一种光放大器突发模式下的光功率和增益探测装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于光放大器的突发模式下光功率和增益探测的装置和方法，包括：多路光功率探测电路、FPGA器件、温度探测电路；每路光功率探测电路采用相同的结构和实现方式，且均包括各自独立的光电转换器、跨导电路、模拟信号调理电路、滤波器和模数转换芯片；通过对常规光放大器中模拟电路、数字检测和控制进行改进，利用FPGA器件的特性，通过算法，实现了对突发模式下光信号和增益的探测。避免增加复杂的模拟电路，同时也避免模拟控制方案中元器件不一致性带来的影响，无论光信号是稳定模式还是突发模式，算法都可以准确、稳定的探测光功率，适用范围广泛；通过严格控制ADC采样的同步性、计算的延时，更准确地计算放大器增益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信技术，尤其涉及对光放大器的改进，具体涉及一种用于光放大器的突发模式下光功率和增益探测的装置和方法。本专利技术用于解决通信领域中光放大器对光功率和增益的探测问题，主要用于在宽带光纤无源光网络接入领域实现对突发模式下光功率和增益准确地探测
技术介绍
接入网是用户进入城域网/骨干网的桥梁，是信息传送通道的“最后一公里”。随着互联网和高带宽的消耗业务逐步涌现，带宽提速成为迫切需求。为了满足用户的需求，各种新技术不断涌现，接入网技术己成为研究焦点和投资的热点。在各种宽带接入技术中，无源光网络（PON）以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为热门技术。PON系统中是一种纯介质网络，避免了外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高了系统可靠性，同时节省了维护成本，因此得到最广泛应用。PON系统主要包括位于局端的光线路终端（OLT）、光配线（ODN）、光网络单元（ONU）。PON是一种点对多点的光纤传输和接入技术，数据从OLT到ONU为下行方向，采用广播方式。数据从ONU到OLT为上行方向，采用时分多址即突发方式。为了延伸OLT到ONU的光纤通信传输距离，提高信噪比，OLT测通常增加一光放大器。对于下行方向，OLT发送的数据速率远高于探测带宽，光信号功率稳定，传统的光放大器均能准确探测光功率和增益。但对于上行方向，每个ONU工作于突发模式，只有发送数据包，光纤上才有光信号，没有数据时，ONU处于空闲状态，不发送任何光信号，因此，上行方向光纤上的光信号为突发模式，对上行方向光放大器的设计，特别是功率探测和增益计算提出新的要求。具体来说，传统的光放大器对于光功率探测方案主要包括光电转换器、跨导电路、ADC转换芯片、单片机等。光电转换器将光信号转为电流信号，跨导电路将电流信号转为电压信号，ADC转换芯片将模拟电压信号转为数字信号并传送到单片机。由于单片机速度较慢，只有当光功率缓变变化时，单片机才能探测准确的光功率。由于单片机只能串行操作，对输入和输出光功率不能同时采样，因此对于突发模式，不能得到准确的增益。现有技术中，突发模式光功率和增益的探测可以通过模拟和数字两个方面实现，不同的探测装置和方法影响成本和性能。例如专利《一种接收端光功率在线检测装置及其实现方法》（专利号201110200643.7），需在通用ONU模块上增加BNC端子及其他采集模块，算法本身还需增加额外的触发信号；专利《用于实现突发模式光功率测量的方法和系统》（专利号200610093150.7）采用增加电流镜的方式，模拟电路复杂，不利于在光放大器的使用。现有技术中的实现方式均需要对ONU模块进行改动，甚至对算法进行修改，增加了系统设计的复杂度，不适应目前宽带通信系统的发展需求。本专利技术充分利用目前放大器的设计，结合数字电路和FPGA器件的优点，提出一种用于光放大器的突发模式光功率和增益探测的装置和方法；本专利技术不需要对ONU模块做任何更改，更能适应目前宽带通信系统的使用，同时算法直接利用采样的模拟信号进行处理，硬件上不再增加触发电路，减少系统设计的复杂度。
技术实现思路
为了克服现有光放大器中光功率和增益探测的一些缺陷，本专利技术提出了一种用于突发模式下光功率和增益探测的装置和方法。本专利技术解决的是光放大器中实现突发模式下光功率和增益探测的问题，主要是在无源光网络中，系统轮询光放大器的输入、输出光功率和增益时，光放大器能及时、准确地上报数值。为了实现上述目的，本专利技术提出了一种用于突发模式光功率探测装置，包括：多路光功率探测电路、FPGA器件、温度探测电路；其中，每路光功率探测电路采用相同的结构和实现方式，且均包括各自独立的光电转换器、跨导电路、模拟信号调理电路、滤波器和模数转换芯片；每路光功率探测电路中的光电转换器用于将由相应光路的光信号转为电流信号，跨导电路用于将光电转换器输出的电流信号转为电压信号，模拟信号调理电路用于校正跨导电路输出的电压信号，对电压信号进行放大和平移，滤波器用于滤除模拟信号调理电路输出的电压信号中的高频干扰信号，模数转换芯片将滤波后的模拟电压信号转为数字信号，并输出到所述FPGA器件；所述FPGA器件对各个光路输入的数字信号计算相应光路的光功率和增益。在上述技术方案中，所述温度探测电路包括温度传感器，用于探测光放大器的温度，并将探测到的温度转换为数字信号后传送给所述FPGA器件，所述FPGA器件根据探测到的温度值对所获得光功率和/或增益进行补偿。在上述技术方案中，所述FPGA器件还包括通信接口，用以设定功率阈值、定时器时间间隔、温度补偿系数。在上述技术方案中，所述光放大器可为拉曼光纤放大器、掺铒光纤放大器、掺镱光纤放大器、混合光纤放大器、高功率光纤放大器。在上述技术方案中，每路光功率探测电路探测得到的模拟信号经过模数转换芯片转为数字信号发送到FPGA器件，所述FPGA器件根据预存在参数表中的定标系数，计算实际光功率；当实际光功率超过设定的阈值，触发所述FPGA器件内部的探测状态机，所述FPGA器件对有效光功率进行滑动平均，记录其有效值，同时进行功率判断，只有当本次探测到的光功率值超过上次探测到的光功率值时，所述FPGA器件内部的存储器的数值才进行更新，否则放弃本次探测到的光功率值，从而保证所述FPGA器件内部的存储器中保存的是突发模式下光功率的最大值。在上述技术方案中，所述FPGA器件内部设有定时器，当所述FPGA器件内部的存储器的数值进行更新后，定时器开始计时，当计时时间超过设定值，或者所述FPGA器件通过通信接口接收到更新命令，所述FPGA器件内部的存储器的数值重新更新。在上述技术方案中，所述FPGA器件中还包含有温度补偿参数表，用于使用由所述温度探测电路输入的温度数据来对光功率计算进行补偿。本专利技术还提供一种进行光放大器光功率探测的方法，包括步骤：步骤401，初始化光功率探测模块，在初始状态下FPGA器件对每路光功率探测电路中的模数转化芯片进行配置，配置完成后，进入步骤402；步骤402，启动ADC采样，模数转换芯片进行不断采样，将转换得到的光功率数据输出到FPGA器件，进入步骤403；步骤403，FPGA器件读取由模数转化芯片输入的采样数据，计算当前探测到的光功率，进入步骤404；步骤404，通过判断是否接收到更新数据命令来确定是否执行数据更新操作，如果接收到更新数据命令时进入步骤405，否则进入步骤406；步骤405，使用当前光功率值更新数据，返回步骤404；步骤406，将FPGA器件计算得到的光功率值与预先设定的阈值进行比较，当该光功率值低于设定阈值时，表明本次采样探测到的为无光信号状态，数据无效，进入步骤407；当该功率值超过设定阈值时表明本次采样探测到的为有光信号状态，进入步骤408；步骤407，启动内部定时器进行计时，然后进入步骤409；步骤408，将当前探测到的光功率值与上次探测到光功率值进行比较，如果小于上次探测到的光功率值，则认为当前光功率值无效，进入步骤407，否则认为当前光功率值有效，进入步骤410；步骤409，判断内部定时器计时是否到达设定的时延，如果到达预先设定的时延，则进入步骤411，否则进入步骤404；步骤410，与前N次探测得到的光功率值进行滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光放大器突发模式下的光功率和增益探测装置，其特征在于包括：多路光功率探测电路、FPGA器件、温度探测电路；其中，每路光功率探测电路采用相同的结构和实现方式，且均包括各自独立的光电转换器、跨导电路、模拟信号调理电路、滤波器和模数转换芯片；每路光功率探测电路中的光电转换器用于将由相应光路的光信号转为电流信号，跨导电路用于将光电转换器输出的电流信号转为电压信号，模拟信号调理电路用于校正跨导电路输出的电压信号，对电压信号进行放大和平移，滤波器用于滤除模拟信号调理电路输出的电压信号中的高频干扰信号，模数转换芯片将滤波后的模拟电压信号转为数字信号，并输出到所述FPGA器件；所述FPGA器件对各个光路输入的数字信号计算相应光路的光功率和增益。

【技术特征摘要】
1.一种用于光放大器突发模式下的光功率和增益探测装置，其特征在于包括：多路光功率探测电路、FPGA器件、温度探测电路；其中，每路光功率探测电路采用相同的结构和实现方式，且均包括各自独立的光电转换器、跨导电路、模拟信号调理电路、滤波器和模数转换芯片；每路光功率探测电路中的光电转换器用于将由相应光路的光信号转为电流信号，跨导电路用于将光电转换器输出的电流信号转为电压信号，模拟信号调理电路用于校正跨导电路输出的电压信号，对电压信号进行放大和平移，滤波器用于滤除模拟信号调理电路输出的电压信号中的高频干扰信号，模数转换芯片将滤波后的模拟电压信号转为数字信号，并输出到所述FPGA器件；所述FPGA器件对各个光路输入的数字信号计算相应光路的光功率和增益。2.根据权利要求1所述的用于光放大器突发模式下的光功率和增益探测装置，其特征在于：所述温度探测电路包括温度传感器，用于探测光放大器的温度，并将探测到的温度转换为数字信号后传送给所述FPGA器件，所述FPGA器件根据探测到的温度值对所获得光功率和/或增益进行补偿。3.根据权利要求1所述的用于光放大器突发模式下的光功率和增益探测装置，其特征在于：所述FPGA器件还包括通信接口，用以设定功率阈值、定时器时间间隔、温度补偿系数。4.根据权利要求1所述的用于光放大器突发模式下的光功率和增益探测装置，其特征在于：所述光放大器可为拉曼光纤放大器、掺铒光纤放大器、掺镱光纤放大器、混合光纤放大器、高功率光纤放大器。5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于光放大器突发模式下的光功率和增益探测装置，其特征在于：每路光功率探测电路探测得到的模拟信号经过模数转换芯片转为数字信号发送到FPGA器件，所述FPGA器件根据预存在参数表中的定标系数，计算实际光功率；当实际光功率超过设定的阈值，触发所述FPGA器件内部的探测状态机，所述FPGA器件对有效光功率进行滑动平均，记录其有效值，同时进行功率判断，只有当本次探测到的光功率值超过上次探测到的光功率值时，所述FPGA器件内部的存储器的数值才进行更新，否则放弃本次探测到的光功率值，从而保证所述FPGA器件内部的存储器中保存的是突发模式下光功率的最大值。6.根据权利要求5所述的用于光放大器突发模式下的光功率和增益探测装置，其特征在于：所述FPGA器件内部设有定时器，当所述FPGA器件内部的存储器的数值进行更新后，定时器开始计时，当计时时间超过设定值，或者所述FPGA器件通过通信接口接收到更新命令，所述FPGA器件内部的存储器的数值重新更新。7.根据权利要求1-6中任一项所述一种用于光放大器突发模式下的光功率和增益探测装置，其特征在于：所述FPGA器件中还包含有温度补偿参数表，用于使用由所述温度探测电路输入的温度数据来对光功率计算进行补偿。8.一种使用如权利要求1-7中任一项所述的用于光放大器突发模式下的光功率和增益探测装置来进行光放大器光功率探测的...

【专利技术属性】
技术研发人员：于龙，张蔚青，李春雨，陈志，余春平，卜勤练，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42