[发明专利]一种FM-EDFA自动增益控制装置

说明书

本发明公开了一种FM‑EDFA自动增益控制装置，通过将少模输入信号在泵浦可调FM‑EDFA中与多模泵浦光一同注入到FM‑EDF中进行模式放大，放大后的少模信号送入模态综合检测模块，完成少模放大信号的模态综合测量；模态反馈控制电路根据模态综合测量结果，产生泵浦控制信号并控制可调泵浦单元来调整泵浦模式分量及其功率大小，从而实现整个FM‑EDFA的自动增益控制功能。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更为具体地讲，涉及一种FM-EDFA自动增益控制装置。

背景技术

随着网络流量爆炸式增长，单模光纤通信系统的传输容量正在逐渐趋近非线性香农极限。为了满足光网络不断增长的容量需求，空分复用技术越来越多地受到关注。空分复用长距离传输系统离不开空分复用光放大器，其中少模或多芯的掺铒光纤放大器有着最为广泛的应用场景，尤其是少模掺铒光纤放大器(FM-EDFA)不但可用于补偿模式传输与交换系统中模式的衰减，还可以用于少模非线性系统来提高模式光功率。

与传统的单模掺铒光纤放大器EDFA相比，FM-EDFA还需额外关注不同模式信号之间的增益差，即差模增益(DMG)，这是设计少模掺铒光纤需要考虑的新参数。

在模分复用光纤系统中，较大的模间增益差值不仅会导致信号失真，误码率增加，增大系统中断概率，还会增加后端多进多出(MIMO)信号处理的复杂度。因此，对于常规的应用而言，设计和研制FM-EDFA，既要达到有足够的模式增益，又要具有较低的差模增益。

此外，在一些特殊的应用场景下，人们可以利用FM-EDFA的差模增益来补偿模式相关损耗，如在光交换节点中实现模式均衡。无论哪种应用情形，都希望FM-EDFA具有类似传统单模EDFA那样的自动增益控制功能。模式的增益控制的实现依赖于模式增益的检测和反馈机制，若采用将FM-EDFA输出的模式复用放大信号进行解复用的检测方法，会大大增加设备成本，也不适合于更多模式的放大情形。更何况，少模光纤中高阶模的模场分布不再是单模光纤中圆对称的高斯分布，致使FM-EDFA的增益控制更加困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种FM-EDFA自动增益控制装置，通过对FM-EDFA少模放大信号的模态综合检测，并根据检测结果调节FM-EDFA泵浦光的模式及功率，来自动控制FM-EDFA的模式增益，从而解决FM-EDFA中放大信号的模式增益不均衡或差模增益大的问题。

为实现上述发明目的，本发明一种FM-EDFA自动增益控制装置，其特征在于，包括：泵浦可调FM-EDFA、模态综合检测模块和模态反馈控制电路；

所述泵浦可调FM-EDFA包括复用器、少模掺铒光纤FM-EDF、可调泵浦单元和泵浦剥离器；其中，可调泵浦单元又包括泵浦光源、模态调制器和驱动电路；

驱动电路在泵浦控制信号控制下，分别对泵浦光源的输出功率和模态调制器的模态进行调节，产生多模泵浦光；复用器将少模信号光与多模泵浦光合并在一起注入FM-EDF实现信号光放大；再将放大的信号光和泵浦光传输至泵浦剥离器，泵浦剥离器滤除FM-EDF输出的泵浦光，从而输出少模放大信号；

所述模态综合检测模块包括多通道偏振检测和模态综合表征两个功能单元，其作用是实现多种组合模态的表征和测量；其中，多通道偏振检测单元又包括四个分光板，四个偏振检偏器，一个偏振转换器以及四个光电探测器；

少模放大信号进入多通道偏振检测单元通过四个分光板进行分束，主光束输出该FM-EDFA自动增益控制装置的绝大部分信号功率，四束次光束的信号分别进入水平检偏器、垂直检偏器、+45°检偏器、+45°检偏器和偏振转换器，得到四路偏振状态的光信号，然后通过四个光电探测器将四路偏振状态的光信号转换成电信号，同时测得四路偏振状态的光信号的功率和模态综合表征单元对来自多通道偏振检测单元的多路输出电信号进行适当地组合和权重计算，输出模态综合表征结果；