掺铒光纤放大器控制系统的制作方法

本发明涉及通信领域，特别是涉及一种掺铒光纤放大器控制系统。

背景技术：

掺铒光纤放大器(edfa)是采用掺杂有铒离子的光纤作为增益介质，在泵浦光的激励下发生粒子反转，实现光信号的放大。掺铒光纤放大器是光通信系统中最重要的核心装置之一。

在光通信系统中，需要多种功能的掺铒光纤放大器，如预放、线放、功放等放大器；每种功能的掺铒光纤放大器控制方式也不一样，如：自动功率控制、自动增益控制、自动电流控制等。不同功能的掺铒光纤放大器在生产过程中参数不一样，需要匹配不同的控制系统，从而使得掺铒光纤放大器控制系统的生产和维护很不方便，不利于降级成本、提高效率。

技术实现要素：

鉴于现有技术的缺陷，本发明目的在于提供一种掺铒光纤放大器控制系统，用以使所述控制系统在硬件结构上可以适用于各种功能的掺铒光纤放大器。

为了解决上述技术问题，本发明中的一种掺铒光纤放大器控制系统，包括控制模块、3路功率控制回路、2个泵浦激光驱动模块和1个可调光衰减驱动模块；

每路所述功率控制回路的输入光功率检测端和输出光功率检测端均与所述控制模块的信号输入端连接；

每个所述泵浦激光驱动模块的驱动信号输入端均与所述控制模块的信号输出端连接，每个所述泵浦激光驱动模块的驱动信号输出端用于连接待控制掺铒光纤放大器的一泵浦激光器；

所述可调光衰减驱动模块的驱动信号输入端与所述控制模块的信号输出端连接，所述可调光衰减驱动模块的驱动信号输出端用于连接待控制可调光衰减器。

可选地，每路所述功率控制回路包括2个光功率检测模块，其中一个所述光功率检测模块作为输入光功率检测端，用于采集输入待控制掺铒光纤放大器的第一光信号，并将所述第一光信号传输给所述控制模块；另一个光功率检测模块作为输出光功率检测端，用于采集待控制掺铒光纤放大器输出的第二光信号，并将所述第二光信号传输给所述控制模块。

进一步，所述光功率检测模块具体为对数放大器。

可选地，所述控制模块包括第一、第二模数转换器、数模转换器和pid控制模块；

所述第一模数转换器将各路所述功率控制回路传输过来的所述第一光信号和所述第二光信号进行模数转换，得到第一光功率数据和第二光功率数据，并传输给所述pid控制模块；

所述第二模数转换器用于采集与所述所述泵浦激光驱动模块连接的所述泵浦激光器的电流信号，进行模数转换得到电流数据，并传输给所述pid控制模块；

所述pid控制模块将控制数据传输给所述数模转换器；

所述数模转换器用于将所述控制数据进行数模转换，得到控制信号，并传输给所述泵浦激光驱动模块或所述可调光衰减驱动模块。

进一步，所述pid控制模块，用于接收控制指令，所述控制指令携带所述待控制掺铒光纤放大器的泵浦激光器标识及对应控制类型，和/或携带所述待控制可调光衰减器标识及对应控制类型；以及

在所述控制类型为自动功率控制时，根据所述第一光功率数据、所述第二光功率数据和目标功率数据，采用pid控制算法，以目标功率数据为目标，计算得到第一控制数据，并将所述第一控制数据传输给所述数模转换器，以使所述数模转换器将转换的控制信号传输给所述标识对应的泵浦激光器；

在所述控制类型为自动增益控制时，根据所述第一光功率数据、所述第二光功率数据和目标功率增益数据，采用pid控制算法，以目标功率增益数据为目标，计算得到第二控制数据，并将所述第二控制数据传输给所述数模转换器，以使所述数模转换器将转换的控制信号传输给所述标识对应的泵浦激光器；

在所述控制类型为自动电流控制时，根据所述电流数据和目标电流数据，采用pid控制算法，以目标电流数据为目标，计算得到第三控制数据，并将所述第三控制数据传输给所述数模转换器，以使所述数模转换器将转换的控制信号传输给所述标识对应的泵浦激光器；

在所述控制类型时自动衰减量控制时，所述第一光功率数据、所述第二光功率数据和目标衰减量数据，采用pid控制算法，以目标衰减量数据为目标，计算得到第四控制数据，并将所述第四控制数据传输给所述数模转换器，以使所述数模转换器将转换的控制信号传输给所述标识对应的所述待控制可调光衰减器。

可选地，所述控制模块还包括温度控制模块，所述温度控制模块用于采集所述泵浦激光器的温度信息，以及控制所述泵浦激光器的工作温度。

可选地，任意1路功率控制回路和1个所述泵浦激光驱动模块能实现1个具有单或双泵浦激光器的待控制掺铒光纤放大器的闭环功率控制系统；

任意2路功率控制回路和2个所述泵浦激光驱动模块能实现2个具有单泵浦激光器的待控制掺铒光纤放大器的闭环功率控制系统；

任意1路功率控制回路和所述可调光衰减驱动模块能实现1个待控制可调光衰减器的闭环衰减量控制系统。

本发明有益效果如下：

本发明中的掺铒光纤放大器控制系统可以适用于各种功能的掺铒光纤放大器，提供3路功率控制回路，并且每路功率控制回路，不需要进行硬件电路的改进，即可用于掺铒光纤放大器中，构成掺铒光纤放大器的自动功率控制、自动增益控制、自动电流控制或可调光衰减器的衰减量控制的一个闭环控制线路；因此本发明中的掺铒光纤放大器控制系统具有较高的可移植性，并且结构简单，易于实现，并且实现成本低。

附图说明

图1是本发明实施例中一种掺铒光纤放大器控制系统的各模块连接示意图；

图2是本发明实施例中掺铒光纤放大器控制系统与两个单泵的掺铒光纤放大器的连接示意图；

图3是本发明实施例中掺铒光纤放大器控制系统与一个双泵的掺铒光纤放大器的连接示意图；

图4是本发明实施例中掺铒光纤放大器控制系统与两个双泵的掺铒光纤放大器和可调光衰减器的连接示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种掺铒光纤放大器控制系统，以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。

图1是本发明实施例中一种掺铒光纤放大器控制系统的各模块连接示意图；如图1所示，本发明实施例中的控制系统包括6个光功率检测模块、2个泵浦激光器驱动模块和1个可调光衰减器驱动模块，这些模块集成在一块电路板上。

其中，每路所述功率控制回路的输入光功率检测端和输出光功率检测端均与所述控制模块的信号输入端连接；

每个所述泵浦激光驱动模块的驱动信号输入端均与所述控制模块的信号输出端连接，每个所述泵浦激光驱动模块的驱动信号输出端用于连接待控制掺铒光纤放大器的一泵浦激光器；

所述可调光衰减驱动模块的驱动信号输入端与所述控制模块的信号输出端连接，所述可调光衰减驱动模块的驱动信号输出端用于连接待控制可调光衰减器。

具体说，每路所述功率控制回路包括2个光功率检测模块，其中一个所述光功率检测模块作为输入光功率检测端，用于采集输入待控制掺铒光纤放大器的第一光信号，并将所述第一光信号传输给所述控制模块；另一个光功率检测模块作为输出光功率检测端，用于采集待控制掺铒光纤放大器输出的第二光信号，并将所述第二光信号传输给所述控制模块。

本发明中的掺铒光纤放大器控制系统可以适用于各种功能的掺铒光纤放大器，提供3路功率控制回路，并且每路功率控制回路，不需要进行硬件电路的改进，即可用于掺铒光纤放大器中，构成掺铒光纤放大器的自动功率控制、自动增益控制、自动电流控制或可调光衰减器的衰减量控制的一个闭环控制线路；因此本发明中的掺铒光纤放大器控制系统具有较高的可移植性，并且结构简单，易于实现，并且实现成本低。

在实现时，本发明的控制系统还可以包括2个温度控制模块和1个参数存储模块。所述控制模块包括第一、第二模数转换器、数模转换器和pid控制模块；

所述第一模数转换器将各路所述功率控制回路传输过来的所述第一光信号和所述第二光信号进行模数转换，得到第一光功率数据和第二光功率数据，并传输给所述pid控制模块；

所述第二模数转换器用于采集与所述所述泵浦激光驱动模块连接的所述泵浦激光器的电流信号，进行模数转换得到电流数据，并传输给所述pid控制模块；

所述pid控制模块将控制数据传输给所述数模转换器；

所述数模转换器用于将所述控制数据进行数模转换，得到控制信号，并传输给所述泵浦激光驱动模块或所述可调光衰减驱动模块。

其中，控制模块提供采用ads8344提供6路16位的模数转换器(第一模数转换器)，用于采集光功率信息；采用ad5590提供16路12位数模转换器(第二模数转换器)，用于采集系统内部其他信息；采用dac8532提供4路16位dac(数模转换器)，用于输出控制模块的输出电压。

光功率检测模块采用对数放大器ad8304作为放大芯片，该对数放大器具有80db的动态范围，其光功率检测范围足以覆盖不同类型的edfa的输入、输出光功率范围。

所述温度控制模块用于采集所述泵浦激光器的温度信息，以及控制所述泵浦激光器的工作温度。也就是说，温度控制模块用于泵浦激光器稳定在合适的工作温度下，保证泵浦激光器输出光功率的稳定性。控制模块采集温度控制模块的工作温度，实现对泵浦激光器工作温度的监控，并实时告警。

参数存储模块中存储edfa的工作类型，目标增益、目标输出光功率、pid参数等信息，供控制模块调用。

pid控制模块在硬件上可采用单片机、dsp(数字信号处理)、fpga(现场可编程门阵列)或arm处理器等。也就是说，pid控制模块为现有模块，可以直接从一些生产后销售的企业采购，可以使内置pid控制算法的单片机、dsp、fpga或arm。

pid控制模块根据输入光功率和输出光功率的差值或输出光功率值，控制泵浦激光器驱动模块实现泵浦激光器输出泵浦光功率的控制。本发明可以同时控制2个泵浦激光器。

pid控制模块根据输入光功率和输出光功率的差值或输出光功率值，控制可调光衰减器驱动模块驱动光衰减器的衰减量。

具体说，所述pid控制模块，用于接收控制指令，所述控制指令携带所述待控制掺铒光纤放大器的泵浦激光器标识及对应控制类型，和/或携带所述待控制可调光衰减器标识及对应控制类型；以及

在所述控制类型为自动功率控制时，根据所述第一光功率数据、所述第二光功率数据和目标功率数据，采用pid控制算法，以目标功率数据为目标，计算得到第一控制数据，并将所述第一控制数据传输给所述数模转换器，以使所述数模转换器将转换的控制信号传输给所述标识对应的泵浦激光器；

在所述控制类型为自动增益控制时，根据所述第一光功率数据、所述第二光功率数据和目标功率增益数据，采用pid控制算法，以目标功率增益数据为目标，计算得到第二控制数据，并将所述第二控制数据传输给所述数模转换器，以使所述数模转换器将转换的控制信号传输给所述标识对应的泵浦激光器；

在所述控制类型为自动电流控制时，根据所述电流数据和目标电流数据，采用pid控制算法，以目标电流数据为目标，计算得到第三控制数据，并将所述第三控制数据传输给所述数模转换器，以使所述数模转换器将转换的控制信号传输给所述标识对应的泵浦激光器；

在所述控制类型时自动衰减量控制时，所述第一光功率数据、所述第二光功率数据和目标衰减量数据，采用pid控制算法，以目标衰减量数据为目标，计算得到第四控制数据，并将所述第四控制数据传输给所述数模转换器，以使所述数模转换器将转换的控制信号传输给所述标识对应的所述待控制可调光衰减器。

也就是说，任意1路功率控制回路和1个所述泵浦激光驱动模块能实现1个具有单或双泵浦激光器的待控制掺铒光纤放大器的闭环功率控制系统；

任意2路功率控制回路和2个所述泵浦激光驱动模块能实现2个具有单泵浦激光器的待控制掺铒光纤放大器的闭环功率控制系统；

任意1路功率控制回路和所述可调光衰减驱动模块能实现1个待控制可调光衰减器的闭环衰减量控制系统。

光功率检测模块采用对数放大器实现，一般对数放大器具有80db的动态范围，其光功率检测范围足以覆盖不同类型的edfa的输入、输出光功率范围。因此，不同类型的edfa可以采用同一个控制系统，不需要对硬件进行修改。

如图2所示，本发明实施例中掺铒光纤放大器控制系统控制2路独立edfa，其中设置光功率检测模块1为edfa1输入光功率检测端，光功率检测模块2为edfa1输出光功率检测端；光功率检测模块3为edfa2输入光功率检测端，光功率检测模块4为edfa2输出光功率检测端；光功率检测模块5、光功率检测模块6和可调光衰减器驱动模块不用。

pid控制模块以光功率检测模块2(光功率检测模块4)的光功率值为控制目标，输出控制结果给泵浦激光器驱动模块1(泵浦激光器驱动模块2)，则可以实现edfa1(edfa2)的自动功率控制。

pid控制模块以光功率检测模块2和光功率检测模块1(光功率检测模块4和光功率检测模块3)的光功率值差值为控制目标，输出控制结果给泵浦激光器驱动模块1(泵浦激光器驱动模块2)，则可以实现edfa1(edfa2)的自动增益控制。

pid控制模块，以泵浦激光器驱动模块1(泵浦激光器驱动模块2)的工作电流i为控制目标，输出控制结果给泵浦激光器驱动模块1(泵浦激光器驱动模块2)，则可以实现edfa1(edfa2)的自动电流控制。

如图3所示，本发明实施例中掺铒光纤放大器控制系统控制1路双泵edfa，其中设置光功率检测模块1为edfa输入光功率检测端，光功率检测模块2为edfa输出光功率检测端；光功率检测模块3、光功率检测模块4、光功率检测模块5、光功率检测模块6不用。

pid控制模块以光功率检测模块2的光功率值为控制目标，输出控制结果给泵浦激光器驱动模块1和泵浦激光器驱动模块2，则可以实现edfa的自动功率控制。

pid控制模块以光功率检测模块2和光功率检测模块1的光功率值差值为控制目标，输出控制结果给泵浦激光器驱动模块1和泵浦激光器驱动模块2，则可以实现edfa的自动增益控制。

pid控制模块以泵浦激光器1的工作电流i1和泵浦激光器2的工作电流i2为控制目标，分别输出控制结果给泵浦激光器驱动模块1和泵浦激光器驱动模块2，则可以实现edfa的自动电流控制。edfa2应用方式同edfa1。

如图4所示，本发明实施例中掺铒光纤放大器控制系统用于控制带有可调衰减器的掺铒光纤放大器，它是在图2的基础上增加了一个可调光衰减器。其中，设置光功率检测模块5为可调光衰减器输入光功率检测端，光功率检测模块6为可调光衰减器输出光功率检测端。

pid控制模块以光功率检测模块6和光功率检测模块5的光功率值差值为控制目标，输出控制结果给可调光衰减器驱动模块，则可以控制可调光衰减器的衰减量。该应用方式主要应用于dwdm光纤线路中需要下载光波信号和上载光波信号的oadm节点。

尽管为示例目的，以上已经公开了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。