[发明专利]一种单级多泵光纤放大器的控制系统和控制方法

说明书

本发明公开了一种单级多泵光纤放大器的控制系统和控制方法。针对单级多泵放大器的特性，在要求高增益高功率输出的情况下，传统的控制方案无法能够兼顾光学噪声指数和瞬态特性，本发明通过采用980nm和1480nm中心波长泵浦激光器混搭的结构并结合特有的基于这种混搭机构的控制办法来实现光信号的放大，加上泵浦激光器驱动电流分配方案和特有的瞬态抑制方案来提高模块的光学噪声指数和瞬态特性，以此来保证光放大器的核心性能。本发明能够保证了光学噪声，又优化了光学瞬态性能，这是传统控制技术所不能达到的。通过大量的实验验证发现，利用本方案能够保证良好的光学噪声指数的前提下，光学瞬态性能提高达到50%，大大提升了整个模块的性能和产品竞争力。

技术领域

本发明涉及光纤放大器控制技术领域，尤其涉及一种单级多泵光纤放大器的控制系统和控制方法。

背景技术

随着光通信行业的不断发展，光纤放大器作为光传输中的一种重要部件，其相关性能也必须不断提升，对放大器模块的功率输出和增益要求也在提高。为了使光纤放大器能够有更大功率输出和更大的增益，在单泵浦能力有限的情况下，只能增加其泵浦数量，基于产品成本的考虑，这种多泵浦（>=2）光学结构的方案一般是采用980nm泵浦和1480nm泵浦混合利用的方案。理论上，980nm泵浦保证模块的噪声指数，1480nm泵浦保证模块的功率输出和增益。但是如何有效的控制这两种泵浦来保证良好的噪声指数的前提下功率输出又比较大，并且在这样的控制方法下其动态性能又能够保障甚至提升，正是需要解决的技术难题。

当前传统的单级单泵一般都是采用简单的闭环控制技术，例如单纯简单的PID技术，它能够满足模块的基本功能需求，这种控制技术只能满足常规功能需求的应用，对于日益增长的性能需求形成了一定的瓶颈。例如在面对不断增大的放大器功率输出指标，放大器模块必须采用更多的泵浦激光器来实现这一目标，增加激光器数目虽然能够解决功率输出问题，但是会给模块带来其他问题，噪声指数和瞬态性能的恶化表现得最为突出。并且针对单级多泵浦的结构目前还未发现针对性的技术方案，如果只是采用传统的控制技术，那么放大器的诸多性能都无法得到保证，特别是上文提到的噪声指数和瞬态性能两点。

发明内容

本发明正是基于以上技术难题，提供一种单级多泵光纤放大器的控制系统和控制方法，本发明克服了传统光纤放大器在大增益和大输出光功率时的技术难题，并针对单级多泵光纤放大器结构提出了一种特有的控制方法和控制系统，通过采用980nm和1480nm中心波长泵浦激光器的混搭结构来实现光信号的放大，加上泵浦激光器驱动电流分配方案和特有的瞬态抑制方案来提高光纤放大器的光学噪声指数和瞬态特性，以此来保证光放大器的核心性能。

本发明采用的技术方案如下：

一种单级多泵光纤放大器的控制系统，所述系统包括：用于测量光纤放大器输入端所输入的光功率的PD1、用于将测量的输入端光功率值进行快速模数转换的FADC1、用于测量光纤放大器输出端所输出的光功率的PD2、用于将测量的输出端光功率值进行快速模数转换的FADC2、用于获取前馈控制因子的前馈控制因子模块、用于快速响应输入光带来的输出光变化控制的前馈控制器、用于当瞬态发生时对反馈控制的实时调整以此保证动态性能的瞬态抑制模块、用于保证输出光功率的稳定的反馈控制器、用于合理分配驱动电流给泵浦激光器的驱动电流分配模块、泵1驱动器、泵2驱动器、泵1激光器及泵2激光器；

其中，所述前馈控制器分别与前馈控制因子模块、FADC1相连实现光纤放大器系统前馈控制功能；所述瞬态抑制模块分别与FADC1、反馈控制器相连实现了反馈控制量的修正以实现瞬态抑制功能；所述PD2通过FADC2与反馈控控制器相连完成反馈控制功能；所述前馈控制器和瞬态抑制模块通过加法器与驱动电流分配模块1相连，根据预置的多泵浦驱动电流分配方法，将总驱动电流通过驱动电流分配模块分配给泵1驱动器、泵2驱动器，从而实现泵1驱动器驱动对应的泵1激光器、泵2驱动器驱动对应的泵2激光器。

其中，所述泵1激光器的中心波长为980nm，所述泵2激光器的中心波长为1480nm。