)換芯片。
數(shù)字信號處理器7的硬件主要有DSP和給它提供時鐘的晶體振蕩器。DSP采用德州儀器(TI)公司的TMS320VC549，外部時鐘20MHz，通過內(nèi)部倍頻工作在100MHz。它的內(nèi)核供電電壓為+2.5V，其他部分為3.3V供電。
DSP數(shù)字信號處理部分原理圖如圖5a-5h所示，各圖中同名管腳相連。圖5a中，數(shù)字信號處理器7的型號為TMS320VC549PGE-100，其上面的管腳CVDD1-7、DVDD1-6和VSS1-19分別接+2.5V、+3.3V電源DVDD25、DVDD33和地DGND；左邊的管腳D0-D15、A0-A22為外部地址線和數(shù)據(jù)線線接口，其中數(shù)據(jù)線D0-D11和D/A的數(shù)據(jù)線相連，和A/D的數(shù)據(jù)線通過電平轉(zhuǎn)換芯片相接，數(shù)據(jù)線D12-15此處未用；右邊的管腳有該芯片的HPI口的數(shù)據(jù)線HD0～HD7,HPI口的控制信號線HCNTL0、HCNTL1、HBIL、/HCS、/HDS1、/HDS2、/HAS、HR/W和HRDY，通過HPI口可以實現(xiàn)DSP和其他CPU之間進行通信，而且DSP的程序也可以通過它加載，這對于較小的DSP程序來說非常方便，DSP無須外接SRAM。右邊其他的管腳/HINT、HPIENA、TCK、TDI、TDO、DMS、TRST、EMUO、EMU1/OFF是和DSP的仿真器的接口，右邊另外的管腳BCLKR0-1、BCLKX0-1、DBR0-1、BDX0-1、BFSX0-1、BFSR0-1此處未用，具體使用參見TI公司的產(chǎn)品說明書(TMS320C5X USERGUIDE)；圖中下面的管腳IS、READY、R/W、IOSTRB、HOLD、INT0-2、RS、MP/MC、XF、CLKMD1-3、X2/CLKIN為DSP的其他一些控制線和時鐘等。左邊其他腳PS、DS、MSTRB、HOLDA、MSC、IAQ、IACK、NMI、BIO、CLKOUT、X1、TOUT、TCKLR、TDR、TFSR/TADD、TCLKX、TDX、TFSX/TFRM此處未用。
圖5a中，芯片外圍的英文標號(包括DSP_A0-A3、DSP_DB0-11、DSP_IS、DSP_READY、DSP_R/W、IOSTRB、DSP_HOLD、/DSP_INT0-2、/DSP_RST、DSP_XF、DSP_CLK、/DSP_INT2等)是該管腳的實際使用功能名稱，內(nèi)側(cè)的英文標號是芯片自身標號，外圍數(shù)字是該芯片管腳的順序標號。
圖5b是一個十四腳普通插針，P1-P14是其管腳名稱標號，外圍1-14是其管腳順序號。圖5c-5g表示相應(yīng)腳通過電阻上接至3.3V，其中電阻的阻值是4.7KΩ。圖5h是一個晶振，本例中采用HOSONIC公司的20MHz晶振，管腳有NC、VCC、GND、OUT，其中OUT是輸出腳，做為時鐘CLK信號接至數(shù)字信號處理器的DSP_CLK信號。
本發(fā)明通過輸入輸出光檢測，由數(shù)字信號處理器7來直接控制調(diào)節(jié)激光器的驅(qū)動電流，達到穩(wěn)定增益的目的，即增益不隨輸入光的變化而改變。
權(quán)利要求
1.一種含有增益控制電路的摻鉺光纖放大器，包括光輸入端(1)、光輸出端(2)、摻鉺光纖放大器(3)，其特征是在光輸出端(2)與摻鉺光纖放大器(3)的輸出端之間有第一光耦合器(4)，所述第一光耦合器(4)的輸出光有兩路，其中一路即為上述光輸出端(2)，另一路光依次經(jīng)輸出光檢測電路(5)、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(6)、接至數(shù)字信號處理器(7)；數(shù)字信號處理器(7)的輸出端通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路(8)接至激光器驅(qū)動電路(9)；激光器驅(qū)動電路(9)的輸出端接至摻鉺光纖放大器(3)中的激光器控制端。
2.如權(quán)利要求1所述的含有增益控制電路的摻鉺光纖放大器，其特征是還包括第二光耦合器(10)、輸入光檢測電路(11)、第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(12)；所述第二光耦合器(10)接于光輸入端(1)和摻鉺光纖放大器(3)的輸入端之間，其輸出光一路接入摻鉺光纖放大器(3)的輸入端，另一路依次經(jīng)輸入光檢測電路(11)、第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路(12)接入數(shù)字信號處理器(7)中。
全文摘要
本發(fā)明公開一種含有增益控制電路的摻鉺光纖放大器,包括光輸入端、光輸出端、摻鉺光纖放大器;在光輸出端與摻鉺光纖放大器的輸出端之間有光耦合器,所述光耦合器的輸出一路接光輸出端,另一路依次經(jīng)輸出光檢測電路、第一模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、接至數(shù)字信號處理器;數(shù)字信號處理器的輸出端經(jīng)數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路和激光器驅(qū)動電路接至摻鉺光纖放大器中的激光器控制端。該電路可簡單地實現(xiàn)增益控制,且可克服老化對增益穩(wěn)定性的影響。
文檔編號G02F1/39GK1311454SQ0010213
公開日2001年9月5日 申請日期2000年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月28日
發(fā)明者靳玉志 申請人:華為技術(shù)有限公司