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1 引言 EDFA(摻鉺光纖放大器)使用在WDM網(wǎng)絡(luò )的中繼節點(diǎn)，包括光交叉鏈接和光上∕下復用。EDFA沿著(zhù)不同路徑放大多路信號，輸入到EDFA的信道數在光路進(jìn)行重配置或一條鏈路失效時(shí)將會(huì )改變。輸入到每一個(gè)EDFA的WDM(波分復用)信道電壓由于光纖因使用時(shí)間受損變化而改變，這些變化影響了EDFA總的輸入電壓，而輸入電壓會(huì )引起EDFA增益變化，這些都會(huì )影響傳輸性能。由于光功率突然增加導致電壓峰值的出現將會(huì )破壞光接收器，接收器引起的突發(fā)錯誤會(huì )使電壓低于最小需求電壓。這種衰減對系統性能的服務(wù)質(zhì)量有不利影響并 限制網(wǎng)絡(luò )的可測量性。為提供高質(zhì)量的服務(wù)和高精度網(wǎng)絡(luò )，對EDFA 增益以及光功率必須進(jìn)行控制。 WDM網(wǎng)絡(luò )中差錯檢測對光傳輸系統是一個(gè)重要的問(wèn)題。在WDM網(wǎng)絡(luò )的功率監測中，使用光放大器，很難將信號功率與有一個(gè)很大的動(dòng)態(tài)范圍的ASE(放大自發(fā)輻射)功率區分開(kāi)來(lái)，因為這兩種功率在信道數很小的時(shí)候很接近。這就在總功率被監測時(shí)會(huì )引起差錯監測出錯。對于WDM網(wǎng)絡(luò )，ASE對光功率監測沒(méi)有影響。 本文介紹了EDFA增益與輸出功率控制以及對WDM網(wǎng)絡(luò )差錯檢測的功率監測機制�？刂菩诺拦β试谝粋�(gè)光源有問(wèn)題的節點(diǎn)中也可保持穩定，并被用于EDFA增益與輸出功率控制和功率監測。同時(shí)記錄了控制信道穩定的EDFA節點(diǎn)瞬態(tài)功率（增益）結果。 2 控制信道功率的穩定化處理 此增益與功率控制方案包括監測一個(gè)WDM信道校準泵浦功率，監測總的信號功率，監測一個(gè)加在放大器或泵浦功率的額外的探測信號，插入一個(gè)補償信號，通過(guò)一個(gè)后向反饋環(huán)路鉗制增益。最重要的是監測一個(gè)EDFA放大波段的WDM信道（控制信道）。采用這種方法，控制信道的輸入與輸出功率通過(guò)窄帶帶通濾波器（BPF）監測，信道增益可以計算�？刂�電路用來(lái)調整泵浦功率，維持控制信道增益為常量。這種增益控制方案對于信道數目很小的時(shí)候很有優(yōu)勢。當只有幾個(gè)信道時(shí)，ASE電壓相當于輸出信道功率。如果監測總功率，ASE引起監測信號功率的誤碼。然而，直到ASE在控制信道輸出功率中被消除后，這種方案才可控制EDFA不受ASE影響。此方案在一個(gè)OADM環(huán)系統中實(shí)現，可成功減少光浪涌。如果EDFA不實(shí)行控制將導致系統性能下降，由于控制信道光源出現問(wèn)題將使得控制信道不能輸入到EDFA非常高或非常低的功率。因此，按照服務(wù)質(zhì)量，穩定控制信道功率對獲得EDFA增益與輸出功率控制非常重要。 圖1（a）為WDM網(wǎng)絡(luò )一個(gè)鏈路及其節點(diǎn)的示意圖，顯示了控制EDFA增益與輸出功率的控制信道。節點(diǎn)包括控制信道源，WDM復用、解復用器以及3R轉發(fā)器，OXC，和一個(gè)OADM（用于實(shí)現節點(diǎn)功能）。對所有WDM信道的功率在這個(gè)設備中被補償然后發(fā)送到傳輸光纖。設備分別被安裝在工作和保護節點(diǎn)，控制信道源設置也相同。如果其中一個(gè)信道源出現問(wèn)題，在節點(diǎn)與下一節點(diǎn)之間控制信道功率將減少或消失。圖1（b）描述了穩定化的控制信道功率方案。此方案考慮到在相同操作條件下光電二極管比激光器更可靠，且控制電路有足夠的可靠性。 圖1（a）WDM網(wǎng)絡(luò )鏈路節點(diǎn)框圖 圖1（b）穩定性控制信道方案框圖 控制信道功率穩定在控制信道源單元。耦合器功率用一個(gè)PD探測，使控制信道源的電流穩定�？刂菩诺赖淖詣�(dòng)變平控制阻止了控制信道功率的變化。因此，由于光功率持續輸入到EDFA以及在控制信道光源有問(wèn)題的情況下光功率也可以控制就會(huì )使得EDFA增益與輸出功率保持穩定。 信道功率的穩定性控制不只用于EDFA增益控制，也用于WDM網(wǎng)絡(luò )中差錯檢測，例如監測信號差損（LOS），而且還用于對總功率進(jìn)行監測。如果在一個(gè)級聯(lián)光放大器WDM網(wǎng)絡(luò )中只有幾個(gè)信道，累積的ASE將比在一個(gè)光放大器輸入終端的LOS大，即使當信道功率下降到低于電壓值。信道功率也會(huì )下降到低于LOS臨界值，由于放大器有AGC或ALC功能，信道斜率在輸出終端會(huì )變大。如果使用總功率監測將會(huì )引起差錯監測出錯。在傳輸光纖上游應該可以監測到出錯，然而錯誤是由放大器監測到的。相比而言，當控制信道功率監測只受ASE影響，出錯將被精確檢測到。因此，這個(gè)功率監測機制在傳輸系統中提供了高可靠差錯監測。 3 AGC\ALC特性 控制信道功率采用自動(dòng)控制，有瞬態(tài)響應。以下為EDFA在 ALC下的瞬態(tài)響應。 圖2 顯示了實(shí)驗環(huán)境。使用兩個(gè)DFB-LD分別控制信道1和2.。在信道2我們使用了一個(gè)AOM仿真控制信道源。兩個(gè)控制信道使用一個(gè)3dB的耦合器和一個(gè)PD。ALC電路控制信道1的驅動(dòng)電流，監測功率保持常量�？刂仆ǖ琅c信號通道通過(guò)一個(gè)陣列波導光柵（AWG）進(jìn)行復用�？刂仆ǖ啦ㄩL(cháng)為1572.1nm（190.7THz）。輸入控制通道與16個(gè)信號通道波長(cháng)從1573.7（190.5THz信道1）到1598.9nm(187.5THz信道16)有1.6nm（200GHz）信道間隔到EDFA。然后用一個(gè)AWG從EDFA解復用輸出信道，通過(guò)光電轉換器和示波器監測功率瞬態(tài)。 圖2 實(shí)驗環(huán)境搭建 圖3（a）和（b）顯示了EDFA的配置框圖。圖3（a）代表EDFA信道1，有自動(dòng)增益控制（AGC）功能，這種配置方式廣泛應用于在每一個(gè)信號通道均保持不變的情況。BPF只允許控制信道通過(guò)。AGC功能可保持控制信道增益為常量。EDFA信道1平均增益為19.1dB，16個(gè)信道增益平坦度低于0.8dB。圖3（b）為EDFA信道2包含一個(gè)可調衰減器（VOA）在兩個(gè)放大器之間（有AGC功能），達到ALC功能。每一個(gè)信道的輸出功率都自動(dòng)控制來(lái)補償輸入功率的變化�？刂菩诺涝鲆嬖贓DFA2的EDFA單元中保持常量。保證EDFA信道2平均電平為常量，確保信號增益與斜率。盡管EDFA信道1輸出增益隨著(zhù)輸入功率電平變化而改變，控制信道輸入EDFA2可通過(guò)調節VOA來(lái)保持穩定，這會(huì )達到輸入到EDFA2信號功率為常量。輸出功率在輸入信道功率改變時(shí)也可維持常量。EDFA2放大光路從-20dBm到-12dBm到+2.5dBm（平均），增益平坦度少于1.5dB，可變衰減器的驅動(dòng)速度為320μs。當16信道有15個(gè)drop或從1個(gè)信道的操作增加到15個(gè)時(shí)，功率漂移對EDFA1和EDFA2分別低于±0.5與±1.0dB。 圖 3（a）帶自動(dòng)增益功能EDFA 當控制信道2電源切掉時(shí)耦合控制信道功率會(huì )忽然下降，返回到之前電平的時(shí)間在200μs，誤差低于0.05dB。如果信號波長(cháng)為1573.7nm，通過(guò)ALC使得功率抖動(dòng)可穩定在偏移量1ms內低于0.1dB。我們在這里定義了功率偏移量為區分信道2 切斷后功率控制的穩定性。最大功率瞬間增加（或降低）定義為區分最大（或最�。┕β逝c信道2 切斷時(shí)控制的功率。ALC電路的轉換特性表示為L(cháng)D電流每PD電流每時(shí)間。 圖3（b）自動(dòng)增益與電壓控制EDFA EDFA1的最大功率瞬間增加值與不同輸入信道在輸入信道功率為－16dBm∕ch時(shí)幾乎相同,增加微弱。EDFA2最大功率瞬間增加改變微弱， 最大功率瞬間增減在輸入功率為－18 dBm∕ch時(shí)最小。EDFA2 最大功率瞬間增減分別為0.3～0.1ms以?xún)取?br /> 4 結語(yǔ) 本文提出了一個(gè)高可靠EDFA增益與輸出功率控制以及 WDM網(wǎng)絡(luò )差錯檢測的監控方法,此方案可提供功率穩定的控制信道�？刂菩诺拦β史�定在一個(gè)節點(diǎn)，這個(gè)節點(diǎn)可阻止即使在光源有問(wèn)題時(shí)非控制EDFA操作所引起的控制信道功率嚴重變化。在功率監測中對控制信道功率的使用由于A(yíng)SE而不受影響，并提供信號功率的精確監測。 本文描述了當控制信道忽然改變時(shí)EDFA瞬態(tài)以及控制信道的控制實(shí)驗。對EDFA只有AGC功能時(shí)與有AGC和ALC兩種功能時(shí)最大功率瞬態(tài)增加與降低分別為±0.5 dB與±0.8 dB。發(fā)現功率漂移對信道數是獨立的。實(shí)驗顯示瞬態(tài)功率對一些傳輸系統仍然比較大，然而通過(guò)對控制信道功率的電路控制與EDFA增益和輸出功率來(lái)對響應時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，此方案可提供一個(gè)可靠EDFA操作使我們能使用OADM或OXC來(lái)構建WDM網(wǎng)絡(luò )。 |
