可调光学放大器和用于调节光学放大器的方法

文档序号:7641452阅读:289来源:国知局
专利名称:可调光学放大器和用于调节光学放大器的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的可调光学放大器,和根据权利要求9的前序部分的用于调节光学放大器的方法。
背景技术
在具有很大作用范围的光传输网络中,为了放大信号通常采用光纤 放大器,其放大纤维被掺入来自稀土元素族的离子。在商业上通常采用 掺入了铒的光纤放大器(EDFA)。这样的EDFA除了用于输入数据信号的 输入端之外还具有光泵源(Pumpquelle),如激光二极管,其输出信号 被耦合到用铒掺杂的光纤中。被引入掺杂的光纤中的光数据信号通过光 子的激励发射得到放大。通常EDFA由多个放大级组成。下面将恰好包 含一个连贯的掺入了铒的光纤的EDFA部分称为放大级,该光纤设置在 无源部件之间。下面考察分为多个放大器组的放大器,其中放大器组可 以由一个放大级或多个放大级组成。
为了利用光传输纤维的容量,在通常借助波长调制技术(英语 wavelength division multiplexing,简称WDM)组成的单个传输信道 中传输数据信号。目前借助WDM技术可以用最多80个信道以最大 40Gbit/s的数据率传输WDM信号。信道的数量根据传输系统的负载和传 输能力而不同。如果传输系统中的信道接通或关闭或者在分叉位置耦合 进或耦合出,则会在传输系统中导致总信号功率的跳跃式改变。该跳跃 式改变可能导致位错误并导致光接收器的损坏,因为光接收器只能在有 限的输入功率范围内正确工作。
如果在光学放大器的输入端出现信号功率的这种跳跃式改变,则该 放大器的泵功率必须与输入信号的功率波动快速匹配,以避免在未参与 开关过程的信道的功率中出现大的跳跃式改变。光学放大器的输出功率 取决于其增益。放大器增益除了材料参数之外还由泵波长和泵功率确 定。此外,放大器增益在达到最大可能的输出功率时(饱和)由输入功 率确定。如果该增益保持恒定,则未参与开关过程的信道的功率不会改变,因为这些信道总是被放大相同的程度。因此在设计光纤放大器时, 即使在放大器输入端上出现大的功率跃变也要达到尽可能恒定的放大器增益总是很重要的。这将借助增益调节来实现。增益调节通常是输出 功率调节+及结合从输入信号导出的放大信号作为阔值。在现有技术中 公开了很i种用于调节放大器增益或放大器输出功率的方法.大多数采 用增加了控制的调节装置,该控制是所谓的前馈控制。在调节电路和前 馈控制链中,光泵形成调节元件,泵功率因此相当于调节参数.
在光学放大器的整个装置中,可以避免信号延迟。在信号放大时,尤其是在EDFA中仅通过光纤中的飞行时间(Laufzeit)就会导致光信 号的延迟。该延迟接近O. 3到0. 6jis。此外还通过放大的物理过程引起 延迟。在使用980nm的泵源时,掺杂元素铒的电子在抽运过程(Pumpvorgang)中首先提高到较高的笫 一原子能水平,在该电子在发 射光子的条件下回到原子基本水平之前,从该第一原子能水平开始该电 子在非辐射的过渡中才松弛到亚稳的中间水平。除了光信号的延迟之 外,在调节装置内部还因为调节装置的各个组件而产生电信号的言辞。 这种延迟例如包括在采集输入和输出信号以及对输入和输出信号进行 光电转换过程中的延迟,在泵装置的激励器中的延迟,在可以模拟或数 字地进行的信号处理中的延迟。所有这些因素都对调节性能产生了负面 影响,也就是说调节装置的动态特性没有产生最佳的系统响应。从而在 调节装置的启动时间期间会产生放大器增益的不期望的瞬时现象,该瞬 时现象以放大器的输出功率的过冲和下冲形式改变,以及以不期望的增 益改变的过冲和下冲形式改变。
如果先后连接多个一级放大器用于达到更大的作用范围,就会形成 放大器级联。在这种情况下,可能在放大器的输出功率中增加过冲和下 冲。单个放大器的增益的小偏差会导致放大器级联的输出增益的巨大偏 差。此外,上述光和电信号延迟增加了精确调节放大器级联的输出端上 的放大器增益的难度。如果在各个放大器级之间接入补偿离差的光纤(dispersion compensating fibers, 简称为DCF ), 则由于信号的飞 行时间会出现数量级为100μs的恼人的光信号延迟。
申请号为102004052883.7的德国专利申请公开了 一种用于补偿多 级光学放大器的增益波动的解决方案。在输入功率发生功率跃变时,第 一放大器级的泵功率得到匹配,该泵功率确定预计在后面的第二放大器上出现的输入功率的变化,并依据该变化计算出第二泵装置的新的泵功 率。在此,在第二放大器级的输入端出现功率跃变之前的预定提前时间 开始时调节出新的泵功率。该解决方案的缺点在于,该调节的作用被提 前使用,由此产生的非常小的增益偏差会在放大器级中产生不利影响。 此外,提前时间取决于放大器级的输入端和输出端上的光功率比例以及 取决于调节器的设置。调节器性能在这些前提条件下很难得到优化,

发明内容
本发明要解决的技术问题是,提供一种具有多个放大器级或放大器 组的光学放大器,该放大器具有尽可能优化的调节特性,使得光学放大 器的输出信号中的功率瞬时现象尤其是在输入功率的跳跃式改变之后 被尽可能地减小。此外还提供一种调节光学放大器的相应方法。
在装置方面的技术问题通过权利要求1的特征解决,在方法技术方
面的技术问题通过权利要求9的特征解决。本发明的其它实施方式是从 属权利要求的内容。
本发明的一个主要思想是,对于具有至少两个串联连接的放大器组 的光学放大器,通过在各个放大器组的调节装置之间加入附加的控制链 来改善该光学放大器的前馈控制。由此抵消了通过在第一放大器组的调 节装置中固有的延迟形成的错误。本发明的控制链与第一放大器组的调 节装置接收相同的输入信号。该控制链具有串联电路,该串联电路优选 包括高通滤波器、延迟和信号成型单元,以及前馈单元。高通滤波器的 边界频率大致等于第一放大器组的边界频率。在延迟和信号成型单元中 形成控制信号,该控制信号模拟第一组的调节信号的时间错误。在延迟 和信号成型单元中,该控制信号与该信号的在时间上延迟的副本叠加, 其中延迟持续时间等于第一放大器组的调节装置的延迟持续时间。接着 在前馈单元中,为第二调节装置的调节信号产生幅度匹配的校正信号。 通过这种方式优化控制和调节过程的动态性能。优选对第二放大器组的 泵功率实现最佳的设置,由此导致光学放大器输出端上的瞬时现象得到 抑制。泵功率的最佳设置在此意思是,光学信号的功率的跳跃式变化以 及相应匹配的泵功率信号在同一时刻到达放大器的这样一个位置,即在 该位置处泵信号耦合到传输光纤中。通过本发明的控制链,整个调节装 置的动态性能与该时刻协调一致。
本发明的其它优点在从属权利要求中给出。


下面借助附图详细描述本发明。
图1示出连接了调节装置的放大器组的结构框图,
图2示出具有两个放大器组和本发明的控制链的可调光学放大器的 结构框图,
图3示出参与控制和调节过程的光学和电信号的相对立的时间变化 过程,
具体实施例方式
借助图1,首先详细描述单个EDFA级的调节装置。在图1中示出相 应的结构框图。从输入端口 1开始向放大器级S-A输入光学WDM信号1, 该WDM信号优选具有1550nm的波长区域。放大器级S-A包括用铒离子 掺杂的放大光纤EDF一A和选择波长的耦合器WDM-A,放大光纤EDF—A通 过该耦合器向泵源LD—A输入泵信号15.泵源可以是发射波长为980nm 或1480nm的激光二极管。放大器级S_A的输入端(端口 1)连接到输入 信号的功率监视器装置Ml,该功率监视器装置Ml由耦合器Kl与后面连 接的监视器光电二极管PD1组成。在功率监视器装置Ml的电输出端上 输出的光电流作为电输入信号IO输入调节装置RE_A。在整个装置的输 出端一端口 4之前设置输出信号4的另一个功率监视器装置M4。该另一 个功率监视器装置同样由耦合器K4和后面连接的光电二极管PD4组 成。功率监视器装置M4用于采集调节参数(=输出功率)。由监视器装置M4提供的光电流因此相当于调节参数的实际值。调节参数的额定值 利用功率监视器装置M1来产生。首先电输入信号被输入缩放单元G14。 该缩放单元例如可以是电放大器。缩放单元的功能是模拟EDFA级的增 益。在此该增益预先给定。由此在缩放单元G14的输出端产生具有应当 被调节到的额定输出功率11的信号。该额定输出功率11 一方面用作调 节参数的额定值,另一方面用作前馈控制单元FF_A的参考信号。信号 11因此净皮输入分叉点V1,该分叉点一方面与前馈控制单元FF-A连接, 另一方面与第一混合点SUB—A连接。第一混合点SUN-A具有用于输入输 出功率的额定值11的输入端,以及用于输入输出功率的实际值19的输入端。为了将这两个值同时施加在混合点,在额定值信号的路径中添加
延迟元件VZ(f-A).在该延迟元件VZ(f-A)中将额定值信号延迟了时间 间隔Atf-"该时间间隔等于光学WDM信号在穿过具有所属输入光纤的 EDFA级时所经历的延迟。该延迟在光学信号的信号路径中用虚线的符号 图Atf.A表示。
在第一混合点SUB-A,将输出功率的额定值和实际值相互比较,并 将差信号12 (也称为调节偏差12 )输入调节或校正单元C-A。该调节或 校正单元依据调节偏差12来为调节参数计算正或负的校正值13。调节 单元的调节参数或调节信号是泵流(Pumpstrom) 16,其近似线性地与 泵源18的输出功率相关。为了加快调节过程以及为了在输入功率变化 之后更为精确地保持期望的增益值,为该调节增加前馈控制。在前馈控 制单元FF-A中,基于预定的模型计算泵源的估计是保持恒定增益所必 要的泵功率。由调节单元C-A计算的校正值13因此在另一个混合点 ADD-A处得到调制,其中由前馈控制单元FF-A预先给定的估计值15被 加上信号13。由前馈控制和调节回路得到的调节参数的值16现在被输 入泵源LD-A。为了识别在信号处理中出现的延迟,在该处添加以虚线表 示的符号框Ate」。下面始终观察虚线框不是调节装置的组件或其它功能 块,而是虚线框仅引起所考察的信号的时间特性的情况。由于通过Atc.A 表示的信号延迟,^艮明显泵信号18将始终延迟地到达EDFA。此外,符 号Atu除了表示电子调节装置中的信号延迟之外,还表示在光学路径和 在上述物理抽运过程中同样发挥作用的延迟。
通过调节装置和放大器组引起的延迟Atc-A可以在多级放大器中得 到补偿,其中采用光学信号在设置于两个级之间的补偿离差的光纤DCF 中传播时的飞行时间。该信号飞行时间延迟最大可以是100ns,并且用 于在调节装置中对电信号的信号处理过程。
在该前提条件下优化控制和调节过程,其中电信号在调节段(或者 在此是在调节装置)内的飞行时间最佳地与光学信号在传输段内的飞行 时间匹配。为了改善调节装置内部的动态特性执行信号分析。由于EDFA 是非线性系统,因此在特定的工作点,即对于固定的增益值或预定的输 入和输出功率来说只能观察到小的信号干扰。在这种情况下系统可以线 性化,而且可以采用线性系统理论。因此下面在小信号分析的情况下假 定输入功率仅发生小的变化。该小的变化例如通过将特定频率的电信号
调制到光学WDM信号中来达到,这样实施的电输入信号可以由正弦函数 或者由多个这种不同频率的周期函数组成。通过这种方式可以产生级函 数,这种级函数在接通或关闭信道时在视觉效果上存在。调节块对输入 信号的响应(在此和级函数一样)适用于象整个调节回路的时间性能那 样来完整描述时间特性,只要保证线性特性.将调节块输出端上的信号 的时间特性描述为输入信号的跳跃式改变的响应的时间函数,称为跳跃 响应或过渡函数。在频域,系统输出端上信号的时间变化过程的傅立叶 变换由系统输入端上信号的时间变化过程的傅立叶变换和该系统的过 渡函数的乘积得出。如果电输入信号的频率或者在有多个频率的情况下 频谱输入端上的输入信号的频率改变,则可以通过在EDFA或者调节装 置的输出端上获得电频谞来检验调节段的时间特性。可以采用矢量网络 分析器来推导出输入信号的绝对值和相位。
如果借助小信号分析确定了 EDFA的传输函数,则在EDFA中放大到 饱和的输入信号的传输函数是一种高通。该高通的边界频率与EDFA的 输出功率成正比。如果在例如由多个EDFA级组成的放大器組内添加可 变的衰减器(variable optical attenuator,筒称为V0A),则边界频 率将增大衰减因子这么多倍。这意味着借助高通可以模拟放大器组对跳 跃式输入信号的作用。确切地说,高通滤波器模拟第一放大器组的泵路 径的系统响应,该第一放大器组通过从光学路径换算到第二放大器组的 泵路径而经过了调制。该系统响应与光学路径的频率响应类似。如果既 在光学路径又在调节装置中出现的延迟得到平衡,则可以在光学放大器 的输出端上达到理想的跳跃函数。根据本发明,为此在第一放大器组和 第二放大器组的调节装置之间接入附加的控制链,该控制链优选由高通 滤波器、延迟和信号成型单元以及控制信号的缩放单元组成。详情请参 见下面的实施例。如果没有高通滤波器,通过加入控制链就已经改善了 动态性能,当然参数经过精确设计的高通滤波器可以更为精确地保持恒 定的增益。
在图2中示出光学放大器的结构框图,该光学放大器在该实施例中 由两个放大器组G—A和G—B组成。上面的路径包括光学组件,并且对应 于光学WDM信号的光学路径。所连接的调节装置包含电子功能单元和路 径。这些调节装置可以是模拟或数字的,例如借助数字处理器单元 (digital processor unit,简称为DSP)实现。在该实施例中的放大器组可以由一个或多个图1的放大器级构成.此外,该放大器组可以包括多于一个的泵激光二极管作为泵装置,或者只包含一个激光二极管用于激励(pump)多个放大器级。功能块G—A或G-B在此除了多个掺有铒 的光纤之外还应当包括全部的无源光学组件,如耦合器、绝缘体、VOA 和根据现有技术设计的任意泵装置。在图2所示的放大器装置的输入 端一端口 1后连接了功率监控装置Ml (还是按照图1),放大器组G_A 的WDM信号1通过该功率监控装置Ml的光学输出端输入第一调节装置 RE_A,光电转换的输入信号IO通过该功率监控装置Ml的电输出端输入 第一调节装置RE_A,在放大器组G-A之后设置另 一个监控器装置M4用 于获取输出功率。M4的电输出信号对应于调节参数的实际值,并且输入 调节装置RE-A。调节装置RE-A与图l描述的调节装置类似地构造,并 为放大器组G—A内包含的泵装置提供泵流14作为调节信号。为了表征 通过放大器组A内的光纤输入产生的光学信号的延迟,采用虚线框Atf」。 为了表征调节装置RE-A内的电信号的固有延迟以及放大器G-A的泵过 程所带来的延迟,给出虚线框Δtc_A。时间间隔Δtc_A也称为调节装置RE_A 的反应时间。
第一放大器组G_A的输出端的监视器装置M4例如可以连接到补偿 离差的光纤FCD,该光纤引起光信号长达AUcF的延迟。第二放大器组G-B 在该实施例中只具有一个输出端的功率监视器装置M6。该放大器组也根 据不同的需要包含多个铒光纤和一个或多个所属的泵装置。光信号的延 迟是由掺有铒的光纤和光纤引线引起的,在此通过虚线框Atf.B给出。放 大器组G_B的泵功率借助调节装置RE-B得到匹配。该调节装置原则上 和第一放大器组的调节装置RE-A相同构成。调节装置RE-B从第一放大 器组G-A前面的第一监视器装置Ml获得输入信号。由于光信号在从端 口 l到端口 5的上面的路径中经历了延迟Δtf-A+ΔtDCF,因此调节装置RE-B 中的电信号也要在时间上得到匹配,从而与该光信号在时间上相同。
在监视器装置Ml后面的分叉位置VO分叉的光电转换的输入信号 30,首先被输入调节装置RE—B的缩放单元G16,在此该输入信号与增益 因子相乘,该增益因子对应于从端口 1到端口 6、包4舌放大器组G-B的 整个光学路径。接着这样经过缩放的信号31被输入分叉位置V3。该分 叉位置的第一输出端将信号32通过第一延迟元件VZ1输入前馈控制单 元FF—B。在该延迟元件VZ1中将该信号延迟时间间隔Δtf_A+ΔtDCF-Δtc_B。如果例如在该路径中添加其它元件,则VZ1中的延迟时间会相应地减少 这些元件的延迟时间。通过这种方式使得前馈控制单元FF_B的控制信 号在第二调节的反应时间之前Atc』就产生了。分叉位置V3的第二输出 通过第二延迟元件VZ2输入调节装置RE_B的混合点SUB-B,在此阈值 35与实际值39比较,并将调节偏差36输出到调节单元C-B。在此,延 迟元件VZ2被设置为,阈值33的信号被延迟了时间间隔Atf」+At野+Atf-B, 因为实际值39的信号也恰好经历了该延迟,从而进行了同时间的减法。 调节单元C-B连接到加法器ADD-B,在该加法器中前馈控制单元FF-B 的控制信号34和调节单元中产生的校正信号37相加。
为了补偿第 一调节装置的反应时间,施加在加法器ADD-B的输出端 上的调节信号38通过另一个校正信号27既在时间上又根据幅度得到匹 配。为此采用另一个控制链SK,其采用缩放单元G"输出的额定值信号 ll作为输入信号。为此在调节装置RB-A内,与图l不同地在第一分叉 点VI之后设置第二分叉点V2,从该第二分叉点开始事先在G14中经过缩 放的输入信号11被输入本发明的控制链SK。
电信号20首先输入高通滤波器HP。通过用具有与放大器组G—A相 同的边界频率的高通滤波器对该输入信号进行滤波,将前馈信号成型为 放大器组G-B的光输出信号具有当放大器组A的输入信号施加在放大器 组G-B的输入端上时的形状。然后在放大器组G-B内采用前馈控制信号, 该控制信号在输出信号中不产生过冲。在该实施例中,高通滤波器HP 与延迟和信号成型单元DY连接。该延迟和信号成型单元还可以设置在 高通滤波器HP之前。在该延迟和信号成型单元内,信号首先经历了等 于时间间隔Atf-A+At野-Atc』的延迟,即电信号被延迟了光信号经过放大 器组G-A和DCF所需要的时间。将该延迟减去放大器组G-B的反应时间 或固有延迟时间,由此可以及时产生前馈信号。为了设置出延迟 Atf-A+AtDCF-Ate."采用延迟元件VZSK。延迟元件VZSK与分叉点V4连接, 该分叉点的第一输出端直接与加法器ADD连接,而第二输出端通过中间 连接的延迟元件VZ(C-A)与该加法器连接。通过这种方式产生电信号23 的副本24,该副本在VZ(C-A)中被延迟了第一放大器组V-A的调节装置 RE—A的反应时间或固有延迟时间Atc」。在加法器ADD中将未经延迟的信 号23与经过延迟的信号25相加,从而在延迟和信号成型单元DY的输 出端上产生时间间隔为Atc—A的信号脉冲。如果在功能块HP和DY的输出
端上发现有传输函数,则在高通滤波器的输出端上的传输函数表示对放大器组G-A的模拟,而延迟和信号成型单元DY的输出端上的传输函数 表示通过放大器组G_A的固有延迟而产生的错误。在与DY连接的前馈 控制单元FF2中产生校正信号27,该校正信号补偿放大器组G—A的错误。 因此校正信号27表示附加的前馈控制信号,并且在混合点ADD-FF中与 放大器组G—B的传统调节装置的调节信号38相加.为了设置放大器组 V—B中的泵功率而产生的调节信号40,在时间上被调节为使得放大器组 V_B的调节装置的固有延迟(在附图中通过虚线框Atc-B表示)不再起作 用并得到抵消。在该位置加入虚线框Atu只是为了在总数上提醒在G-B 的RE-B和泵装置中出现的延迟,但是在该位置对信号40没有什么作用。 为了清楚表示本发明的控制链SK的各个功能块的作用方式,在图3 中在调节装置内部以及放大器装置的光学路径内部的不同位置上示出 电信号和光信号的几个时间变化过程。曲线K_l表示放大器组V-A的输 入端(端口 1)上的光学WDM信号的功率。它是应当表示取消信道的级 函数。在时刻t峋发生功率跃变。曲线K-15表示前馈控制单元FF-A的 输出信号15。加法器ADD-A的输出端上的调节信号也像K-15那样。曲 线K_16表示有效的调节信号,或换句话说表示泵信号的作用.借助曲 线K_16表明泵信号晚了时间间隔Atc」才发挥作用。由于放大器组G-A 的反应时间Atc」,在该光学输出功率时出现过冲或下冲。在曲线K-4中 示出在放大器组A的输出端上(端口 4)的光学功率中的这种过冲。曲 线K-21示出高通滤波器的输出端上的电信号21。它是调节块HP的跳跃 响应。
下面的曲线束示出在比1=0晚的时刻t-Atf」+At野的信号变化过程。 由此曲线K_5示出放大器组G-B的输入端上的光学信号5的变化过程。 光信号功率中的功率跃变被延迟了飞行时间Atf」+AtDCF (=通过放大器 组G-A的飞行时间+通过DCF的飞行时间)地到达放大器组G-B。曲线 K_33示出第二放大器组G-B的调节装置RE—B内的延迟元件VZ1的输出 端上的电信号33。前馈控制单元FF—B的作用在曲线K-34中示出。如果 没有加入本发明的控制链SK,信号34就会净皮延迟反应时间Atu才发挥 作用。
在控制链SK内,电信号没有经历反应时间ALB。电信号的信号飞 行时间仅在放大器组G-B的开头与光信号的信号飞行时间匹配。为此电
信号必须经过延迟元件VZSK。VZSK的输出端上的电信号21在曲线K_21 中示出,此外,在曲线K-26中给出延迟和信号成型单元DY的输出端上 的电信号26。通过信号23与延迟了 RE_A的反应时间Atu的副本25的 叠加,形成了长度为Atu的信号脉冲。信号26被输入前馈控制单元FF2, 在此匹配振幅,接着该控制信号27在加法器ADD-FF中与调节信号38 相加。调节装置RE-B的输出信号40在曲线K-40中示出。K-40示出本 发明控制链SK的有效作用。在放大器组G_B中发挥作用的所属的泵信 号,是曲线K-PB的内容。曲线K—PB通过将K_40与K-34相加而出现。 要注意,在该实施例中时间间隔Atc」和Atu是相同的。泵信号的作用借 助曲线K_6示出。它是放大器组G-B的输出端一端口 6上的光信号6的 输出功率。4艮明显,在反应时间间隔Atc」期间首先必须跳跃式地降低泵 功率,以降低放大器增益并抵消过冲,接着必须再次提高泵功率,以再 次提高放大器增益。借助曲线K-5、 K_PB和K_6表明调节装置RE-B的 各个调节块的时间性能经过了最佳设计。从而达到了对于整个放大器装 置来说最佳的前馈控制.
前馈控制的本发明设计的另 一优点是,由前馈控制单元FF2输出的 校正信号的绝对值与调节装置RE-A或RE_B的工作点无关。校正信号的 绝对值基本上取决于从监控器装置Ml分出的输入信号在元件G14中进行 的缩放。由此在FF2中产生的校正信号与各个放大器组G_A和G_B的输 出功率无关。
其它实现可能是,放大器组G-A的前馈控制更弱或更强,或者完全 关闭。信号25必须通过VZ(V-A)被衰减相应的倍数,或者可以在不存在 FF_A时去掉该延迟元件。
权利要求
1.一种可调光学放大器,其具有至少两个串联连接的放大器组(G_A,G_B),其中每个放大器组分别具有泵装置和与该泵装置连接的调节装置(RE_A,RE_B),该调节装置在输入功率变化时匹配泵功率以保持恒定的放大器增益,其中在第一放大器组(G_A)之前连接功率监控器装置(M1)用于获取输入功率的变化,该功率监控器装置的电输出端既与第一调节装置(RE_A)又与第二调节装置(RE_B)连接,其特征在于,在第一和第二调节装置之间加入控制链(SK),该控制链具有串联电路,该串联电路包括高通滤波器(HP),该高通滤波器的边界频率大致等于第一放大器组(G_A)的边界频率,延迟和信号成型单元(DY),以及前馈单元,用于产生第二调节装置(RE_B)的校正信号(27)。
2. 根据权利要求1所述的可调光学放大器,其特征在于, 延迟和信号成型单元(DY)包括由延迟元件(VZSK)和差分元件组成的串联电路,其中差分元件由输入端的用于将输入信号(22)分为两 个相同的子信号(23, 24)的分叉元件(V4),设置在该子路径之一中 的另一个延迟元件(VZ(C-A))以及输出端的用于将经过延迟的子信号 (25)和未经延迟的子信号(23)相加的加法器(ADD)组成。
3. 根据权利要求1所述的可调光学放大器,其特征在于, 每个放大器组(G-A, G-B)的调节装置(R-A, R_B)在输入端都具有缩放单元(G14, G16),该缩放单元与第一分叉位置(VI, V3)连接,使得该 分叉位置的第一输出端与控制单元(FF—A,FF-B)连接,而且该分叉位 置的第二输出端通向第一混合点(SUB-A,SUB-B)的第一输入端,第一混合点(SUB-A, SUB—B )的第二输入端与相应放大器组(G-A, G-B) 的输出端的功率监控器装置(M4, M6)连接,第一混合点(SUB-A,SUB-B)的输出端与调节单元(C—A,C-B)连接, 该调节单元的输出端通向第二混合点(ADD-A, ADD-B)的第一输入端,第二混合点(ADD-A, ADD_B )的第二输入端与控制单元(FF_A, FF_B ) 连接,第二混合点(ADD-A, ADD-B )的输出端连接到相应放大器组 (G-A,G-B)的泵装置。
4. 根据权利要求3所述的可调光学放大器,其特征在于, 第一放大器组(G-A)的调节装置(RE_A)被连接成,在第一分叉位置(VI)之后设置第二分叉位置(V2),第二分叉位置的第一输出端与 第一混合点(SUB-A)连接,第二分叉位置的第二输出端与控制链(SK) 连接。
5. 根据权利要求3所述的可调光学放大器,其特征在于, 第二放大器组(G-B)的调节装置(RE-B)被连接成,在控制单元(FF_B)之前连接第一延迟元件(VZ1),在第一混合点(SUB-B)之前连接第二 延迟元件(VZ2),其中在第一和第二延迟元件(VZ1,VZ2)中达到的延 迟是不同的。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的可调光学放大器,其特征 在于,所述控制链(SK)的延迟和信号成型单元(DY)仅包括一个延迟元件。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的可调光学放大器,其特征 在于,每个放大器组(G-A, G_B)包括至少一个放大器级。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的可调光学放大器,其特征 在于,在放大器组(G-A,G-B)之间设置至少一个补偿离差的光纤(DCF)。
9. 一种用于调节光学放大器的方法,该光学放大器具有至少两个 串联连接的放大器组(G—A,G_B),其中借助调节装置(RE-A,RE-B)调节 该光学放大器的增益,其途经是获得第一放大器组(G—A)的输入功率(1 ) 的变化,并且在输入功率(1 )发生变化时匹配输入每个放大器组(G-A,G-B)的泵功率以保持恒定的放大器增益, 其特征在于,分出该输入功率(1)的一部分并输入放大器组(G-A,G-B)的调节装 置(RE—A, RE-B),并且该部分在经过缩放之后用于前馈控制和设置相应放大器组的输出功率的额定值,将用于第一调节装置(R-A)的经过缩放的控制信号(11)输入高通 滤波器(HP),在不考虑延迟的情况下该高通滤波器的传输函数等于第一放 大器组(G-A)的传输函数,从借助高通滤波器(HP)成型的控制信号借助延迟和信号成型单元 (DY)产生信号脉冲(26),该信号脉冲(26)的振幅与第二放大器组(G-B)需要的泵功率匹配, 接着作为校正信号(27)用于第二放大器组(G-B)的调节装置(RE-B)。
10. 根据权利要求9所述的方法,其特征在于,信号脉冲(26 )的持续时间等于第一调节装置(R-A)的反应时间(Atc_A )。
11. 根据权利要求9所述的方法,其特征在于,将经过缩放的控制信号(31)分开给第二缩放装置(RE—B),并且在时 间上延迟两个子信号(32, 33),其中控制信号(32)的延迟时间由光信号 在笫一放大器组内的延迟时间(Atf」)加上光信号在设置于笫一和第二放 大器组之间的补偿离差的光纤内的延迟时间(AtDCF)之和再减去第二调节 装置(R-B)的反应时间(Atc-B)构成,额定值(33)的延迟时间由光信号在 第一和第二放大器组内的延迟时间(Atf-A+Atf-B)加上光信号在设置于第一 和第二放大器组之间的补偿离差的光纤内的延迟时间(Atc-B)之和构成。
全文摘要
本发明涉及一种可调光学放大器,其具有至少两个串联连接的放大器组,其中每个放大器组分别具有调节装置。在光学放大器之前连接功率监控器装置用于获取输入功率的变化,该功率监控器装置的电输出端既与第一调节装置又与第二调节装置连接。在第一和第二调节装置之间加入控制链,该控制链具有串联电路,该串联电路包括高通滤波器、延迟和信号成型单元和用于产生第二调节装置的校正信号的前馈单元。该高通滤波器的边界频率大致等于第一放大器组的边界频率。通过本发明的控制链优化调节性能,使得光学放大器的输出信号的功率瞬时现象尤其是在输入功率的跳变之后被减小。
文档编号H04B10/296GK101346912SQ200680046832
公开日2009年1月14日 申请日期2006年10月25日 优先权日2005年12月15日
发明者K·朱伯-奥克罗格 申请人:诺基亚西门子通信有限责任两合公司
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