[发明专利]恒定功率模式受控的光学放大器中的快速功率瞬变抑制

说明书

技术领域

本发明的领域是光学放大器。更具体而言，本发明针对用于控制恒定功率模式的掺铒光纤放大器(EDFA)中的光功率瞬变的方法和系统。

背景技术

随着包括可重构的光插/分复用器(ROADM)在内的具有复杂联网体系结构的高比特率(＞10Gbps)、可重构光传输系统变得更加流行，恒定功率模式的光学放大器变得越来越重要。这种ROADM组件的添加增加了损耗，并且增加了对紧挨在接收器之前的终端-EDFA的需求，超过了更传统的内联(in-line)EDFA，如图1中所示。高比特率(40Gbps及更大)比低比特率具有更严格的光学信噪比(OSNR)要求，而且需要配置图1所示的每通道可调色散补偿器，这进一步增加了对终端-EDFA的需求。由于以上提到对ROADM的使用的增加导致的动态通道插/分事件，使得对终端-EDFA的输入功率电平可以在大范围内变化。由于突然的输入功率浪涌而在终端-EDFA输出处导致的瞬时过冲会造成对接收器不可修复的损害。这种接收器输入功率限制用于降低终端EDFA的最大可接受输出功率，同时来自高比特率的光学信噪比(OSNR)约束用于增加终端EDFA的最小可接受输出功率。因此，快速过冲抑制是恒定功率模式EDFA中有用的特征。OSNR要求一般阻止用户简单地以低到足以允许应用传统恒定增益模式的EDFA控制技术的输出功率电平操作终端-EDFA。

尽管广泛采用恒定增益受控的EDFA，其中放大器固有的增益漂移通过泵浦功率中的调节来补偿，但是非常快速的恒定功率受控的EDFA给出了不同的挑战，且仍在寻找解决方案。简单且低成本的解决方案总是令人期望但具有挑战性的。关键的问题是在足够短的时间内抑制由于输入功率瞬变导致的输出功率浪涌，以确保击中光电探测器的总体(integrated)能量充分小于造成过载或损害所需的能量。如果任何EDFA添加到PIN光电探测器的上游，则抑制功率瞬变来避免对光电探测器的过载或损害是很重要的。

解决这个问题的一种方法在美国专利No.6,757,099中描述。在这个专利中所描述的解决方案涉及使用前馈和反馈控制算法来进行功率瞬变抑制。但是，这种方法对非常快的瞬变上升时间不提供足够快的响应。

另一种方法在美国专利No.5,187,610中描述，该专利描述了在EDFA输出端处使用集总损耗元件来增加噪声品质因数。但是，不是很显然这种解决方案适当地解决了快速瞬变性能的问题。

已知的现有技术瞬变控制策略以某种方式通过响应输入功率的变化升高和降低泵浦功率来运行。这些受到了增益介质的特征响应时间的限制。

因此，需要对快速输入功率瞬变抑制的改进。

发明内容

我们已经开发出了抑制恒定功率模式的光学放大器中的快速瞬变的一种改进的方法。该方法依赖于以自动功率控制模式操作放大器。它可适用于基于稀土放大器介质的光学放大器，例如掺铒光纤放大器(EDFA)。

附图说明

当联系附图考虑时，本发明可以得到更好的理解，附图中：

图1是具有可重构光学插/分复用器的典型EDFA的功能图；

图2是用于实现本发明的电路的示意性电路图；

图3a和图4a是对于50微秒升/降功率瞬变的信号功率输入随时间的曲线图；及

图3b和图4b是示出在具有和没有本发明的电路改进的情况下的信号功率输出的曲线图。

具体实施方式

典型光纤放大器的操作依赖于增益介质，其中稀土离子被泵到反转状态，然后通过信号波长的激励发射或者自发发射衰减到基态。在恒定功率模式的EDFA中，当输入功率增加时，信号增益必须减小，以便保持输出功率的恒定。增益的减小通常是通过控制泵浦驱动电流以减小粒子数反转来实现的。但是，由于增益介质(在这个例子中是铒)的长衰减时间，使得粒子数反转的减小不是非常快。因此，在恒定功率模式的EDFA中，缩短衰减时间对于控制和抑制功率瞬变事件中的过冲是很重要的。已经发现，如果增益介质中的信号功率可以推到更高电平，则衰减时间变得更短。

图1例示了具有可重构光学插/分复用器11和关联的放大器12的内联EDFA。这种系统一般包括带通滤波器13及诸如可调色散补偿器和偏振模式补偿器的各种补偿器元件14。EDFA输出放大器/接收器以15、16示出。