一种半导体光放大器工作控制方法及系统与流程

技术领域

本发明涉及光网络的半导体光放大器技术领域，特别是涉及一种半导体光放大器工作控制方法及系统。

背景技术：

随着高清视频和高速数据业务的迅速发展，网络运营商、数据中心等企业对网络流量的需求迅猛增加。目前40Gbit/s/100Gbit/s系统已经逐步进入规模化商用阶段，其光接口性能完全符合高速要求，并且传输距离能达到数十公里。

通信技术的迅捷发展，已然使光网络成为信息社会的主要通信网络。在此过程中，传统的静态光网络也悄然演进为动态光网络。对于新一代光网络中不断涌现的对于动态特性的新要求，需要业界在相关技术上提供强有力的支撑，以构建更快速、更稳定、更可靠的网络。

半导体光放大器（SOA），作为动态光网络中的组成部分之一，也必然需要适应这种新的要求。

在已知技术中，就半导体光放大器本身而言，对输入光光功率范围没有限制，对输入光波长范围也没有限制。但这2个方面均会直接影响SOA放大性能。就输入光光功率范围而言，半导体光放大器是电流驱动的，当半导体光放大器采用恒功率输出模式时，对于输入光恒定时，则半导体光放大器的工作电流将随着输入光的变化而变化，这样半导体光放大器的噪声指数NF及信号增益GAIN均会动态变化，而半导体光放大器在不同的工作电流时，其工作性能是不一样的，为了保证半导体光放大器工作在最佳性能状态，必须对半导体光放大器进行控制或通过外围设备对半导体光放大器进行控制。

因此，在现有的解决方案中，不能保证半导体光放大器工作于最佳性能状态。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于对半导体光放大器输入光进行识别，进而进行相应控制的提升半导体光放大器工作性能的技术方案。

本发明所采用的技术方案提供一种半导体光放大器工作控制方法，半导体光放大器4设置于用于传输数据业务信号光的高速数据业务发射机1和用于接收数据业务信号光的数据业务输出端口6之间，设置可调衰减器2、第一窄带带通滤波器3和第二窄带带通滤波器5，所述高速数据业务发射机1的输出端连接可调衰减器2的信号光输入端21，所述可调衰减器2的信号光输出端22连接第一窄带带通滤波器3的信号光输入端31，所述第一窄带带通滤波器3的信号光输出端32连接半导体光放大器4的信号光输入端41，所述半导体光放大器4的信号光输出端42连接第二窄带带通滤波器5的信号光输入端51，所述第二窄带带通滤波器5的信号光输出端52连接数据业务输出端口6；

根据半导体放大器4反馈数据中的信号光输入端41值的大小，可调衰减器2做闭环控制，当信号光输入端41的值大于所要求的值时，可调衰减器2的衰减值增加；当信号光输入端41的值小于所要求的值时，可调衰减器2的衰减值减少；当可调衰减器2的衰减值减小到最小也不能满足要求时，将可调衰减器2的衰减值保持在最小；当信号光输入端41的值等于所要求的值时，可调衰减器2的衰减值不变。

而且，所述的数据业务信号光的速率为40Gbit/s或100Gbit/s或400Gbit/s；当所述的数据业务信号光的速率为40Gbit/s时，传输的信号光为4路10Gbit/s的不同波长信号光；当所述的数据业务信号光的速率为100Gbit/s时，传输的信号光为4路25Gbit/s的不同波长信号光或10路10Gbit/s的不同波长信号光；当所述的数据业务信号光的速率为400Gbit/s时，传输的信号光为4路100Gbit/s的不同波长信号光或2路200Gbit/s的不同波长信号光。

而且，所述的数据业务信号光的波长范围为1270nm～1330nm或1529nm～1560nm。

本发明还提供实现以上方法的一种半导体光放大器工作控制系统。

一种半导体光放大器工作控制系统，包括用于传输数据业务信号光的高速数据业务发射机1、可调衰减器2、第一窄带带通滤波器3、半导体光放大器4、第二窄带带通滤波器5和用于接收数据业务信号光的数据业务输出端口6，所述高速数据业务发射机1的输出端连接可调衰减器2的信号光输入端21，所述可调衰减器2的信号光输出端22连接第一窄带带通滤波器3的信号光输入端31，所述第一窄带带通滤波器3的信号光输出端32连接半导体光放大器4的信号光输入端41，所述半导体光放大器4的信号光输出端42连接第二窄带带通滤波器5的信号光输入端51，所述第二窄带带通滤波器5的信号光输出端52连接数据业务输出端口6。

而且，设置第一隔离器9和第二隔离器10、第一耦合器7和第二耦合器11、第一光电探测二极管8和第二光电探测二极管12、第一分析模块13和第二分析模块14；

窄带带通滤波器3的信号光输出端32连接第一耦合器7的输入端71，第一耦合器7的输出端72连接第一隔离器9的输入端91，第一隔离器9的输出端92连接半导体光放大器4的信号光输入端41；半导体光放大器4的信号光输出端42连接第二隔离器10的输入端101，第二隔离器10的输出端102连接第二耦合器11的输入端111，第二耦合器11的输出端113连接第二窄带带通滤波器5的信号光输入端51；第一耦合器7的耦合端73连接第一光电探测二极管8的输入端81，第一光电探测二极管8连接进第一分析模块13；第二耦合器11的耦合端113连接第二光电探测二极管12的输入端121，第二光电探测二极管12的连接进第二分析模块14。

本发明所采用的技术方案是半导体光放大器工作控制方法及系统，可以在现有的硬件水平下对控制系统进行改进，极大的提高对光强变化的捕捉和预测，并结合在不同工作状态下，使用不同的控制方式，确定控制半导体光放大器的工作电流值，实现最佳工作性能状态。提升半导体光放大器的工作性能，有效的抑制光纤放大器的瞬态效应及各种恶劣噪声的影响。本发明具有如下特点：

1、通过增加可调衰减器，实现了广大输入动态范围内的稳定接收灵敏度特性。

2、通过增加窄带带通滤波器，滤掉了半导体光放大器的输入光及输出光中的带外噪声。有利于半导体光放大器的能量转换集中于有效带宽范围内，从而提高半导体光放大器的工作性能。

3、控制实现简单，性能稳定可靠，具有较好的自适应性及收敛性。

本发明能够提供更快速、更稳定、更可靠的光网络，具有重要的市场价值。

附图说明

图1是本发明实施例的原理示意图。

图2是本发明实施例的具体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明技术方案做出详细说明。

参见图1，本发明实施例提供的一种半导体光放大器工作控制系统，包括用于传输数据业务信号光的高速数据业务发射机1和用于接收数据业务信号光的数据业务输出端口6，半导体光放大器4设置于高速数据业务发射机1和数据业务输出端口6之间，本发明实施例提出设置可调衰减器2、第一窄带带通滤波器3、和第二窄带带通滤波器5，所述的高速数据业务发射机1的输出端连接可调衰减器2的信号光输入端21，所述可调衰减器2的信号光输出端22连接第一窄带带通滤波器3的信号光输入端31，所述第一窄带带通滤波器3的信号光输出端32连接半导体光放大器4的信号光输入端41，所述半导体光放大器4的信号光输出端42连接第二窄带带通滤波器5的信号光输入端51，所述第二窄带带通滤波器5的信号光输出端52连接高速数据业务输出端口6。

所述的可调衰减器2用于调节窄带带通滤波器的输入光功率值。所述的可调衰减器2采用MEMS（微机电系统）芯片所做的可调衰减器VOA或具有相同可调衰减功能的其他类型可调衰减器。

所述的第一窄带带通滤波器3用于滤掉输入到半导体光放大器的带外噪声。

所述的第二窄带带通滤波器5用于滤掉半导体光放大器的输出的带外噪声。

所述的第一窄带带通滤波器3和第二窄带带通滤波器5采用滤波片所做的滤波器、或采用其他工艺或材料制作的滤波器、或具有相同或类似滤波功能的其他滤波器。

所述的数据业务信号光的速率为40Gbit/s或100Gbit/s或400Gbit/s；当所述的数据业务信号光的速率为40Gbit/s时，传输的信号光为4路10Gbit/s的不同波长信号光；当所述的数据业务信号光的速率为100Gbit/s时，传输的信号光为4路25Gbit/s的不同波长信号光或10路10Gbit/s的不同波长信号光；当所述的数据业务信号光的速率为400Gbit/s时，传输的信号光为4路100Gbit/s的不同波长信号光或2路200Gbit/s的不同波长信号光。

所述的数据业务信号光的波长范围为1270nm～1330nm或1529nm～1560nm。

具体实施时，所述的第一窄带带通滤波器3和第二窄带带通滤波器5可根据数据业务信号光的波长范围设置。

所述的半导体光放大器4在系统应用时，输入信号光在半导体光放大器4工作电流下工作在线性区内。

进一步地，本实施例所述的半导体光放大器4工作在最佳工作电流状态下，即噪声指数NF、信号增益GAIN处于最佳状态，为此，所述的半导体光放大器4的信号光输入端41和输出端42均有信号光功率监控。具体实施时本领域技术人员可预先针对信号光输入端41设置一个预定的要求值，可根据噪声指数NF、信号增益GAIN设置经验值。

实施例中半导体光放大器工作控制方法的工作过程具体如下：半导体光放大器输入信号光进入可调衰减器2，可调衰减器2对输入信号光进行调节，可调衰减器2的输出光进入窄带带通滤波器3，滤掉所要求的信号光的带外噪声，减少带外部分的噪声-噪声的拍频噪声，窄带带通滤波器3的输出信号光进入半导体光放大器4，半导体光放大器4的输出光进入窄带带通滤波器5，可滤掉半导体光放大器产生的带外ASE（放大器自发辐射）噪声，则窄带带通滤波器5的输出光为数据业务输出端口，即数据业务从窄带带通滤波器5的输出端口52输出。根据半导体光放大器4反馈数据中的信号光输入端41的值的大小（即信号光输入大小），可调衰减器2做闭环控制，当信号光输入端41的值大于所要求的值时，可调衰减器2的衰减值增加；当信号光输入端41的值小于所要求的值时，可调衰减器2的衰减值减少，当可调衰减器2的衰减值减小到最小也不能满足要求时，将可调衰减器2的衰减值保持在最小；当信号光输入端41的值等于所要求的值时，可调衰减器2的衰减值不变。其功能是实现输入到半导体光放大器的光功率保证在要求值，从而实现半导体光放大器在最佳工作性能状态。具体实施时，本领域技术人员可自行预设可调衰减器2的衰减值增加或减少的实现方式，例如采用预设的步长进行逐步调整。

参见图2，对于半导体光放大器部分，其输入和输出部分均设置隔离器，耦合器及光电探测二极管。为实现信号光功率监控，本发明实施例进一步设置第一隔离器9和第二隔离器10、第一耦合器7和第二耦合器11、第一光电探测二极管8和第二光电探测二极管12、第一分析模块13和第二分析模块14。具体实施时，第一分析模块13和第二分析模块14可包括AD转换及用于执行分析的MCU（微控制单元）。

窄带带通滤波器3的信号光输出端32连接第一耦合器7的输入端71，第一耦合器7的输出端72连接第一隔离器9的输入端91，第一隔离器9的输出端92连接半导体光放大器4的信号光输入端41；半导体光放大器4的信号光输出端42连接第二隔离器10的输入端101，第二隔离器10的输出端102连接第二耦合器11的输入端111，第二耦合器11的输出端113连接第二窄带带通滤波器5的信号光输入端51。第一耦合器7的耦合端73连接第一光电探测二极管8的输入端81，第一光电探测二极管8连接进第一分析模块13；第二耦合器11的耦合端113连接第二光电探测二极管12的输入端121，第二光电探测二极管12的连接进第二分析模块14。第一分析模块13可以获取信号光输入端41的值，第二分析模块14可以获取信号光输出端52的值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。