本实用新型涉及一种电路结构，具体说是一种用于拉曼光纤放大器增益自动补偿的电路。
背景技术：
拉曼光纤放大器(RFA：Raman Fiber Amplifier)由于噪声指数低，可优化光信噪比(OSNR：Optical Signal Noise Ratio)，减小误码率，增大传输距离，目前广泛应用于长距离光通讯传输系统中。
对于某一泵浦波长，RFA的小信号开关增益可由公式(1)表示：
其中，gR为光纤拉曼增益系数；Aeff为光纤有效面积；Pp为入纤泵浦功率；K为偏振因子；Leff为光纤有效长度，定义为Leff＝1-exp(-αpL)/αp；αp为泵浦光在光纤中的衰减系数；L为光纤长度，小信号是指信号功率小到不会影响泵浦功率在光纤中的分布。
通过公式(1)可知，当RFA工作在小信号线性放大区时，只要保持入纤泵浦功率Pp恒定即可实现恒增益控制。但随着传输的扩容，输入功率也提高了很多，此时RFA工作区间已超出小信号放大区。此时若输入功率发生变化，恒泵浦功率工作模式将不再适用恒增益控制，即此时需要对泵浦功率进行调整以获得恒增益。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种用于拉曼光纤放大器增益补偿的电路，该电路可以根据输入或者输出光功率的变化，自动实现RFA的增益补偿，使得RFA在超出小信号线性放大区时仍能保持恒增益控制。本实用新型采用的技术方案是：
一种用于拉曼光纤放大器增益补偿的电路，包括：第一转换放大电路、第二转换放大电路、加法电路、积分器、泵浦功率驱动电路；所述加法电路包括电阻R312和电阻R313，其中R312>>R313；
所述第一转换放大电路用于将检测到的RFA的输出光信号转换成电压信号V2；
所述第二转换放大电路用于将泵浦背光功率转换成对应的电压信号V3；
RFA的输出光信号转换成电压信号V2加至电阻R312一端，DAC输出的控制泵浦功率大小的电压信号V1加至电阻R313一端；电阻R312和R313的另一端接积分器的同相端；泵浦背光功率转换成对应的电压信号V3通过电阻R314加至积分器的反相端；
积分器的输出端接泵浦功率驱动电路。
进一步地，R312阻值取R313阻值的十倍以上。
更进一步地，R312阻值为180K欧姆，R313阻值为10K欧姆，R314阻值为10K欧姆。
具体地，第一转换放大电路包括光电探测器PD1、运算放大器U8A、电阻R66、R62、R63、电容C32；光电探测器PD1的输出端通过电阻R66接运算放大器U8A的同相端，运算放大器U8A的反相端通过电阻R62接地；运算放大器U8A的反相端通过并联的电容C32和电阻R63接运算放大器U8A的输出端，运算放大器U8A的输出端接加法电路中电阻R312一端。
具体地，积分器包括运算放大器U301C和电容C309；运算放大器U301C的同相端接电阻R312和R313的另一端，运算放大器U301C的输出端通过电容C309接反相端，运算放大器U301C的反相端通过电阻R314接泵浦背光功率转换成对应的电压信号V3。
具体地，第二转换放大电路包括运算放大器U301B、电阻R310、电容C306；泵浦背光功率输入运算放大器U301B的反相端，运算放大器U301B的同相端接地；运算放大器U301B的反相端通过并联的电阻R310和电容C306接运算放大器U301B的输出端；运算放大器U301B的输出端通过电阻R314接积分器4的反相端。
本实用新型的优点：
1.本实用新型的技术方案与RFA的光路设计无关，不需要更改光路设计，通过电路设计快速完成增益补偿，从而实现增益补偿及瞬态控制。
2.本实用新型的的电路设计及校准简单，与原电路相比，仅增加一些普通的电子器件，成本变化可以忽略。
附图说明
图1为反向RFA拉曼增益为6dB时，输出总功率、输出信号功率与泵浦功率的关系示意图。
图2为为反向RFA拉曼增益为12dB时，输出总功率、输出信号功率与泵浦功率的关系示意图。
图3为本实用新型的电原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
以反向RFA为例进行仿真，分别仿真出增益为6、12dB时的泵浦功率(单个泵浦功率)和输出信号功率、输出总功率之间的关系。如图1和图2所示：泵浦功率和输出信号功率存在一定关系式，拉曼增益不同时，其关系式的拟合参数不同，但整体变化趋势是一致的。
特别地，RFA在放大光信号的同时，会产生一定的噪声功率，该噪声功率一般称之为ASE(Amplified Spontaneous Emission)功率。以mw为单位时，输出总功率等于输出信号功率加上ASE功率。图1、图2中输出信号功率曲线右边部分被输出总功率的曲线所遮挡；通过图1、图2可知，当输出信号功率小于一定值时，恒增益下的泵浦功率将保持不变，即小信号线性区。考虑到ASE功率时，RFA增益不变，ASE功率则不变，当输出信号功率较大时，由于ASE功率太小，此时输出总功率中可忽略ASE功率。当输出信号变小时，ASE功率所占比例逐渐变大，但此时对应的输入光功率已进入小信号线性区，即当输出总功率小于某数值时，恒增益下的泵浦功率同样将保持不变，且泵浦功率和输出信号功率的关系式与泵浦功率和输出总功率的关系式可认为是一致的。
根据上述结论，针对不同增益的RFA，当输入功率或者输出总功率变化时，可以采用同一设计电路来补偿泵浦功率，即电路设计相同，具体电阻则根据实际增益数值进行调整。
通过研究，发现采用加法电路可以实现如上功能。
如图3所示，用于拉曼光纤放大器增益补偿的电路，包括：第一转换放大电路1、第二转换放大电路2、加法电路3、积分器4、泵浦功率驱动电路5；所述加法电路3包括电阻R312和电阻R313，其中R312>>R313；R312阻值可以取R313的十倍以上；
所述第一转换放大电路1用于将检测到的RFA的输出光信号转换成电压信号V2；
所述第二转换放大电路2用于将泵浦背光功率转换成对应的电压信号V3；
RFA的输出光信号转换成电压信号V2加至电阻R312一端，DAC输出的控制泵浦功率大小的电压信号V1加至电阻R313一端；电阻R312和R313的另一端接积分器4的同相端；泵浦背光功率转换成对应的电压信号V3通过电阻R314加至积分器4的反相端；
积分器4的输出端接泵浦功率驱动电路5；
第一转换放大电路1包括光电探测器PD1、运算放大器U8A、电阻R66、R62、R63、电容C32；光电探测器PD1的输出端通过电阻R66接运算放大器U8A的同相端，运算放大器U8A的反相端通过电阻R62接地；运算放大器U8A的反相端通过并联的电容C32和电阻R63接运算放大器U8A的输出端，运算放大器U8A的输出端接加法电路中电阻R312一端；
积分器4包括运算放大器U301C和电容C309；运算放大器U301C的同相端接电阻R312和R313的另一端，运算放大器U301C的输出端通过电容C309接反相端，运算放大器U301C的反相端通过电阻R314接泵浦背光功率转换成对应的电压信号V3；
第二转换放大电路2包括运算放大器U301B、电阻R310、电容C306；泵浦背光功率输入运算放大器U301B的反相端，运算放大器U301B的同相端接地；运算放大器U301B的反相端通过并联的电阻R310和电容C306接运算放大器U301B的输出端；运算放大器U301B的输出端通过电阻R314接积分器4的反相端。
DAC输出的控制泵浦功率大小的电压信号V1经过电阻R313，与RFA的输出光信号转换成的电压信号V2经过电阻R312，在运算放大器U301C的同相端构成加法电路，实际输入到运算放大器U301C同相端的电压为：
V＝R312*V1/(R312+R313)+R313*V2/(R312+R313) (公式2)
V1:DAC输出的控制泵浦功率大小的电压信号，也就是泵浦功率的设定值；
V2：RFA的输出光信号转换成的电压信号；
运算放大器U301C反相端的电压跟随同相端的电压的变化，改变U301C同相端的电压大小，U301C反相端的电压跟随变化，从而实现自动改变泵浦功率大小的目的；
泵浦功率驱动电路5包括电阻R315、NPN三极管VT301、电阻R316、二极管D301、电容C318；
积分器4的输出端通过电阻R315接三极管VT301的基极，三极管VT301的发射极通过电阻R316接地；三极管VT301的集电极接二极管D301的阳极，二极管D301的阴极接电源VCC并通过电容C318接地；R316为功率电阻，串联在电路中起到硬件限流作用，同时也作为电流检测电阻，检测流经泵浦激光器的电流大小；
具体的工作原理为：以图3为例，将RFA的输出光信号经光电探测器PD1转换成电压信号，放大后叠加到原有的硬件电路泵浦功率设定的DAC给定量，将RFA的输出光信号与泵浦功率的设定值进行加法运算，从而实现在信号光大信号时增大泵浦功率，在信号光小信号时泵浦功率与没有补偿前基本一致，达到实现信号光功率大信号时，增大泵浦功率，补偿RFA增益的目的。
电阻R312、R313的确定调整方法：RFA输出光信号作为补偿量在大输出光功率时起到补偿作用，增大泵浦功率，因此整个电路中的比重小，泵浦功率的大小主要由DAC发出的控制泵浦功率大小的电压信号V1来决定，因此R312>>R313，一般首先确定R313为10K，调整R312的大小，使RFA在小输出光状态下，泵浦功率补偿前后基本不变，在RFA大输出光功率状态下，泵浦功率所提高的功率值达到光路指标，可以使用excel工具编写公式来模拟调整；
通过实验测试，R312为180K，基本可以使RFA在工作增益范围6～12dB,在小输出光功率时，泵浦功率基本不变，在大输出光功率时，泵浦光功率提高相应的功率，达到光路要求。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。