掺铒光纤放大器的光功率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种掺铒光纤放大器的光功率控制方法，掺铒光纤放大器(EDFA)根据设定值和输入光功率确定出输出光功率的目标值；根据所述确定的输出光功率的目标值变化量和比例常数确定前馈控制DAC增量；再根据所述输出光功率的目标值与模型预测值之差确定反馈控制DAC增量；最后，根据所述前馈控制DAC增量、反馈控制DAC增量以及上个周期的DAC输出值确定当前周期DAC输出值。本发明专利技术减少了生产环节的复杂程度，能够在原有数字控制系统的基础上实现系统性能的大幅提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光传输系统，具体涉及一种掺铒光纤放大器的光功率控制方法。
技术介绍
光放大器，尤其是掺饵光纤放大器(EDFA)的出现加速了光通信的发展。EDFA自身具有以下优点：对数据格式和速率透明；增益大、噪声小，噪声系数接近量子极限；直接对光信号进行放大，省去了电再生中继器，节省了成本；以及增益带宽大，扩大了传输容量。这些优点使得EDFA在光通信中得到了最广泛的应用。在EDFA的使用中，当EDFA的输入光产生变化时，PUMP驱动电流如不能及时做出正确地调整，残余输入波长的增益就会产生波动。严重时，甚至使得残余波长根本无法正常工作。从目前EDFA情况来看，在EDFA模块中主要使用以下控制方法1、根据DEFA输入光功率值及其变化斜率值查表或计算出PUMP驱动电流值(CN101158796B)。2、通过比例积分微分(PID)控制算法，计算出PUMP驱动电流值(CN101877615B)。第一种算法，由于没有引入反馈机制，抗干扰能力差。而且EDFA设备在出厂前需要有大量的测量数据，增加了生产加工成本。同时PUMP输出效率会随着工作时长而降低，会使实际控制效果变得很差。第二种算法，比例积分微分(PID)控制算法是一种经典工业过程控制算法。它是一种事后控制算法，即只在检测到输出增益与设定增益发生偏差时才开始调节PUMP的电流。这样就不能够做到非常高的增益稳定度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种掺铒光纤放大器的光功率控制方法。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：本专利技术实施例提供一种掺铒光纤放大器的光功率控制方法，该方法为：掺铒光纤放大器(EDFA)根据设定值和输入光功率确定出输出光功率的目标值；根据所述确定的输出光功率的目标值变化量和比例常数确定前馈控制DAC增量；再根据所述输出光功率的目标值与模型预测值之差确定反馈控制DAC增量；最后，根据所述前馈控制DAC增量、反馈控制DAC增量以及上个周期的DAC输出值确定当前周期DAC输出值，即pump电流驱动值。上述方案中，该方法具体步骤如下实现：步骤201：计算EDFA的输出功率目标值，当EDFA处于恒增益控制模式时，P_Goal(k)＝P_In(k)*Set_Gain+ASE(k)；当EDFA处于恒功率控制模式时，P_Goal(k)＝Set_Power；所述P_Goal(k)为当前输出光功率的目标值，P_In(k)为当前输入光功率，Set_Gain为设定增益倍数，ASE(k)为当前ASE功率值，Set_Power为输出光功率设定值；步骤202：计算PUMP电流值的前馈控制DAC增量，ΔDAC_Feedforward(k)＝(P_Goal(k)-P_Goal(k-1))*Constant_ff，P_Goal(k)为当前输出光功率的目标值,P_Goal(k-1)为前一采样时刻的输出光功率目标值,Constant_ff是前馈控制系数；步骤203：检测EDFA实际输出功率P_Out(k)并与模型预测值相比较，计算模型误差e＝P_Out(k)-P_Predict(1/k-1),P_Predict(1/k-1)代表前一个采样时刻预测的当前EDFA输出值；步骤204：修正上一采样时刻计算出的模型预测值P_Corrected(i/k-1)＝P_Predict(i/k-1)+e*h(i),(i＝1,…,N),P_Corrected(i/k-1)是修正后的上一个采样时刻模型预测值，P_Predict(i/k-1)是上一个采样时刻计算出的模型预测值,e是模型当前误差值，h(i)是修正系数，在控制器设计时确定，一般范围在0-1之间，0无抗干扰能力，系统反应快；1抗干扰能力强，系统反应慢；步骤205：移位前一个采样时刻的模型预测修正值得到模型在无驱动电流变化下的模型预测值，P0_Predict(i/k)＝P_Corrected(i+1/k-1),(i＝1,…,N-1)；步骤206：计算反馈控制DAC增量,d(i)是反馈控制系数向量,由离线计算求得；P_Goal(k)是当前目标功率，由步骤201求得，P0_Predict(i/k)是模型在无驱动电流变化下的模型预测值，由上一个采样时刻的步骤208和当前采样时刻的步骤203、204、205求得；M是控制跨度，在离线计算中选择合适的值；步骤207：将前馈控制DAC增量，反馈控制DAC增量和上个周期DAC输出值相加得到当前周期DAC输出值；DAC(k)＝DAC(k-1)+ΔDAC_Feedforward(k)+ΔDAC_Feedback(k)，等式左边的DAC(k)是新DAC值，等式右边的DAC(k-1)是上一个采样时刻的DAC输出值，ΔDAC_Feedforward(k)是前馈控制DAC增量，由步骤202求得，ΔDAC_Feedback(k)是反馈控制DAC增量，由步骤206求得；步骤208：重新计算模型预测值P_Predict(i/k)＝P0_Predict(i/k)+a(i)*ΔDAC_Feedback(k)，P_Predict(i/k)是在增量DAC作用下所求得的新模型预测值，P0_Predict(i/k)是模型在无驱动电流变化下的模型预测值，是经过步骤203、204、205修正过后的上个采样时刻步骤208计算出的模型预测值，a(i)是EDFA单位阶跃响应序列。上述方案中，其特征在于，首先测定PUMP电流对EDFA输出光功率的单位阶跃响应向量a＝{a1,a1,……，ap本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺铒光纤放大器的光功率控制方法，其特征在于，该方法为：掺铒光纤放大器(EDFA)根据设定值和输入光功率确定出输出光功率的目标值；根据所述确定的输出光功率的目标值变化量和比例常数确定前馈控制DAC增量；再根据所述输出光功率的目标值与模型预测值之差确定反馈控制DAC增量；最后，根据所述前馈控制DAC增量、反馈控制DAC增量以及上个周期的DAC输出值确定当前周期DAC输出值，即pump电流驱动值。

【技术特征摘要】
1.一种掺铒光纤放大器的光功率控制方法，其特征在于，该方法为：掺铒光纤放大器
(EDFA)根据设定值和输入光功率确定出输出光功率的目标值；根据所述确定的输出光功率
的目标值变化量和比例常数确定前馈控制DAC增量；再根据所述输出光功率的目标值与模
型预测值之差确定反馈控制DAC增量；最后，根据所述前馈控制DAC增量、反馈控制DAC增量
以及上个周期的DAC输出值确定当前周期DAC输出值，即pump电流驱动值。
2.根据权利要求1所述的掺铒光纤放大器的光功率控制方法，其特征在于，该方法具体
步骤如下实现：
步骤201：计算EDFA的输出功率目标值，当EDFA处于恒增益控制模式时，P_Goal(k)＝P_
In(k)*Set_Gain+ASE(k)；当EDFA处于恒功率控制模式时，P_Goal(k)＝Set_Power；所述P_
Goal(k)为当前输出光功率的目标值，P_In(k)为当前输入光功率，Set_Gain为设定增益倍
数，ASE(k)为当前ASE功率值，Set_Power为输出光功率设定值；
步骤202：计算PUMP电流值的前馈控制DAC增量，ΔDAC_Feedforward(k)＝(P_Goal(k)-
P_Goal(k-1))*Constant_ff，P_Goal(k)为当前输出光功率的目标值,P_Goal(k-1)为前一
采样时刻的输出光功率目标值,Constant_ff是前馈控制系数；
步骤203：检测EDFA实际输出功率P_Out(k)并与模型预测值相比较，计算模型误差e＝
P_Out(k)-P_Predict(1/k-1),P_Predict(1/k-1)代表前一个采样时刻预测的当前EDFA输
出值；
步骤204：修正上一采样时刻计算出的模型预测值P_Corrected(i/k-1)＝P_Predict
(i/k-1)+e*h(i),(i＝1,…,N),P_Corrected(i/k-1)是修正后的上一个采样时刻模型预测
值，P_Predict(i/k-1)是上一个采...

【专利技术属性】
技术研发人员：余永超，
申请(专利权)人：深圳新飞通光电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44