專利名稱：用于控制摻鉺光纖放大器(edfa)以及放大器裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制摻鉺光纖放大器和放大器裝置(amplifierarrangement)的 方法。
背景技術(shù)：
摻鉺光纖放大器(EDFA)被廣泛地部署在光學密集波分復用(DWDM)傳輸系統(tǒng)中， 這是因為它們具有以幾乎令人滿意的方式來同時放大所有DWDM信號的能力。此外，EDFA代 表用于集成光學網(wǎng)絡中的點到點鏈路的關(guān)鍵部件。這傾向于因為由開關(guān)、多路復用器等等 引入的附加損耗而導致增加在光學網(wǎng)絡中使用的放大器。此外，光學聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已變成對具 有嚴格成本要求的區(qū)域網(wǎng)和城域網(wǎng)具有吸引力。因此，在不犧牲功能的情況下降低放大器的成本是EDFA的關(guān)鍵要求。放大器的 核心由提供放大的增益介質(zhì)(gain medium)(即“摻鉺光纖”)和提供功率以允許摻鉺光纖 (EDF)中的足夠摻雜離子部分離開基態(tài)到達期望的激發(fā)態(tài)能級的激光泵給出。EDFA的實際 實施方式還部署附加的無源部件(例如抽頭耦合器/分束器(splitter)、信號監(jiān)控器、WDM 耦合器)以將泵浦輻射(pump radiation)和信號光耦合到EDF、隔離器等等。然而，從成本 的觀點來看，泵浦激光器代表驅(qū)動元件。因此，泵浦的數(shù)目必須保持盡可能地低以顯著降低 EDFA成本。為了降低EDFA成本，已提議由相同的激光器來抽運(pump)兩個或更多EDF線圈， 使用由固定的分束比(splitting ratio)表征的熔融分束器以使得進入每個EDFA級的部 分光不能被單獨設(shè)置。另一方面，已在具有兩個泵浦的配置中使用了具有不相等的分支比的四個端口組 合器，以便根據(jù)設(shè)計值來補償部件特性的偏差并且改進可靠性。在US 5，561，552和EP 588 557 Al中描述了此發(fā)明的實施例。然而，存在與該技術(shù)相關(guān)聯(lián)的主要缺點。在大多數(shù)情況下，WDM系統(tǒng)被放入到具有 少數(shù)活動(active)通道的操作中。隨后，根據(jù)容量的需求添加附加的通道。因此，放大器 以及它們的控制算法已被設(shè)計成提供從具有單個通道的操作開始一直到最大通道負載的 適合表現(xiàn)?；谝院愣ㄔ鲆娌僮鞯谋闷址质臋C構(gòu)的噪聲指數(shù)在小的輸入功率(即小的通 道數(shù)(channel count))下明顯更大。因此，跨距(span)的最大數(shù)目由小通道數(shù)下的噪聲特 性限制。為了減少這一缺點，可以考慮高的分束比值。然而，為了實現(xiàn)高輸出功率級(也就 是說對于高通道負載的情況)，需要較低的分束比值(即第二 EDF線圈中的高泵浦功率)。 因此，高的分束比值與較低輸出功率級有關(guān)，也就是說降低由放大器提供的最大增益。固定 分束比的選擇基于這兩個約束之間的權(quán)衡。為了降低由固定分束比施加的限制，在專利申請DE 10 2005 031897 Al中描述一 種配置。對于該機構(gòu)，進入第二 EDF線圈的泵浦功率不是由泵浦提供的功率的固定部分，因 為通過增加泵浦功率減少第二級泵浦線中由EDF(充當飽和吸收器)提供的衰減。然而，該解決方案呈現(xiàn)了下面的缺點·泵浦路徑中的EDF引起泵浦光的吸收。 泵浦路徑中的EDF充當可能被添加(在WDM耦合器的衰減之后)到光學主路徑 中的信號傳播的放大自發(fā)發(fā)射(ASE)噪聲源。此外，反向傳播ASE將在泵浦的方向上傳播。 一旦固定的分束比和泵路徑中的EDF的長度已固定，碰撞(impinge)第二 EDF級 的泵浦功率就是由泵浦自己提供的功率的函數(shù)。因此，該機構(gòu)的等同分束比是泵浦功率的 函數(shù)，也就是說不可能設(shè)置等同的分束比以及由泵浦單獨提供的功率。還句話說，該架構(gòu)具 有一個自由度。但是這對負責次優(yōu)噪聲性能的等同分束比的最大值設(shè)置限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服這些問題并且找出用于高質(zhì)量地放大輸出功率的寬范圍內(nèi) 的光學信號的方法和裝置。一種改進信號質(zhì)量的方式由根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法實現(xiàn)。一種改進信號質(zhì)量的光學放大器由根據(jù)獨立權(quán)利要求7所述的機構(gòu)實現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中描述附加的有益特征。相對于先前解決方案的關(guān)鍵差異是結(jié)合發(fā)明控制方法的可調(diào)諧泵浦分束器的部 署。該解決方法的優(yōu)點如下列出·在泵浦路徑中行進的光不會經(jīng)歷吸收。·因為泵浦路徑中不存在EDF，所以ASE噪聲不會被添加到信號中，并且ASE功率 不會在泵浦的方向上傳播?！じ鶕?jù)本發(fā)明的配置提供了在操作期間兩個自由度的優(yōu)點，也就是泵浦功率的等 級和分束比。這意味著這兩個參數(shù)可以被自由地設(shè)置并且由物理效應給出的固定關(guān)系不會 限制可能耦合的設(shè)置。那樣，借助于高的分束比值和泵浦功率值來顯著降低處于低通道數(shù) 或通過以最大輸出功率以下操作放大器的噪聲指數(shù)降級，而通過減小分束比來實現(xiàn)高的輸 出功率級。因為在泵浦路徑中不存在EDF，所以一旦考慮到可調(diào)諧設(shè)備的插入損耗，由該泵浦 提供的總泵浦功率就可用于實現(xiàn)期望的放大。實際上，作為體積(bulk)元件的可調(diào)諧分束器的插入損耗稍微高于固定分束器 的插入損耗。所提議的借助于離散部件的機構(gòu)的實施方式將會受到這一缺點的影響。然而， 只要所提議的配置被實施為具有平面光波光路(Planar Lightwave Circuit, PLC)方法的 實體就可以避免該缺點。通過采用該策略，可調(diào)諧分束器可以被集成在芯片上，而不會引起 相對于基于固定分束比的構(gòu)架的附加損耗。要指出PLC方法具有吸引力是因為降低的機械 尺寸和降低的制造工作量，并且所提議的架構(gòu)將允許建立具有非常良好地噪聲性能的緊湊 放大器。原則上，增益介質(zhì)將是提供光放大的任何類型的材料或成分(意味著僅將無源部 件集成到芯片上)，但是基于摻鉺波導(EDW)的完全集成方法代表可替換的選擇。如上所述，實際上所提議的方法的優(yōu)點是可以單獨設(shè)置泵浦功率級和分束比，以 使得借助于高分束比α (即耦合到第一 EDF線圈的大部分泵浦光)來改進在小通道數(shù)下或 在低于最大值的輸出功率級下的噪聲性能，而可以通過設(shè)置分束比的較低值來增加處于高 通道數(shù)的輸出功率。顯然，兩個自由度的存在會影響控制策略。因為可以單獨設(shè)置泵浦功率級和可調(diào)諧元件的分束比，所以這些量可以被看作所提議的解決方法的致動(actuating) (控制)變量。因此，控制策略是不同的。將注意力放在新的機構(gòu)上，放大器的控制必須適 當?shù)貙@兩個變量起作用以保證最佳的性能。一般來說，可以利用泵浦功率和分束比的不 同耦合來實現(xiàn)特定輸出增益等級。然而，僅利用兩個參數(shù)的適當選擇結(jié)合來獲得最佳的性 能。然而，期望將致動(控制)變量從兩個減少成一個來加速控制，以使得根據(jù)輸出功 率僅調(diào)整一個變量。這通過將進入第二 EDF級的泵浦功率限定為唯一的致動變量來實現(xiàn)。將給出涉及瞬態(tài)事件的放大器的另一實施例。為了實現(xiàn)放大器對瞬態(tài)事件的快速 響應，控制電路使用前饋部分，所述前饋部分使得(泵浦功率)致動變量因為輸入功率的變 化而產(chǎn)生變化。該方法的普通應用是處于EDFA恒定增益下的操作。通過將進入第二 EDF 線圈的泵浦功率用作致動變量，添加基于近似數(shù)學關(guān)系的前饋分量。


將結(jié)合附圖更詳細地解釋本發(fā)明，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的兩級放大器的簡化圖；圖2是示出本發(fā)明的第一實施例的框圖；圖3是示出經(jīng)過修改的實施例控制電路的框圖；圖4是示出控制方法的框圖；圖5是示出分束因子控制的流程圖；圖6是示出泵浦功率和分束因子之間的關(guān)系的示圖；圖7是示出輸出功率和泵浦功率之間的控制性能的示圖；圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的典型光學放大器和放大器的噪聲指數(shù)NF的示圖；以及圖9是示出具有前饋控制的本發(fā)明的實施例的示圖。
具體實施例方式示1示出體現(xiàn)本發(fā)明原理的光學放大器的說明性裝置。該光學放大器具有包 括被標為EDFl，EDF2的摻鉺光纖4和6的兩個放大級Al和A2。第一放大級Al包含用于將第一泵浦信號Sl插入到光纖4中的第一耦合器3，并 且第二放大級A2包含用于將第二泵浦信號S2插入到光纖6中的第二耦合器5。泵浦光源 (激光器)11生成初級(primary)泵浦信號SPUMP，其被饋送到可調(diào)諧分束器10，從而將所生 成的泵浦信號Spump分成第一泵浦信號Sl和第二泵浦信號S2，根據(jù)分束因子α，它們分別具 有功率級 Pl = α · Ppump, Pprap 和 Ρ2 = (1- α ) · PpuMF。在大多數(shù)WDM信號的情況下，在放大器的輸入端1處接收到輸入信號Sin，并且在 該輸入信號Sin在輸出端13處被輸出為經(jīng)過放大的輸出信號Stm之前通過第一分束器2、第 一隔離器II、第一放大級Al、第二隔離器12、第二放大級A2、第三隔離器13和第二耦合器 7。串聯(lián)連接還可以包括濾波器、衰減器和其他附加元件。輸出功率Pott或放大器增益被控制單元12控制，其從分別連接到第一和第二分束 器2和7的第一光電轉(zhuǎn)換器8和第二光電轉(zhuǎn)換器9接收代表輸入功率Pin和輸出功率Pott 的監(jiān)控信號。
控制單元12輸出控制信號pc和α c,確定初級泵浦信號Spump的總泵浦功率P· 和分束因子α (圖4和圖5)。分束器10根據(jù)所述分束因子將初級泵浦信號Potp分成第一 和第二泵浦信號Si、S2。隨后將解釋本發(fā)明的控制方法。圖2示出該放大器裝置的簡化框圖。在大多數(shù)操作模式中不需要監(jiān)控輸入功率， 例如對于處于恒定輸出功率的操作而言。該簡化的機構(gòu)被用于本發(fā)明下面的解釋。在這種 情況下，控制單元將輸出功率Pot與內(nèi)部或外部參考值Ptak(在圖7中TAR-目標)相比較。圖3示出控制單元的更多細節(jié)。該控制單元12被分成三個功能部分，它們被稱為 第一控制單元121、第二控制單元122和第三控制單元123。為了更好地理解本發(fā)明，看一看2級放大器的基本功能會有幫助。光纖放大器的 末級通常以飽和狀況(saturated regime)操作。因此，輸出功率Pqut是進入第二EDF線圈6 的第二泵浦功率P2(圖5)的函數(shù)。因此，由第一控制單元121來計算單個對應“初級致動變 量”p2(控制變量)，其具有傳統(tǒng)控制器的功能并且可以被實現(xiàn)為模擬或數(shù)字電路(CONTROL S2指示得到第一致動變量p2以控制第二泵浦信號S2)。第二控制單元122的兩個次級致動變量確定初級泵浦信號Sotp的總泵浦功率 Ppump的分束因子α和對應的變量P?！按渭壷聞幼兞俊盤和α (α用于變量并且用于分束因 子)二者確定第一和第二泵浦信號Si、S2的功率并且被饋送到第三控制單元123。第三控制單元123將次級致動變量P、α轉(zhuǎn)換成物理控制信號pc和α C。通過僅使用前饋控制，和所包括的不同控制方法一起應用所描述的特征。在這種 情況下，參考圖1，僅輸入信號Pin被用來計算初級致動變量。圖4中示出的流程圖可以說明控制單元如何工作。在控制過程的開始(START)之 后，測量輸出功率Pot(在另一個未示出的實施例中測量增益和/或輸入功率)。第二步驟 是將參考信號Ptak與輸出功率P-相比較，并且然后，在第三步驟中，根據(jù)比較結(jié)果Δρ = Ptae-Pout來確定控制第二泵浦功率Ρ2的初級致動變量ρ2以及由此的輸出功率Ptm (相同的 參考信號例如Pot被用于信號以及它們的所得到的監(jiān)控信號)。第四步驟是優(yōu)化分束因子 α (如果還沒有完成的話)和總泵浦功率。因此，次級致動(控制)變量P，α被計算以確 定總泵浦功率Ppump (圖5、圖6)和分束因子α。下一步驟是將這些變量轉(zhuǎn)換成物理信號pc 和α c,以調(diào)整泵浦光源11的總泵浦功率Ppump和可調(diào)諧分束器10的分束因子α。該控制 方法是本發(fā)明的關(guān)鍵部分。將結(jié)合示5來詳細解釋本發(fā)明的控制方法。該示圖中的實線示出第二泵浦信 號S2的第二泵浦功率Ρ2以及總泵浦功率Ppump之間的關(guān)系。兩個值被標準化。虛線示出第 二泵浦功率Ρ2和變量分束因子α之間的關(guān)系。可以根據(jù)總泵浦信號Ppump或第二泵浦信號 S2的功率和分束因子α來計算注入到第一放大級ASl中的第一泵浦信號Pl的功率。為了減少放大器噪聲，應該將大部分總泵浦功率Ppihp饋送到第一放大級中。在示 例圖5中的最大分束因子CImax是0.8。在真實放大器中，CImax應該是大約0.9或更多。如 果輸出信號Stm的功率Pot低，則大多數(shù)總泵浦能量Ppmp(在該示例中為80% )和恒定最大 分束因子α mx—起被注入到第一放大級Al中。如果必須的輸出功率Pot增加，則第二泵浦 信號S2的第二泵浦功率P2也必須增加，直到達到最大總泵浦能量Ppmx(Ppump/Ppmax = 1)為 止。分束因子α max保持恒定并且總泵浦功率的僅P2 = Ppump(I-CImx) =20%被插入到第二 級，仍有80%被插入到第一級。
為了進一步增加輸出功率Pott，必須將更多第二泵浦功率P2注入到第二放大級A2 中并且因此較少的能量被注入到第一放大級中必須減小分束因子。分束因子可以減少到 最小值α ΙΝ(在該示例中為0. 2)。最大總泵浦功率保持恒定(水平實線)，同時第二泵浦 功率Ρ2根據(jù)(l-α)增加。在示圖中，在Ρ2/Ρρμαχ = 0.8處的χ軸上指出最大功率Ρ2μχ。當 初級泵浦信號Potp已達到其最大功率Ppmax時，分束因子的變化范圍Δ α = CImax-CImin被用 來改變輸出功率P·。這將在圖6中示出?？紤]到公差和所應用的控制方法，應該選擇最大 總泵浦功率Ppump,其比可能的最大總泵浦功率更低。然后，快速泵浦功率控制可以與較慢的 分束因子優(yōu)化相結(jié)合。示6中的實線示出分別在總泵浦功率Ρρμρ、分束因子α和放大器的輸出功率 Pqut之間的關(guān)系。點劃線示出在χ軸上標記的分束因子α和輸出功率Pott之間的關(guān)系。對于從0到？<^的低輸出功率POTT，根據(jù)實線f(P)來以最大分束因子αΜχ = 0.8 操作分束器。對于小于Potk的輸出功率，分束因子保持α ΜΧ，同時輸出功率與泵浦功率Potp 成比例增加，直到達到最大總泵浦功率Ppmax和相關(guān)聯(lián)的輸出功率Pottk為止。當達到最大總泵浦功率Ppmax，并且輸出功率仍必須增加時，則必須減小分束因子 α。垂直特性線f (α)示出作為分束因子α的函數(shù)的輸出功率，而總泵浦功率Ppmax保持恒 定。在示圖的右側(cè)上的垂直軸上另外標記分束因子。當分束因子達到其最小值α ΜΙΝ并且第 二泵浦功率Ρ2也達到其最大值Ρ2μχ時，輸出功率Pot與第二泵浦信號S2的第二泵浦功率 Ρ2近似成比例，并且根據(jù)Ppmax(I-CI)增加到Pra胃。根據(jù)本發(fā)明，僅實線用于操作放大器。 虛線僅示出其他固定分束參數(shù)α 2，CImin的關(guān)系。開始控制過程，應該確保該系統(tǒng)沿著這些特性實線操作。通過突然改變輸入信號 以及因為控制性能，可以達到非最佳操作點0Ρ，其中Ppump〈P-且α < αΜΧ。于是可以通 過增加α和Ppmp來實現(xiàn)實線。仍被簡化的流程7以用于正常操作的更詳細的方式示出方法步驟。除了該流 程圖之外，其他流程圖可以導致相同的結(jié)果。如已從流程4中知道的那樣，在開始或從 其他信號得到之后，在第一步驟中測量輸出功率Ρ·，并且在第二步驟中與參考值Ptak相比 較。將結(jié)果Δ ρ饋送到控制器。在基本配置中，它被添加到以前的致動變量ρ2并且產(chǎn) 生確定第二泵浦功率Ρ2的新致動變量ρ2。然后，檢查總泵浦功率是否等于最大總可用泵浦 功率ΡΡΜΑΧ。根據(jù)該結(jié)果，調(diào)整泵浦信號或分束因子。本發(fā)明的更增強的實施例使用用于計算致動變量ρ2的高級方法并且還使用所 計算的值來確定次級變量。例如，將總泵浦功率參考值Ppmax與所計算的泵浦功率值Ρ2/ (I-aMAX)相比較(對應于比較Ppmax* Ρ2/(I-CImax)，這將在下面的描述中使用)。如果所計算的最大總泵浦功率ρ2/ (1-α mx)小于最大泵浦功率Ppmax,則致動變量 Ρ2 (第二泵浦功率Ρ2)的變化僅導致所發(fā)射的泵浦功率Potp的變化，而分束因子保持常數(shù)
Q MAX0如果(所計算)的總泵浦功率ρ2/(l-α·)高于最大泵浦功率Ppmax (分別是，對應 的值p2/(I-CImax)，Ppmax),則分束因子α被調(diào)整，同時總泵浦功率Ppmax保持在其最大值處。 僅一對次級致動變量P，α ΜΧ或Pmax，α被饋送到轉(zhuǎn)換“單元”，被轉(zhuǎn)換成控制信號pc和α C， 并且被饋送到放大器。
換句話說，如果初級泵浦信號Spump的可用最大總泵浦功率Ppmax足以在特性線 f (P2)上設(shè)置目標操作點，則增強實施例根據(jù)第一致動變量p2來調(diào)整初級泵浦信號Sotp的 總泵浦功率Ppump,同時保持最大分束因子α max'并且如果初級泵浦信號Spmp的可用最大總泵 浦功率Ppmax不足以在特性線f (P2)上設(shè)置目標操作點，則根據(jù)所述第一致動變量p2調(diào)整可 調(diào)諧分束器10的分束因子α。在這種情況下，目標操作點位于特性線f(a )上。圖8示出與現(xiàn)有技術(shù)放大器比較的根據(jù)本發(fā)明的機構(gòu)的典型噪聲指數(shù)NF。當然， 每個配置可以被設(shè)計成實現(xiàn)對于特定增益值的相同最優(yōu)噪聲性能。但是在這種情況下，對 于其他操作點來說，現(xiàn)有技術(shù)的性能將更嚴重地降級。用作一個示例，對于給定的放大器要求集合(增益范圍、泵浦功率級、輸出功率 級)，相對于基于標準現(xiàn)有技術(shù)的普通架構(gòu)來說，對于本發(fā)明的機構(gòu)，報告了在低通道數(shù)處 高達大約0. 5dB的噪聲指數(shù)的改進，并且與包括泵浦線中的EDF的設(shè)計相比有大約0. 25dB 的改進。此外，當應用本發(fā)明的機構(gòu)時，最大輸出功率的變化要更高得多。為了提供對改進的寬泛概述，必須考慮了放大器相對于可實現(xiàn)的噪聲指數(shù)的整個 操作范圍。在低增益值處，根據(jù)輸出功率的值，噪聲指數(shù)降低可以比0.5dB更高，并且通過 增加增益而減少。對于超過20dB的增益等級，改進大約是0. 2dB。圖9示出本發(fā)明的另一個實施例，其具有面對(face)放大器輸入端處的瞬態(tài)事件 的附加前饋分量。前饋控制信號ff由前饋單元124得到，被饋送到加法器125 (或乘法器) 并且與正在進行的致動變量p2相結(jié)合。參考標記1 放大器輸入端2 第一分束器3耦合器4 EDF-摻鉺光纖5第二耦合器6第二 EDF7第二分束器8第一光電轉(zhuǎn)換器9第二光電轉(zhuǎn)換器10 可調(diào)諧/可變分束器11 泵浦光源/激光器12 控制單元SIN 輸入信號Al 第一放大級A2 第二放大級EDF 摻鉺光纖11-13 隔離器Sout 輸出信號Pout 輸出功率Spump初級泵浦信號0085]Sl第一泵浦信號0086]S2第二泵浦信號0087]α分束因子0088]pc電Ppump控制信號0089]α c電α控制信號0090]121第一控制塊0091]122第二控制塊0092]123第三控制塊0093]ρ2第一致動變量確定P20094]P次級致動變量確定Ppump0095]α次級致動變量確定分束因子0096]ρ rpump(初級泵浦光源的)總泵浦功率0097]P rpmax最大總泵浦功率0098]q max最大分束因子0099]α u min最小分束因子0100]Ρ2(S2的)第二泵浦功率0101]Δ αα的變化范圍0102]ρ routka mx的最大Pout0103]P γcutmaxSout的最大輸出功率0104]Ρ2καχ最大第二泵浦功率0105]m對于α = α Μχ的特性線0106]f(a)對于Ppump = P薩的特性線0107]α ' α固定的分束因子0108]OP操作點0109]p pmx最大總泵浦功率參考值0110]Pmax最大次級致動變量P0111]ρ2/(1-α)所計算的總泵浦功率值0112]NF噪聲指數(shù)0113]124前饋單元0114]ff前饋分量
權(quán)利要求
一種用于控制由單個泵浦光源(11)抽運的具有第一放大級(A1)和第二放大級(A2)的光纖放大器的方法，所述單個泵浦光源(11)生成初級泵浦信號(PPUMP)，根據(jù)分別抽運第一放大級(A1)和第二放大級(A2)的分束因子(α)將所述初級泵浦信號(PPUMP)分束成第一泵浦信號(S1)和第二泵浦信號(S2)，包括步驟確定用于控制第二泵浦信號(S2)的第二泵浦功率(P2)以及由此放大器的輸出功率(POUT)的初級致動變量(p2)；如果初級泵浦信號(SPUMP)的總泵浦功率(PPUMP)小于所述初級泵浦信號(SPUMP)的可用最大總泵浦功率(PPMAX)，則根據(jù)初級致動變量(p2)來調(diào)整初級泵浦信號(SPUMP)的總泵浦功率(PPUMP)，同時保持最大分束因子(αMAX)；以及如果所述總泵浦功率(PPUMP)等于所述初級泵浦信號(SPUMP)的最大總泵浦功率(PPMAX)，則根據(jù)所述初級致動變量(p2)來調(diào)整可調(diào)諧分束器(10)的分束因子(α)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，包括步驟根據(jù)確定初級泵浦信號(Spmp)的泵浦功率(Ppump)和分束因子(α)的所述初級致動變 量(ρ2)來計算次級致動變量(ρ，α)；將這些次級致動變量(P，α)轉(zhuǎn)換成電控制信號(pc，ac)；以及 根據(jù)所述控制信號(pc，α c)來調(diào)整泵浦光源(11)的總泵浦功率(Ppump)和可調(diào)諧分 束器(10)的分束因子(α)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，包括下述步驟 確定放大器輸出信號(Squt)的輸出功率(Pqut)；將參考值(Ptak)與輸出功率(Ptm)相比較；根據(jù)參考值(Ptak)和輸出功率(Pqut)的差值(Δρ = Ptae-Pout)來生成初級致動變量(Ρ2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，包括下述步驟將最大泵浦功率(Ppmax)與當前泵浦功率(Potp)相比較，或者 將總泵浦功率參考值(Ppmax)與所計算的總泵浦功率值(ρ2/(1-α))相比較；以及 根據(jù)泵浦功率參考值(Pmax)和所計算的泵浦功率參考值(ρ2/(1-α))的比較結(jié)果來生 成次級致動變量(pc，α c)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，包括步驟將從輸入信號(Sin)得到的前向控制分量(ff)與確定輸出信號(Sott)的輸出功率(Pott) 的初級致動變量(p2)相結(jié)合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法，包括步驟檢查總泵浦功率(Potp)是否小于最大泵浦功率(Ppmax)以及分束因子(α)是否小于最 大分束因子(αΜΧ)；以及在兩種情況都滿足的情況下，增加總泵浦功率(Ppump)和分束因子(α )直到獲得特性控 制線(f(P),f(a))為止。
7.一種具有至少兩個放大級(AS1，AS2)的光學放大器，其包含生成初級泵浦信號 (Spump)的單個泵浦光源(11)、將所述初級泵浦信號(Spump)分成饋送到第一和第二放大級 (ASl, AS2)的第一泵浦信號(Si)和第二泵浦信號(S2)的分束器(10)、以及監(jiān)控放大器的 輸出功率(Pot)并控制初級泵浦信號(Spmp)的控制單元，其特征在于， 可調(diào)諧分束器(10)，具有可變的分束因子(α)；以及 修改的控制電路(12)，被設(shè)計成確定用于控制第二泵浦信號(S2)的第二泵浦功率(Ρ2)以及由此放大器的輸出功率 (Pout)的初級致動變量(Ρ2)；如果初級泵浦信號(Spmp)的總泵浦功率(Ppmp)小于所述初級泵浦信號(Sotp)的最大 總泵浦功率(Ppmax)，則根據(jù)所述初級致動變量(Ρ2)來調(diào)整初級泵浦信號(Spump)的總泵浦功 率(Potp)，同時保持最大分束因子(αΜΧ)；以及如果所述總泵浦功率(Ppump)等于所述初級泵浦信號(Spump)的最大總泵浦功率(Ppmax)， 則根據(jù)所述初級致動變量(Ρ2)來調(diào)整可調(diào)諧分束器(10)的分束因子(α)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學放大器，其特征在于， 所述修改的控制單元(12)被設(shè)計成根據(jù)確定初級泵浦信號(Spmp)的泵浦功率(Ppump)和分束因子(α)的所述初級致動變 量(ρ2)來計算次級致動變量(ρ，α)；將這些次級致動變量(P，α)轉(zhuǎn)換成電控制信號(pc，ac)；以及 根據(jù)所述控制信號(pc，α c)來調(diào)整泵浦光源(11)的總泵浦功率(Ppump)和可調(diào)諧分 束器(10)的分束因子(α)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光學放大器，其特征在于， 所述修改的控制單元(12)被設(shè)計成確定放大器的輸出功率(Pqut)； 將參考值(Ptak)與輸出功率(Ptm)相比較；根據(jù)參考值(Ptak)和輸出功率(Pqut)的差值(Δρ = Ptae-Pout)來生成初級致動變量(Ρ2)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的方法，其特征在于， 所述修改的控制單元(12)被設(shè)計成將最大泵浦功率(Ppumpmax)與泵浦功率(Ppump)相比較，或者將總泵浦功率參考值(Ppmax)與所計算的總泵浦功率值(ρ2/(1-α))相比較；以及根據(jù)比較結(jié)果來生成次級致動變量(pc，α c)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-10之一所述的光學放大器，其特征在于，前饋單元(124)，經(jīng)由第一分束器(2)和第一光電轉(zhuǎn)換器(8)連接到放大器的輸入端 (1)，監(jiān)控輸入信號(Sin)并根據(jù)輸入信號(Sin)的功率變化生成前饋分量(ff)并且將所述 前饋分量(ff)饋送給控制單元(12)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-11之一所述的光學放大器，其中 將放大器的無源部分集成到平面光波光路芯片上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于操作由單個泵浦光源(11)抽運的具有第一放大級(A1)和第二放大級(A2)的放大器的方法，根據(jù)分別抽運第一放大級(A1)和第二放大級(A2)的可變分束因子(α)將所述初級泵浦信號(PPUMP)分束成第一泵浦信號(S1)和第二泵浦信號(S2)。改變分束因子(α)以實現(xiàn)優(yōu)化的噪聲指數(shù)。
文檔編號H01S3/067GK101971531SQ200980108742
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者D·塞蒂, L·拉普 申請人:諾基亞西門子通信公司