用于控制在无源光网络中使用的光放大器的方法和装置的制作方法

专利名称：用于控制在无源光网络中使用的光放大器的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制在无源光网络中使用的光放大器的方法 和装置，更具体地，涉及一种用于在无源光网络处理突发信号(burst signal)时使到光放大器的输入功率电平保持在基本恒定的电平的方法 和装置。
背景技术：
多种当前的通信系统利用无源光网络(PON)技术。目前网络运 营商利用PON向家庭和小企业提供宽带通信服务，诸如数据、订阅电 视和电话。该PON系统典型地可以支持20km的最长光纤有效距离(即， 从中心局到订户)，以及每个馈送器光纤32个订户的最大"分流比"。 这些限制源于光发射机功率输出和光接收机灵敏度的限制。 一种扩展 有效距离并增加PON的分流比的方法是使用光放大器补偿额外的光纤 和光分流器损耗。
掺杂铒的光纤放大器(EDFA)广泛地用于补偿长程和地下光传输 系统中的例如由于光纤中的损耗引起的光功率损耗。EDFA提供1530 nm 1561 rnn的窗口中的光信号的光放大，其在本领域中被称为"C 带"。对于EDFA的广泛的商业可用性，理想的是，研究其作为成本 有效的扩展有效距离和/或支持更大的分流比的方式的在PON中的应 用。
现有的PON典型地在下游方向中的约14卯nm和上游方向中的 1310 nm的波长规划上操作。为了将EDFA用于PON应用，需要修改 的波长规划。 一种可行的修改的波长规划利用间距为100 GHz的从 1530 nm 1536nm的所谓的密集波分复用信道"DWDM"作为下游信
道。对于上游信道，利用一个所谓的稀疏波分复用信道"CWDM"， 其以1550 nm为中心。应当注意，CWDM信道的频率可以依赖于环境 条件，诸如温度，从1540 nm变为1560 nm。 DWDM和CWDM信道 的带宽不同，并且因此信道间间距也不同。由于CWDM信道是较宽的， 因此可以使用不太精密的激光器驱动。由于下游和上游光信号处于 EDFA放大带内，因此在PON设计中此两者均可由EDFA放大。
然而，由于EDFA增益的动态响应的相对慢的驰豫时间，出现了 问题。长程和/或地下光传输系统中使用的EDFA典型地被指明处理恒 定的信号功率。该EDFA可用于放大PON下游光信号。然而，对于上 游方向，由于时分多址"TDMA" PON协议的突发性质、不同的有效 距离、和发射机公差范围，到EDFA的输入信号功率电平以动态的方 式(即，在ns时间尺度上)显著变化(例如，在20dB的范围上)。 现有的EDFA设计不适用于突发模式操作。因此，需要改进方案，以 克服关于上游突发信号的EDFA响应的瞬态动态。
用于EDFA控制的现有技术主要针对在DWDM长程和/或地下传 输系统中使用的EDFA。该系统承载恒定比特率、恒定功率的光信号， 在本领域中其典型地被称为OC-48或OC-192。已知的EDFA增益控制 系统针对在网络包含一个或多个分插复用器(ADM)时出现的情况。 具体的，当ADM去掉或增加对网络的信号时，总光功率电平改变。这 样，必须使EDFA增益稳定以补偿这些改变，并且现有技术提供了用 于执行该操作的方法。然而，这些现有技术的补偿方案未解决与上文 所述的高度动态的突发操作相关联的问题。
因此，需要一种在PON设计中通过EDFA解决与高度动态突发信 号处理相关联的问题的方法和系统。

发明内容
因此，本发明涉及一种用于在PON设计中利用EDFA的系统和方 法，其允许在不引起系统性能的任何劣化的情况下传输高度动态的突 发信号。
更具体地，本发明涉及一种光放大器，其包括输入端口和输出 端口，其经由主信号线耦合在一起；放大器电路；增益控制电路，其 耦合到主信号线并且操作用于检测在输入端口处输入到光放大器的突 发信号的功率电平；和伪(dummy)激光生成电路，其具有耦合到主 信号线的输出和耦合到增益控制电路的输入。根据本发明的操作，增 益控制电路操作用于控制伪激光生成电路输出的功率电平，以便于使 输入到放大器电路中的信号的功率电平保持在基本恒定的电平。
本发明还涉及一种用于控制输入到光放大器中的功率电平的方 法。该方法包括步骤检测待输入到光放大器的放大器电路中的突发 信号的功率电平，其中在光放大器的输入端口处检测突发信号；将伪 激光生成信号耦合到光放大器的输入端口；以及控制伪激光生成电路 的输出信号的功率电平，以便于使通过组合突发输入信号和伪激光生 成信号形成的信号的功率电平保持在基本恒定的电平。然后将呈现基 本恒定的电平的该组合信号输入到放大器电路中。
本发明提供了优于现有技术的系统的显著优点。最重要地，本发 明提供了一种PON设计，其提供了上游突发信号处理，同时保持到PON 设计中所包含的EDFA的恒定的输入功率电平。该系统还防止了 EDFA 处的大的动态瞬态响应，并且基本上消除了由瞬态响应引起的失真。 相比于现有技术的系统，本发明的另一优点在于其提供了可允许的 PON分流比的增加。
由下面的本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其他优点 对于本领域的技术人员是显而易见的。
通过参考下面的详细描述和附图，可以更好地理解本发明自身连同其另外的目的和优点。


附图用于说明本发明的原理。
图l示出了示例性的现有技术的PON设计。
图2a示出了输入到图1的PON设计中包含的EDFA的示例性突 发数据信号。
图2b示出了图1的PON设计中包含的EDFA响应图2a的输入信 号生成的失真的输出信号。
图3示出了现有技术的EDFA配置。
图4示出了根据本发明的EDFA电路的示例性实施例。
图5a示出了上游突发数据信号的示例。
图5b示出了根据本发明的一个实施例的由本发明生成的调制的
伪激光信号。
图6示出了本发明的另一示例性实施例。
图7示出了图6中示出的本发明的实施例的操作。
图8示出了本发明的另一示例性实施例，其允许将伪激光信号用
于监视目的。
具体实施例方式
在讨论本发明之前，提供对PON设计和EDFA控制电路的简要讨 论，以助于理解本发明。图1示出了典型的放大PON系统10。参考图 1,该系统包括光网络单元(ONU) 12; lxN光耦合器14 (作为变化 方案，在受保护的PON设计中利用2xN光耦合器)；第一波分复用器 (WDM) 16和第二波分复用器18，其耦合到第一 EDFA 20和第二 EDFA22。在给出的实施例中，第一EDFA20放大在下游方向中传播的 信号，而第二EDFA22放大在上游方向中传播的信号。系统IO进一步 包括光线路终端OLT24，其位于中心局中。如所示出的，OLT包括发 射机26、接收机28、用于放大接收信号的EDFA 30、和将发射机26 和接收机28耦合到馈送器光纤(feeder fiber)的WDM 32。
至于操作，当ONU 12具有数据要发送，并且进一步接收到如PON 协议中定义的传输许可时，ONU12在上游方向中通过一个(或多个) EDFA光放大器22将数据突发发送到中心局中的OLT 24。放大PON 10 具有多个ONU12，其通过N端口光耦合器14耦合到第一EDFA22和 馈送器光纤。因此，EDFA的输入处的信号是突发序列，其由例如，高 速开关键控(high speed on-off keying, OOK)调制数据组成。这些数据 突发具有有限的时长，典型地为数Msec 数十Msec。
更具体地，当数据在上游方向中传输时，耦合器14组合来自ONU 12的输出信号，并且借助于WDM滤波器16，将组合信号耦合到第一 上游EDFA22的输入。由于例如，分布光纤的长度不同，ONU发射机 规范的公差的不同，并且由于ONU部件的老化，第一上游EDFA 22 处的接收功率电平可能依据ONU而变化。因此，EDFA22处的上游输 入信号将具有i ^sec 100 /isec或更多的时间尺度上的宽的动态范围。 该宽的动态范围对于现有的EDFA是难于控制的，导致了 EDFA输出 端处的放大信号的高的失真。
图2a和2b分别示出了 ONU 12生成的示例性突发信号，以及 EDFA22对上游突发信号的示例性响应。具体地，图2a示出了来自不 同的ONU的典型的突发输入信号序列，而图2b示出了 EDFA22输出 的失真信号。应当注意，图2a和2b中仅示出了平均功率。不论EDFA 是否并入了恒定增益控制电路(即，AGC)或者恒定功率控制电路， 现有的EDFA设计中均出现输出失真。同样地，不论EDFA的工作点 如何，即，不论其处于线性范围还是饱和范围，均出现该失真。在典 型的情况中，15 dB输入突发功率范围可以在EDFA的输出端处导致从 突发的前沿到后沿的约15 dB的功率差，如图2b中所示。在OLT 24 中包含的上游接收机28处，在突发期间的该接收功率电平的改变使得 难于设定接收机阈值来区分OOK信号。
在现有的设计中，EDFA可以仅将其泵浦激光器调节到突发信号 的改变的输入电平，以保持恒定增益(AGC)或者恒定功率(APC) 操作。然而，由于掺杂铒的光纤的慢的响应，即使能够足够快速地控 制泵浦功率以跟随改变的信号电平，但是掺杂铒的光纤的载波传播电 平仍具有过长的驰豫时间，以至于不允许系统跟随该信号。所得到的
从前沿到后沿的信号差，如例如图2b中示出的，可以高达6dB或更多。
图3示出了如光纤通信中的多种应用中使用的EDFA的典型配置 (其也被称为EDFA放大器电路)。参考图3，光电检测器PD131和 PD2 32检测输入和输出信号功率电平，其分别借助于光功率耦合器33 和34接收一部分输入和输出信号。EDFA控制电路35将EDFA设定到 预定的增益或输出功率电平，其比较输入和输出检测信号功率电平， 使用反馈控制环中的差增加或减少泵浦激光器36和37的输出功率。 泵浦激光器36和37经由第一和第二 WDM 38和39耦合到EDFA的数 据信号线。
图3中示出的EDFA的典型的响应时间约为0.1 msec。如上文所 述，对于高比特率的连续信号，EDFA响应仅受到平均输入功率的影响， 并且不受OOK调制数据的影响。在PON应用中，信号处于突发模式， 具有不同的功率电平，突发之间的空闲周期长，以及数Msec 稍微小 于100 psec的突发时长。因此，EDFA的慢的动态响应将导致如图2b 中示出的突发信号的失真，并且引起突发包络中的功率变化。导致的 信号劣化减少了接收机动态范围，导致了高的误比特率。此外，长的 突发间空闲时间可能致使控制电路使泵浦输出功率斜升，并且随后斜 降，以控制EDFA增益和/或功率。由于EDFA的慢的响应，该动作可 能进一步引起突发信号的瞬态失真。
如下文详细解释的，本发明涉及一种EDFA电路，其能够在PON 设计的上游方向中，在宽的动态范围上补偿突发模式操作，并且涉及 一种用于控制该EDFA电路的方法。
图4示出了本发明的EDFA电路40的示例性实施例。EDFA电路 40包含与图3中示出的EDFA电路相同的基本配置(其由相同的参考 数字标出)，但是包括如下额外的部件。参考图4，该额外的部件包括 增益控制单元42，其沿主信号线设置在EDFA电路的输入端处；和 WDM 49，其沿主信号线设置在EDFA电路的输出端处。增益控制电路 42包括耦合器143和耦合器2 44，其沿主信号线设置；光电检测器 PD3 45，其接收耦合器143的输出作为输入信号；"伪"激光器46， 其具有耦合到耦合器2 44的输出；和增益控制电路47，其接收来自光 电检测器PD3 45和光电检测器PD1 31的输入信号，并且向伪激光器 46提供控制信号。伪激光器46在波长Xd处操作，其位于上游信号窗 口外，但是仍处于EDFA放大范围内。例如，在一个实施例中，上游 信号处于1540 nm 1560 nm的窗口中，而伪激光器46的波长在1529 nm禾卩1539 nm内。
在操作中，光电检测器PD3 45通过耦合器1 43检测PON上游数 据信号。由伪激光器46产生的信号与输入数据信号(即，上游信号) 组合，并且由耦合器2 44将其置于EDFA的主信号线上。光电检测器 PD1 31通过耦合器3 33检测该组合信号，并且由增益控制电路47和 EDFA控制电路35利用该组合信号，如此处解释的。此外，在EDFA 的输出处，WDM滤波器49允许"倾卸"伪激光信号，即从EDFA40 的放大的输出中移除该信号。
应当注意，在电路配置中包括倾卸WDM滤波器49是可选的。例 如，如果放大PON设计中需要多个EDFA，则可以允许将伪信号与突 发信号一起传播到下一EDFA，而该下一EDFA则不需要具有其自身的 伪激光器。而且，还可以调制伪激光器，用于在单工通信信道中使用， 如下文所将进一步描述的。
在PON设计中，上游信道在一段时间周期中可以是空闲的，在此
期间PD3 45未检测到输入数据信号。在该周期中，伪激光器46仅经 由耦合器2 44向EDFA放大器电路提供输入信号。EDFA控制电路35 利用输入检测器PD1 31和输出检测器PD2 32检测的信号，使用伪激 光器的输入信号功率电平作为其输入，建立预定增益或功率。增益控 制电路47利用来自光电检测器PD3和PD1的输入功率信号，监视输 入到EDFA放大器电路的功率信号电平，并且生成控制信号，其耦合 到伪激光器46，并且其将伪激光器输出功率电平设定为这样的电平， 该电平使得到EDFA放大器电路的输入将处于该预定增益或功率电平。 在操作过程中，增益控制电路47将继续调节伪激光器46的输出功率 电平，以便于将输入功率电平保持在预定的电平。通过执行前面的操 作，即使上游信号呈现出突发操作模式，也仍保持到EDFA放大器电 路的输入功率电平，并且作为结果，不存在如现有技术设备中出现的 由突发模式输入信号导致的信号劣化。最后，WM滤波器49操作来从 EDFA的输出信号中移除伪激光信号。
存在多种控制伪激光器以达到前面的目的的方法。下文讨论了优 选方法。
在第一实施例中，增益控制电路47控制伪激光器46，以便于操 作在预定的功率电平，其大于最大预期突发输入信号电平。EDFA操作 于深饱和模式，其中伪激光器46将增益箝位，并且EDFA达到其饱和 输出功率电平。这样，EDFA将实现基本上恒定的增益，尽管输入信号 的动态范围是大的。因此，EDFA的工作点主要由伪激光信号确定，并 且上游信号对于其操作是相对小的扰动。
作为示例，如果来自任何ONU 12的放大信号的所需光功率是6 dB 或者稍小的，则伪激光器46的输出功率可被设定到预定的电平，由此 其放大功率电平是12dB。 EDFA的输出端处的总功率是13dBm (即， 6 dBm=4 mW， 12 dBm=16 mW， 4 mW+16 mW=20 mW=13 dBm)。EDFA 可以操作于APC或AGC模式。利用这些参数，到EDFA的输入功率 可以变化不超过ldb，而不论在任何时间是否在PON上传输突发。因 此，在EDFA的输出处，突发的前沿处的光功率与后沿处的光功率的 差小于1 dB。
由于伪激光器操作于预定的功率电平(不不是下文描述的作为另 一选择的调节的功率电平)，该实施例相对易于实现，并且具有相对 而言几乎不可能性的失效模式，导致了更具鲁棒性的操作。应当注意， 在该实施例中，可以从电路设计中略去光电检测器PD1和耦合器1。
在前面的控制方法的变化方案中，在本发明的第二、第三和第四 实施例中，调节伪激光器46以补偿平均输入信号电平的差异，由此使 得到EDFA的总输入恒定。
在第二实施例中，使用脉宽调制，由增益控制电路47调节伪激光 器46的平均输出功率(即，增益控制电路47输出的控制信号包括一 系列具有可变占空比和预定幅度的开/关脉冲，其以预定的速率施加)。 该脉冲速率应大于EDFA响应时间，例如，10MHz。在该实施例中， 当不存在上游数据信号时，脉宽(即，占空比的"开"(on)部分) 处于预定的最大值；例如，对于10MHz的速率，脉宽将是100ns。当 光电检测器PD3 43检测到上游数据信号时，增益控制电路47縮短耦 合到伪激光器46的控制信号的脉宽，由此縮短伪激光器46开启的时 间量，由此输入到EDFA放大器电路的总的平均功率是恒定的。例如， 如果PD3处的上游数据信号电平为预定的最大值的50%，则伪激光器 脉宽被设定为50ns。因此，组合的上游数据信号和伪激光在到EDFA 放大器电路的输入处具有相同的平均功率，并且放大的上游信号将不 经历由于EDFA的瞬态响应引起的失真。
在第三实施例中，在连续的范围上使用模拟控制电路调节伪激光 器46的功率电平。进行该调节，以便于补偿在光电检测器PD3 45处 测得的连续突发的接收功率电平之间的差，由此EDFA放大器电路的
输入保持恒定。光电检测器PD3 45的响应应比EDFA的响应快，例如， 其带宽必须至少为1 MHz。基于光电检测器PD3 45测得的功率电平， 增益控制电路47通过一定的调制深度反转调制耦合到伪激光器46的 控制信号，以便于控制伪激光器46的输出，由此在EDFA放大器电路 的输入处，测得的突发接收功率电平和调制的伪激光器输出功率的和 是恒定的。应当注意，在伪激光器的调制深度小，并且其最小输出功 率远大于最大突发接收功率电平的情况中，该第三实施例可被视为第 一实施例的改进方案。
图5a示出了可以输入到EFDA中的上游突发数据信号的示例。图 5b示出了根据给出的实施例由本发明生成的对应的调节的伪激光信 号。如所示出的，调节的信号是上游突发信号的功率电平的反转。这 样，EDFA放大器电路输入处的平均组合光信号基本上是恒定的。重要 的是，应当注意，由于其慢的响应时间EDFA将仅处理平均功率。这 样，上游信号将不会经历由于EDFA放大而引起的大的信号失真。而 且，由于上游突发数据信号的不同的电平，EDFA泵浦36、 37将不需 要迅速改变。仅需要略微地和缓慢地调节泵浦控制，以便维持输出处 恒定的增益或功率电平。最后，应当注意，光电检测器PD1 31的输出 还用于控制伪激光器46的偏置，以抵消由于老化引起的伪激光器平均 功率的任何缓慢漂移，并且由于该控制用于调节长期的激光器功率漂 移，因此其应比调制速度慢得多。
为了结合第一实施例扩展上文阐述的示例，其中EDFA的输出处 的所期望的放大突发信号电平是4mW (6dBm)，并且伪激光器输出 功率电平被设定为这样的电平，该电平使得其信号在EDFA的输出处 呈现处于16mW(12dBm)， EDFA的输出处的组合信号电平是20 mW (13dBm)。为了在没有上游突发信号时保持该13dBm的组合信号电 平，必须通过约11.1%的调制深度使伪激光器46的输出信号电平增加。 这样，EDFA将不会经历其输入或输出功率电平中的波动，并且作为结 果，其将不会使上游突发信号失真。在本发明的第四实施例中，EDFA的输入信号在光电检测器PD3 45检测之后被延迟，以向增益控制电路47提供额外的时间，以调节伪 激光器46的输出的幅度。图6示出了本发明的第四实施例的示例性实 施例。参考图6，该第四实施例基本上与第一实施例相同，不同之处在 于，将延迟元件51添加到耦合器1 43和耦合器2 44之间的主信号线 路。在给出的实施例中，延迟元件51是通过将光纤插入在耦合器43 和44之间而形成的光延迟元件，其中光纤的长度由所期望的延迟和光 纤的传播速度确定。
通过根据第四实施例插入额外的延迟元件，可以向增益控制电路 47提供足够的时间，以更加准确地处理和匹配伪激光器输出的幅度、 倾斜和时序特性。因此，这允许通过将非常恒定的平均光功率电平提 供到EDFA的增益部分中，使放大的EDFA输出的波动(即，失真)最小。
图7示出了图6中示出的设备的操作。具体地，图7示出了原始 的延迟输入信号与最优化的调制的伪激光信号组合，导致到EDFA的 增益级的输入的恒定的平均光功率电平。所得到的EDFA输出信号是 原始输入信号的放大的复本，事实上其没有由前面描述的突发模式上 游TDMA信号引起的失真。
如上文讨论的，并且如每个前面的实施例中示出的，如果第二 EDFA不需要使用伪激光信号，则通过利用WDM滤波器49可以在 EDFA的输出处"倾卸"伪激光信号。然而，在前面的实施例中的变化 方案中，伪激光信号可以具有第二用途，并且因此不需要被倾卸。现 将描述伪激光信号的第二用途的一个示例。
已知远程位置处的通讯设备必须被中心监视以用于适当的操作。 待监视的EDFA操作参数的示例可以包括，但不限于，信号输入功率 电平、输出功率电平、泵浦输出功率电平、泵浦电流、泵浦温度、壳
体温度、和壳体门开口 (door opening) 。 ONU可专用于监视每个EDFA。 尽管该方法是可行的，但是其也不与需要被发送的数据量成比例，并 且减少了PON的可用分流比(例如，从128:1减少到127:1)，这两种
情况均不是理想的。
根据本发明的实施例，在监视过程中可以利用伪激光信号。更具 体地，可以通过数据信号调制伪激光信号，以产生能够承载关于EDFA 的状态监视消息的单工通信信道。为了使伪激光信号对EDFA呈现为 恒定，必须以相对高的速率执行调制，例如，10Mb/s或者100Mb/s。 可商业获得能够执行该调制的廉价的收发信机来执行该功能。在中心 局OLT处，可以使用WDM滤波器将伪激光信号从上游信号分流，例 如使用商用接收机将其解调，处理该伪激光信号并且将其转发到操作 和维护中心。在应用于上文提及的第一或第三实施例时，调制对于 EDFA不是重要的，这是因为其仅细微地影响伪激光器的平均输出功 率。在应用于第二优选实施例时，估计的数据调制的占空比可被分解 为用于保持恒定的平均输入功率所需的预定的占空比，或者可以执行 数据调制，使得每个符号保持预定的占空比。
图8示出了示例性配置，其允许使用伪激光信号用于监视目的。 具体地，图8示出了允许前面的功能的额外的部件，并且其可被添加 到任何前面的实施例。应当注意，图8中仅示出了用于协助理解该实 施例的操作所必需的前面的EDFA配置的部件以及所需的额外的部件。 参考图8，该设备包括 一个或多个传感器71，其操作用于监视EDFA 的操作参数的值；元件管理代理设备72，其可以利用微控制器实现， 并且其操作用于自传感器71采集数据，并且将该接收数据格式化为消 息；发射机73，其操作用于将元件管理代理72形成的消息置于预定格 式的数据分组中，例如，但不限于，以太网帧，使该消息序列化(serialize) 并且以预定的时钟速率将该消息作为比特流发射，该预定时钟速率大 于EDFA的响应时间；和耦合器设备74，其操作用于将发射机73输出 的消息数据同增益控制电路47的输出组合，由此在发射机73激活时 调制伪激光器46的增益。在OLT处，该监视系统进一步包括WDM滤 波器75，其操作用于从总的上游信号中提取来自伪激光器的调制信号。 该调制信号随后由光电检测器76检测并被恢复，并且由接收机77格 式化为数据分组。元件管理器单元78处理该数据分组中的消息，以在 管理EDFA及其操作以及PON时进一步使用。接收机77和元件管理 器78可以借助于数据通信网络耦合，例如，局域网，出于简化目的其 未被示出。
结合图5a 8描述的过程可以在硬布线的设备、固件或者处理器 中运行的软件中实现。用于软件或固件实现方案的处理单元优选地包 含在增益控制电路47中，或者还部分包含在EDFA控制电路35中。 任何该过程可以包含在计算机可读介质上，其可由增益控制电路47读 取，或者还可以部分包含在EDFA控制电路35中。计算机可读介质可 以是能够承载微处理器执行的指令的任何介质，包括CD盘、DVD盘、 磁盘或光盘、磁带、硅基可移动或者不可移动的存储器、封包或未封 包有线或无线传输信号。
本领域的技术人员应认识到，计算机可读介质可以承载用于计算 机执行控制输入到光放大器中的功率电平的方法的指令，该方法至少 包括步骤检测待输入到光放大器的放大器电路的突发信号的功率电 平，在所述光放大器的输入端口处检测该突发信号；将伪激光生成信 号耦合到光放大器的输入端口；以及控制伪激光生成电路输出信号的 功率电平，以便于使通过所述突发信号和伪激光生成信号的组合而形 成的信号的功率电平保持在基本恒定的电平，该组合信号被输入到放 大器电路。该指令可以进一步包括将至少一部分所述突发信号耦合 到增益控制电路，该增益控制电路操作用于控制所述伪激光生成电路 输出信号的功率电平；使伪激光生成电路的输出与突发信号耦合，以 便于形成组合信号；以及使至少一部分组合信号耦合到增益控制电路。
本发明提供了优于现有技术的系统的显著优点。最重要地，本发
明提供了一种PON网络，其提供了上游突发信号处理，同时保持对PON 网络中包含的EDFA的恒定的输入功率电平。该系统还防止了 EDFA 处的大的动态瞬态响应，并且基本上消除了由瞬态响应引起的失真。 由于本发明允许放大上游信号，因此相比于现有技术的系统，其提供 了可允许的PON分流比的增加。
尽管公开了本发明的特定的具体实施例，但是应当注意，在不偏 离本发明的精神和基本特性的前提下，本发明可以实施为其他形式。 例如，应当注意，稀土元素铒，在用作专业光纤制造中的掺杂剂时， 呈现出与C带中的放大受激发射(ASE)相容的物理属性。其他的稀 土元掺杂剂已被用于构造操作于其他带中的光放大器。特别关注的是 掺杂有元素镨(Praesodymium)的光纤，其可用于构造操作于1300 nm 附近的光窗口中的放大器。掺杂镨的光纤放大器(PDFA)遇到与EDFA 相同的瞬态动态响应的问题，并且本发明同样适用于该PDFA。
因此，本实施例在所有方面均应被视为说明性的，而非限制性的， 本发明的范围由所附权利要求指出，并且因此在权利要求的等效物的 含义和范围内所有改变方案被涵盖于本发明的范围内。
权利要求
1.一种光放大器，包括输入端口和输出端口，其经由数据信号线耦合在一起；放大器电路；增益控制电路，其耦合到所述数据信号线并且操作用于检测在所述输入端口处输入到所述光放大器的突发信号的功率电平；和伪激光生成电路，其具有耦合到所述数据信号线的输出和耦合到所述增益控制电路的输入；其中所述增益控制电路操作用于控制所述伪激光生成电路输出的功率电平，以便使输入到所述放大器电路中的信号的功率电平保持在基本恒定的电平。
2. 如权利要求1所述的光放大器，进一步包括第一耦合器，其连接到所述数据信号线，并且操作用于将输入的 至少一部分所述突发信号耦合到所述增益控制电路；第二耦合器，其连接到所述数据信号线，并且操作用于将所述伪 激光生成电路的所述输出耦合到所述数据信号线；和第三耦合器，其连接到所述数据信号线，并且操作用于将所述第 二耦合器输出的信号的至少一部分耦合到所述增益控制电路，其中所述增益控制电路利用所述第一耦合器提供的信号的功率电 平和所述第二耦合器提供的信号的功率电平，来确定待由所述伪激光 生成电路输出的功率电平。
3. 如权利要求l所述的光放大器，其中所述增益控制电路控制所 述伪激光生成电路的所述输出功率电平，使得放大器电路操作于饱和 模式。
4. 如权利要求3所述的光放大器，其中所述伪激光生成电路的所 述输出功率电平被设定在预定的电平，所述预定的电平大于输入到光放大器的突发信号的功率电平。
5. 如权利要求l所述的光放大器，其中所述增益控制电路控制所 述伪激光生成电路，以便脉宽调制所述伪激光生成电路的输出。
6. 如权利要求5所述的光放大器，其中当所述输入端口处不存在 突发信号时，所述伪激光生成电路的所述输出被设定到预定的最大调 制电平。
7. 如权利要求5所述的光放大器，其中当所述突发信号的所述功 率电平大于零时，增益控制电路控制施加到所述伪激光生成电路的输 出功率电平的调制，使得伪激光信号输出和突发信号的组合形成功率 电平等于所述基本恒定的电平的信号。
8. 如权利要求2所述的光放大器，进一步包括延迟元件，其耦合 在所述第一耦合器的输出和所述第二耦合器的输入之间。
9. 如权利要求1所述的光放大器，其中所述放大器电路包括 至少一个泵浦激光器，其耦合到所述数据信号线；和 放大器控制单元，其耦合到所述至少一个泵浦激光器，所述放大器控制电路操作用于控制该至少一个泵浦激光器的输出功率，以便使 所述光放大器的输出功率电平保持在预定的电平。
10. 如权利要求1所述的光放大器，其中所述放大器电路形成掺 杂铒的光纤放大器。
11. 如权利要求1所述的光放大器，其中所述放大器电路形成掺 杂稀土的光纤放大器。
12. 如权利要求1所述的光放大器，其中所述放大器电路形成掺杂镨的光纤放大器。
13. —种用于控制输入到光放大器中的功率电平的方法，所述方 法包括检测待输入到所述光放大器的放大器电路的突发信号的功率电 平，在所述光放大器的输入端口处检测所述突发信号；将伪激光生成信号耦合到所述光放大器的所述输入端口；以及 控制所述伪激光生成电路输出的信号的功率电平，以便使通过所 述突发信号和所述伪激光生成信号的组合而形成的信号的功率电平保 持在基本恒定的电平，所述组合信号被输入到所述放大器电路。
14. 如权利要求13所述的方法，进一步包括将至少一部分所述突发信号耦合到增益控制电路，该增益控制电路操作用于控制所述伪激光生成电路输出的所述信号的功率电平；使所述伪激光生成电路的所述输出与所述突发信号耦合，以便形成所述组合信号；以及将至少一部分所述组合信号耦合到所述增益控制电路。
15. 如权利要求13所述的方法，其中所述增益控制电路控制所述 伪激光生成电路的所述输出功率电平，使得放大器电路操作于饱和模 式。
16. 如权利要求15所述的方法，其中所述伪激光生成电路的所述 输出功率电平被设定在预定的电平，该预定的电平大于输入到光放大 器的突发信号的功率电平。
17. 如权利要求13所述的方法，其中所述增益控制电路控制所述 伪激光生成电路，以便脉宽调制所述伪激光生成电路的输出。
18. 如权利要求17所述的方法，其中当在所述输入端口处不存在所述突发信号时，所述伪激光生成电路的所述输出被设定到预定的最 大调制电平。
19. 如权利要求17所述的方法，其中当所述突发信号的所述功率电平大于零时，增益控制电路控制调制使得所述组合信号具有等于所 述基本恒定的电平的功率电平。
20. 如权利要求14所述的方法，进一步包括步骤提供延迟元件，以便在将所述突发信号与所述伪激光生成电路的所述输出组合之前， 使所述突发信号延迟预定的量。全文摘要
本发明公开用于控制在无源光网络中使用的光放大器的方法和装置。一种光放大器，包括输入端口和输出端口，其经由数据信号线耦合在一起；放大器电路；增益控制电路，其耦合到数据信号线并且操作用于检测在输入端口处输入到光放大器的突发信号的功率电平；和伪激光生成电路，其具有耦合到数据信号线的输出和耦合到增益控制电路的输入，其中增益控制电路操作用于控制伪激光生成电路输出的功率电平，以便使输入到放大器电路中的信号的功率电平保持在基本恒定的电平。
文档编号H04B10/17GK101197626SQ200710199518
公开日2008年6月11日 申请日期2007年12月10日 优先权日2006年12月8日
发明者丹尼尔·B·格罗斯曼, 威廉·威克斯, 弗兰克·J·埃芬贝格尔, 李若丁 申请人:通用仪表公司