CN102136870B - 一种突发光信号的放大方法、装置和*** - Google Patents

一种突发光信号的放大方法、装置和*** Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种突发光信号的放大方法、装置和***，其中方法的实现包括：监测信号光的输入状态；当无信号光输入时，控制泵浦光的输出功率，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率；将所述泵浦光输入光波分复用器，以便于光波分复用器将信号光和泵浦光合波后输入增益介质中。以上实现方式，通过在无信号光输入时，控制泵浦光的功率，从而提升光放大器的瞬态响应速度，达到避免浪涌以及规避光放大器启动过慢的问题，实现突发光信号在放大过程中的保真。

Description

一种突发光信号的放大方法、装置和***
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种突发光信号的放大方法、装置和***。
背景技术
光通信网络中有一种信号光在时间上由不同的光信号包组成，各个光信号包之间时间上不连续，存在一定的无光时间间隔，相邻两个光信号包之间的功率幅度可能不连续。这样的信号称为突发光信号。目前，这样的突发光信号存在于由光分组交换(Optical Packet Switching，OPS)技术或光突发交换(Optical Burst Switching，OBS)技术组成的光交换***以及接入网的无源光网络(Passive Optical Network，PON)***中。其中产生这种突发光信号的设备、仪表或***，统称为光突发信号源。目前光突发信号源包括光突发发射机、光突发交换机等。
突发光信号在光纤中随着传输距离加大，信号光功率会逐渐衰减，为了延伸光信号的传输距离，需要对光信号进行放大；或者突发光信号经过光器件时，由于光器件插损，信号光功率会衰减，也需要对光信号进行放大。采用支持突发光信号放大的光放大器(突发光放大器)就是其中的优选方案之一。现有的一种光放大器，采用自动功率控制(Automatic Power Control，APC)又叫恒功率控制的方案来实现，在该方案中光放大器输出光的功率为固定值，具体为：使用光探测器监测放大后的信号光的强度，在信号光强度小于固定值时控制泵浦源增大产生的泵浦光的功率，在信号光强度大于固定值时控制泵浦源调节产生的泵浦光的功率；泵浦光和信号光输入光波分复用器(Wavelength Division Multiplexer，WDM)，WDM对输入的信号光和泵浦光合波后输入增益介质中，增益介质吸收泵浦光提供的能量，使电子跳到高能级上，产生粒子数反转，信号光子通过受激辐射过程触发这些已经激活的电子，使它们跃起到较低的能级，从而产生一个放大信号，实现信号光的放大。
发明人在实现本发明的过程中发现：由于需要保持输出光功率恒定，在无信号光输入时，光放大器会驱动泵浦源输出功率很大的泵浦光使增益介质产生的放大自发辐射(Amplified Spontaneous Emission，ASE)光功率与固定值的输出光功率相等，此时的泵浦光功率会比有信号光输入时的泵浦光功率要高。当从无信号光输入到有信号光输入时，由于此时的泵浦光功率比有信号光输入时的泵浦光功率还要高，会引起严重的增益过冲浪涌，达几十微秒左右，造成传输信号严重受损，导致光信号失真。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是提供一种突发光信号的放大方法、装置和***，实现突发光信号在放大过程中的保真。
为解决上述技术问题，本发明所提供的突发光信号的放大方法实施例可以通过以下技术方案实现：
监测信号光的输入状态；
当无信号光输入时，控制泵浦光的输出功率，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率；
将所述泵浦光输入光波分复用器，以便于光波分复用器将信号光和泵浦光合波后输入增益介质中。
一种突发光放大器，包括：
监测单元，用于监测信号光的输入状态；
泵浦源，用于产生泵浦光，当无信号光输入时，控制泵浦光的输出功率，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率，并将所述泵浦光输入光波分复用器；
一种光通信***，包括：包括本发明实施例提供的任意一种突发光放大器；所述突发光放大器通过光纤连接光突发信号源和突发光接收机；
所述突发光放大器，用于通过光纤接收光突发信号源产生的突发光信号；将所述突发光信号放大后通过光纤发送给突发光接收机。
上述技术方案具有如下有益效果：通过在无信号光输入时，控制泵浦光的功率，从而提升光放大器的瞬态响应速度，达到避免浪涌以及规避光放大器启动过慢的问题，实现突发光信号在放大过程中的保真。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明实施例一方法流程示意图；
图2为本发明实施例二突发光放大器结构示意图；
图3为本发明实施例二突发光放大器结构示意图；
图4为本发明实施例二突发光放大器结构示意图；
图5为本发明实施例三光通信***结构示意图；
图6为本发明实施例四突发光放大器结构示意图；
图7为本发明实施例四突发光放大器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，如图1所示，本发明实施例提供了一种突发光信号的放大方法，包括：
101：监测信号光的输入状态；
监测的方式可以采用光探测器来监测，是否有信号光输入，当然，进一步监测输入的信号光的功率也是可以的，本发明实施例对此不予限定；另外监测是否有信号光的输入的方式本发明实施例不予限定。
102：当无信号光输入时，控制泵浦光的输出功率，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率；
上述泵浦源产生的泵浦光在未控制前，可以是固定功率的泵浦光也可以是可变泵浦光，本实施例不予限定。
实现102的方案可以是：将泵浦源输出的泵浦光输入可变光衰减器(Variable Optical Attenuator，VOA)，调节可变衰减器的衰减值，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率；还可以是：调节泵浦源的工作电流，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率。在后续装置实施例中，将就这两种方式做具体说明；需要说明的是，以上两种方式只是控制泵浦光功率的两个举例，并不是穷举，因而不应理解为对本发明实施例的限定。上述输入的信号光可以是单波也可以是多波的，对此本发明实施例不予限定。
根据测试结果显示，在没有信号光输入时产生的泵浦光的功率可以比有信号光输入时泵浦光的最大功率小4dB或小4dB以上能够达到很好的效果。
以上是没有输入信号光的情况，在有信号光的时候，产生上述泵浦光包括：根据输入信号光的功率大小产生与之对应的功率的泵浦光。具体可以参照自动增益控制(Automatic Gain Control，AGC)、自动电流控制(AutomaticCurrent Control，ACC)、自动功率控制(Automatic Power Control，APC)中的任一方案来实现。
103：将上述泵浦光输入光波分复用器，以便于光波分复用器将信号光和泵浦光合波后输入增益介质中。
上述增益介质可以为掺铒光纤、平面掺铒波导、掺镨光纤、掺铥光纤中的任意一项。可以理解的是以上对增益介质的举例不是增益介质的穷举，不应理解为对本发明实施例的限定。
实施例一的方案，通过在无信号光输入时，控制泵浦光的功率，从而提升光放大器的瞬态响应速度，达到避免浪涌以及规避光放大器启动过慢的问题，实现突发光信号在放大过程中的保真。
实施例二，如图2所示，本发明实施例还提供了一种突发光放大器，包括：
监测单元201，用于监测信号光的输入状态；
泵浦源202，用于产生泵浦光，当无信号光输入时，控制泵浦光的输出功率，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率，并将上述泵浦光输入光波分复用器；
光波分复用器203，用于将信号光和上述泵浦光合波后输入增益介质；
增益介质204，用于对输入的信号光进行放大并输出。
可选地，如图3所示，上述泵浦源202包括：
泵浦光产生单元301，用于产生泵浦光，并将泵浦光发送给泵浦光控制单元；
泵浦光控制单元302，用于当无信号光输入时，调节可变衰减器的衰减值，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率，并将衰减后的泵浦光输入光波分复用器。
可选地，如图4所示，上述泵浦源202包括：
电流控制单元401，用于当无信号光输入时，调节泵浦光产生单元402的工作电流；
泵浦光产生单元402，用于在上述电流控制单元401控制的工作电流下产生泵浦光，并将产生的泵浦光输入光波分复用器。
进一步地，
上述泵浦源202，还用于根据输入信号光的功率大小产生与之对应的功率的泵浦光。
具体地，上述增益介质为掺铒光纤、平面掺铒波导、掺镨光纤、掺铥光纤中的任意一项。
实施例三，如图5所示，本发明实施例还提供了一种光通信***，包括：实施例二中的任意一种突发光放大器501；上述突发光放大器501通过光纤连接光突发信号源502和突发光接收机503；
上述突发光放大器501，用于通过光纤接收光突发信号源502产生的突发光信号；将上述突发光信号放大后通过光纤发送给突发光接收机503。
以上光通信***可以为无源光网络(Passive Optical Network，PON)光突发交换(Optical Burst Switching，OBS)网络，光分组交换(Optical PacketSwitching，OPS)网络等使用到突发光放大器的光通信***，以上举例不应理解为使用到突发光放大器的光通信***的穷举，因而以上举例不应理解为对本实施例的光通信***的限定。
实施例二和实施例三的方案，通过在无信号光输入时，控制泵浦光的功率，从而提升光放大器的瞬态响应速度，达到避免浪涌以及规避光放大器启动过慢的问题，实现突发光信号在放大过程中的保真。
实施例四，本实施例将以分别采用使用控制泵浦源的工作电流的方案、以及采用可变光衰减器的方案为例，对本发明实施例提供的突发光放大器作进一步说明。
如图6所示的突发光放大器，为使用控制泵浦源的工作电流的突发光放大器；包括：耦合器601、光波分复用器602、增益介质603、光探测器604、泵浦源605；
耦合器601的输入端连接信号光进入突发光放大器的传输光纤，输出端连接光波分复用器602和光探测器604，光探测器604的输入端连接耦合器601输出端连接泵浦源605，泵浦源605的输入端连接光探测器604输出端连接光波分复用器602，光波分复用器602的输入端连接耦合器601以及泵浦源605输出端连接增益介质603，增益介质603的输入端连接光波分复用器602，输出端连接信号光出突发光放大器的传输光纤；
其中，耦合器601，用于将进入耦合器601的信号光分出少部分信号光进入光探测器604，(当然如果没有信号光，那么就不会有信号光被分给光探测器604)，其余的信号光输入光波分复用器602；
光探测器604，用于监测是否有信号光，以及信号光的功率，根据信号光的功率来向泵浦源605发送控制信号控制泵浦源605产生泵浦光的功率；具体为：在信号光功率小的时候控制泵浦源605产生较小功率的泵浦光，在信号光功率大的时候控制泵浦源605产生较大功率的泵浦光，在无信号光的时候，控制泵浦源605产生在一定功率范围的泵浦光，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率，可以比有信号光输入时光放大器输出的最大功率小4dB或小4dB以上。具体的控制方式可以是：根据泵浦源605工作电流越大输出泵浦光的功率越大的特性，控制输入泵浦源605的工作电流来实现；
泵浦源605，用于在工作电流下产生泵浦光并输出给光波分复用器602；
光波分复用器602，用于将信号光和泵浦光合波后发送给增益介质603；
增益介质603，用于对输入的信号光进行放大并输出。
如图7所示的突发光放大器，为采用可变光衰减器的方案为的突发光放大器；包括：耦合器701、光波分复用器702、增益介质703、泵浦源704、可变光衰减器705；
耦合器701的输入端连接信号光进入突发光放大器的传输光纤，输出端连接光波分复用器702；泵浦源704的输出端连接可变光衰减器705；可变光衰减器705的输入端连接泵浦源704输出端连接光波分复用器702；光波分复用器702的输入端连接耦合器701以及可变光衰减器705输出端连接增益介质703；
其中，耦合器701，用于将输入的信号光发送给光波分复用器702；
泵浦源704，用于产生固定功率的泵浦光，并将泵浦光发送给可变光衰减器705；
可变光衰减器705，用于将输入可变光衰减器705的泵浦光衰减后发送给光波分复用器702；其中，在无信号光输入时，调节可变衰减器的衰减值，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率；
光波分复用器702，用于将输入光波分复用器702的信号光和泵浦光合波后发送给增益介质703；
增益介质703，用于对输入的信号光进行放大并输出。
实施例四的方案，通过在无信号光输入时，控制泵浦光的功率，从而提升光放大器的瞬态响应速度，达到避免浪涌以及规避光放大器启动过慢的问题，实现突发光信号在放大过程中的保真。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，上述程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例所提供的一种突发光信号的放大方法、装置和***进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种突发光信号的放大方法，其特征在于，包括：
监测信号光的输入状态；
当无信号光输入时，控制泵浦光的输出功率，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率；
将所述泵浦光输入光波分复用器，以便于光波分复用器将信号光和泵浦光合波后输入增益介质中。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述控制泵浦光的输出功率，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率包括：
将泵浦源输出的泵浦光输入可变光衰减器，调节可变衰减器的衰减值，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率；或
调节泵浦源的工作电流，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，产生所述泵浦光的方法包括：根据输入信号光的功率大小产生与之对应的功率的泵浦光。
4.根据权利要求1至3任意一项所述方法，其特征在于：所述增益介质为掺铒光纤、平面掺铒波导、掺镨光纤、掺铥光纤中的任意一项。
5.一种突发光放大器，其特征在于，包括：
监测单元，用于监测信号光的输入状态；
泵浦源，用于产生泵浦光，当无信号光输入时，控制泵浦光的输出功率，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率，并将所述泵浦光输入光波分复用器；
光波分复用器，用于将信号光和所述泵浦光合波后输入增益介质；
增益介质，用于对输入的信号光进行放大并输出。
6.根据权利要求5所述突发光放大器，其特征在于，所述泵浦源包括：
泵浦光产生单元，用于产生泵浦光，并将泵浦光发送给泵浦光控制单元；
泵浦光控制单元，用于当无信号光输入时，调节可变衰减器的衰减值，使增益介质有输出光功率，且输出的光功率小于有信号光输入时增益介质能输出的最大光功率，并将衰减后的泵浦光输入光波分复用器。
7.根据权利要求5所述突发光放大器，其特征在于，所述泵浦源包括：
电流控制单元，用于当无信号光输入时，调节泵浦光产生单元的工作电流；
泵浦光产生单元，用于在所述电流控制单元控制的工作电流下产生泵浦光，并将产生的泵浦光输入光波分复用器。
8.根据权利要求5所述的突发光放大器，其特征在于：
所述泵浦源，还用于根据输入信号光的功率大小产生与之对应的功率的泵浦光。
9.根据权利要求5至8任意一项所述突发光放大器，其特征在于：所述增益介质为掺铒光纤、平面掺铒波导、掺镨光纤、掺铥光纤中的任意一项。
10.一种光通信***，其特征在于，包括：包含5至9任意一项所述的突发光放大器；所述突发光放大器通过光纤连接光突发信号源和突发光接收机；
所述突发光放大器，用于通过光纤接收光突发信号源产生的突发光信号；将所述突发光信号放大后通过光纤发送给突发光接收机。
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