[发明专利]一种降低光放大器功耗的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种降低光通信系统用光放大器子系统类产品功耗的方法，具体地说，涉及拉曼光纤放大器，掺铒光纤放大器，混合放大器产品在工作温度范围内降低模块总功耗的控制方法，本发明属于通信领域。

背景技术

目前，光网络正在向大容量方向发展，主干网容量越来越大，通道数量不断增加，对各种光放大器的增益和功率要求进一步提高。同时城域网和接入网也在不断增加带宽和传输距离，对各种小型化掺铒光纤放大器（Erbium-doped Optical Fiber Amplifier，缩写为EDFA）的需求逐渐增加。目前，各系统设备商对光放大器的要求逐渐向高功率，小型化，低工作电压方向发展。功率超过27dBm的EDFA，光纤拉曼放大器（Fiber Raman Amplifier，缩写为FRA）-掺铒光纤放大器（FRA-EDFA）混合放大器需求增加，增益和输出光功率提高的同时要求模块的外形尺寸越来越小，高度越来越低。小型化（Mini-Size Amplifier，缩写为MSA）封装，half MSA甚至更小封装的EDFA模块需求越来越多，小尺寸的拉曼放大器（raman）也提出了需求。

对于高输出功率，高密度，小型化的光放大器，模块的散热问题已经成为当前光放大器设计的首要考虑问题，如果无法解决模块使用中的散热问题，放大器性能再好也无法应用。解决模块的散热问题，除了加强散热措施外，降低模块的总功耗才是根本的解决方案。一般地，光放大器包含以下几个部分，输入输出光探测及采集电路，泵浦激光器及其驱动电路，泵浦激光器管芯温度控制电路，可调光衰减器（Variable optical attenuator，缩写为VOA）控制电路，控制单元及外围电路，光纤加热器控制电路等，其中，最主要的大功率电路器件为泵浦激光器和光纤加热器。目前，最常用的泵浦激光器为带半导体制冷器（Thermoelectric Cooler，缩写为TEC）的制冷型激光器，在光放大器的功能电路中，绝大部分的功率消耗都是在泵浦激光器上。据统计，在无光纤加热的光放大器中，泵浦激光器驱动电路和激光器管芯温度控制电路消耗功率最大，占光放大器总功耗90%以上。一般情况下，泵浦激光器驱动电路采用线性驱动，可通过调整其工作电路的供电电压，提高该电路的效率。由于管芯温度恒定，因此驱动电路消耗的功率随环境温度变化很小。激光器管芯温度控制电路的主要功能是保持激光器管芯温度恒定在设置值，因此，当环境温度改变时，该电路消耗的功率也随着变化。泵浦激光器管芯温度控制电路的功耗最大值将出现在低温和高温下工作条件，此时泵浦管芯温度与模块内环境温度的温度差最大。在极限温度条件下，单个TEC控制电路上消耗的功耗可达到10W以上。