一种光信号的放大和动态调整方法及装置 技术领域 本发明涉及光接入网通信领域， 尤其涉及一种长距离无源光网络中光信号的放大 和动态调整方法及装置。
背景技术 无源光网络 (PON， Passive Optical Network) 技术由于具备低成本、 多用户接 入、 超长距离传输、 高传输带宽等优势， 已经逐渐取代现有的以铜线为传输介质的有线接 入网络， 成为现在主流的宽带接入网技术。目前无源光网络技术主要有两种， 即以太网 无源光网络 (EPON， Ethernet Passive Optical Network) 和吉比特无源光网络 (GPON， Gigabit-Capable Passive Optical Network)。这两种无源光网络的覆盖范围一般为 20km， 最大分支比为 1 ∶ 64 或 1 ∶ 128。最大传输距离和分光比主要受限于 PON 网络的光 功率预算， 而光功率预算主要由两方面决定 ： 光线路终端 (OLT， Optical Line Terminal) 以 及光网络单元 (ONU， Optical Network Unit) 中使用的光发射机输出功率和光接收机灵敏 度， 这是由光收发器件的现有工艺水平所决定的。
随着宽带接入用户的不断增加， 以及宽带业务覆盖率的不断扩大， 下一代的无源 光网络已经明确提出了延长传输距离和增加分支比的要求。这样可以大量减少网络节点 数目， 降低网络部署和维护成本。要实现这个目标， 最简单可行的方法就是在光分配网络 (ODN， Optical Distribution Network) 的主干光纤上加入中继放大器， 这在下一代无源光 网络的相关标准中也已明确指出。
无 源 光 网 络 的 下 行 信 号 是 连 续 方 式， 上 行 信 号 采 用 时 分 复 用 (TDMA， Time Division Multiplexing Address) 方式。 由于不同 ONU 发送的上行信号到达 OLT 的距离不 同， 且不同 ONU 之间的发送光功率本身存在差异， 因此， OLT 接收到的功率电平在各个时隙 是不同的， 这称为 “远 - 近问题” ， 现有标准中规定允许不同 ONU 的上行光功率相差最大可以 达到 15dB。为了正确接收比特流， OLT 接收机必须在每一突发时隙的开头调整判决电平， 这 样的机制称为自动增益控制 (AGC， Automic Gain Control)。标准规定的 OLT 侧突发接收 模块的 AGC 时间非常短， 例如， GPON 规定只有 44 比特 ( 小于 36ns) 用于 AGC 和时钟同步。 大多数情况下， 不同 ONU 的信号动态范围需要比规定时间更长的 AGC 调整时间。而且下一 代更高速率的 PON 网络会要求更短的 AGC 时间， 因此， 这一问题会更加明显。为了减少增益 调整范围， GPON 建议采用功率调整机制， 即 OLT 指示 ONU 调整功率使各 ONU 到达 OLT 的功 率近似相等。虽然通过调整机制放宽了对 OLT 接收机 AGC 调整范围的要求， 但这使 ONU 硬 件更加复杂， 需要增加 OLT 与 ONU 之间的相关控制协议。
此外， 未来的无源光网络会向长距离、 多波长复用方向发展， 下一代无源光网络的 相关标准中已经提出要在干线光纤链路上增加中继扩展单元 (Extender Box)， 用于对光信 号进行波长转换， 光放大器的另一个用途就是作为波长转换器件的前置放大器， 而波长转 换器件 (AOWC， All Optical Wavelength Converter) 一般都要求入射光功率在一定的范围 内， 称为线形工作区， 如果入射光功率超出了这个范围， 输出光信号的波形就会产生畸变，
或者使输出消光比劣化， 因此， 这类光器件应用于上行链路中时， 也希望不同时隙的上行突 发信号之间的功率差尽量小。 发明内容
有鉴于此， 本发明的主要目的在于提供一种光信号的放大和动态调整方法及装 置， 以实现对不同 ONU 的上行突发信号的放大及输出功率均衡， 减小 OLT 侧的 AGC 调整范 围。
为达到上述目的， 本发明的技术方案是这样实现的 ：
本发明提供了一种光信号的放大和动态调整方法， 该方法包括 ：
第一分光器按比例从上行突发的光信号中分出一小部分光信号， 经第一光探测器 转换为电信号后输出给高速增益控制电路， 并将剩余的光信号输出给光放大器 ； 所述光放 大器为半导体光放大器 SOA， 工作模式为自动功率控制 APC 模式， 所述 APC 工作模式能够对 突发信号实现高速响应 ；
所述高速增益控制电路根据随上行突发时隙变化的输入电信号， 动态调整加载在 光放大器上的控制信号 ； 所述光放大器根据加载的控制信号动态调整增益值， 使输出的不同突发时隙的上 行光信号峰值功率相等， 实现输出功率均衡。
该方法进一步包括 ： 对所述光放大器输出的光信号进行反馈控制， 具体为 ：
第二分光器接收光放大器输出的光信号， 并按与第一分光器相同的比例从所述光 信号中分出一小部分光信号， 经第二光探测器转换为电信号后输出给所述高速增益控制电 路；
所述高速增益控制电路根据第一光探测器和第二光探测器输出的电信号相对大 小， 进行 APC 控制， 动态调整加载在光放大器上的控制信号。
该方法进一步包括 ： 所述高速增益控制电路对输出的控制信号进行自发辐射噪声 ASE 预补偿。
本发明还提供了一种光信号的放大和动态调整方法， 该方法包括 ：
第一分光器按比例从上行突发的光信号中分出一小部分光信号， 经第一光探测器 转换为电信号后输出给增益控制电路和高速可变光衰减器 VOA 控制电路， 并将剩余的光信 号输出给光放大器 ； 所述光放大器为稀土掺杂光纤放大器， 工作模式为自动增益控制 AGC 模式 ；
所述高速 VOA 控制电路根据随上行突发时隙变化的输入电信号， 动态调整加载在 高速 VOA 上的控制信号 ；
所述高速 VOA 根据加载的控制信号动态调整衰减值， 使输出的不同突发时隙的上 行光信号峰值功率相等， 实现输出功率均衡。
该方法进一步包括 ： 对所述光放大器输出的光信号进行反馈控制， 具体为 ：
第二分光器接收光放大器输出的光信号， 并按与第一分光器相同的比例从所述光 信号中分出一小部分光信号， 经第二光探测器转换为电信号后输出给所述增益控制电路 ；
所述增益控制电路根据第一光探测器和第二光探测器输出的电信号相对大小， 进 行 AGC 控制， 动态调整加载在光放大器上的控制信号 ；
所述光放大器根据增益控制电路输出的控制信号， 动态调整增益大小。
该方法进一步包括 ： 所述增益控制电路对输出的控制信号进行 ASE 预补偿。
该方法进一步包括 ： 所述高速 VOA 在所述第二分光器输出端， 对不同时隙的上行 光信号的衰减值进行动态调整。
该方法进一步包括 ： 所述高速 VOA 在所述光放大器之前， 对不同时隙的上行光信 号的衰减值进行动态调整。
该方法进一步包括 ： 所述第二光探测器将探测到的放大后波形失真的突发光信号 转变为相应比例的电信号输出给所述高速 VOA 控制电路， 所述高速 VOA 控制电路根据随上 行突发时隙变化的输入电信号， 动态调整加载在高速 VOA 上的控制信号， 使经过放大后的 突发信号波形失真减小。
本发明还提供了一种光信号的放大和动态调整装置， 该装置包括 ： 第一分光器、 第 一光探测器、 高速增益控制电路和光放大器， 其中， 所述光放大器为 SOA， 工作模式为 APC 模 式；
所述第一分光器， 用于按比例从上行突发的光信号中分出一小部分光信号给所述 第一光探测器， 并将剩余的光信号输出给光放大器 ； 所述第一光探测器， 用于将输入的上行突发时隙光信号转换为相应的电信号后输 出给所述高速增益控制电路 ；
所述高速增益控制电路， 用于根据随上行突发时隙变化的输入电信号， 动态调整 加载在所述光放大器上的控制信号 ；
所述光放大器， 用于根据加载的控制信号动态调整增益值， 使输出的不同突发时 隙的上行光信号峰值功率相等， 实现输出功率均衡。
该装置进一步包括 ： 第二分光器和第二光探测器， 其中，
所述第二分光器， 用于接收所述光放大器输出的光信号， 并按与第一分光器相同 的比例从所述光信号中分出一小部分光信号输出给所述第二光探测器 ；
所述第二光探测器， 用于将输入的光信号转换为电信号后输出给所述高速增益控 制电路 ；
相应的， 所述高速增益控制电路进一步用于， 根据第一光探测器和第二光探测器 输出的电信号相对大小， 进行 APC 控制， 动态调整加载在光放大器上的控制信号。
所述光放大器进一步包括 ： 增益平坦滤波器， 用于使不同波长的输入光信号实现 增益平坦。
本发明还提供了一种光信号的放大和动态调整装置， 该装置包括 ： 第一分光器、 第 一光探测器、 增益控制电路、 光放大器、 高速 VOA 控制电路和高速 VOA， 其中， 所述光放大器 为稀土掺杂光纤放大器， 工作模式为 AGC 模式 ；
所述第一分光器， 用于按比例从上行突发的光信号中分出一小部分光信号给所述 第一光探测器， 并将剩余的光信号输出给光放大器 ；
所述第一光探测器， 用于将输入的上行突发时隙光信号转换为相应的电信号后输 出给所述增益控制电路， 或输出给所述增益控制电路和高速 VOA 控制电路 ；
所述增益控制电路， 用于对所述光放大器进行 AGC 增益控制 ；
所述高速 VOA 控制电路， 用于根据随上行突发时隙变化的输入电信号， 动态调整
加载在高速 VOA 上的控制信号 ；
所述高速 VOA， 用于根据加载的控制信号动态调整衰减值， 控制不同时隙的上行光 信号实现输出功率均衡。
该装置进一步包括 ： 第二分光器和第二光探测器， 其中，
所述第二分光器， 用于接收所述光放大器输出的光信号， 并按与第一分光器相同 的比例从所述光信号中分出一小部分光信号输出给所述第二光探测器 ；
所述第二光探测器， 用于将输入的光信号转换为电信号后输出给所述增益控制电 路；
相应的， 所述增益控制电路用于， 根据第一光探测器和第二光探测器输出的电信 号相对大小， 进行 AGC 控制， 动态调整加载在光放大器上的控制信号 ；
所述光放大器根据增益控制电路输出的控制信号， 动态调整增益大小。
所述光放大器进一步包括增益平坦滤波器， 用于使不同波长的输入光信号实现增 益平坦。
所述第二光探测器将探测到的放大后波形失真的光信号转变为相应比例的电信 号输出给所述高速 VOA 控制电路， 所述高速 VOA 控制电路根据随上行突发时隙变化的输入 电信号， 动态调整加载在高速 VOA 上的控制信号， 使经过放大后的突发信号波形失真减小。 所述高速 VOA 位于所述光放大器的输入端或所述第二分光器输出端。
本发明所提供了一种用于无源光网络上行光信号的放大和动态调整方法及装置， 根据对干线光纤链路中上行信号的实时检测的结果， 通过增益控制电路动态调整加载在光 放大器上的控制信号， 实现对不同 ONU 的上行突发的光信号的放大及输出功率均衡， 能够 有效的减小 OLT 侧的 AGC 调整范围， 降低 ONU 和 OLT 设备的复杂度， 也能够使波长转换器件 的输入光功率始终保持在线形工作区之内。
附图说明
图 1 为本发明一种光信号的放大和动态调整方法的流程图一 ； 图 2 为本发明实施例一的光信号的放大和动态调整装置的组成结构示意图 ； 图 3 为本发明实施例一中通过延时光纤同步调整的时序图 ； 图 4 为本发明实施例一的动态调整的时序图 ； 图 5 为本发明一种光信号的放大和动态调整方法的流程图二 ； 图 6 为本发明实施例二的光信号的放大和动态调整装置的组成结构示意图 ； 图 7 为本发明实施例二的动态调整的时序图 ； 图 8 为本发明实施例三的光信号的放大和动态调整装置的组成结构示意图 ； 图 9 为本发明实施例三的动态调整的时序图 ； 图 10 为本发明实施例四的光信号的放大和动态调整装置的组成结构示意图 ； 图 11 为本发明实施例四的动态调整的时序图。具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步详细阐述。
如果长距离无源光网络的上行链路中使用的中继放大器在对信号进行放大的同时， 又能够使不同时隙的上行突发光信号输出功率均衡， 使 OLT 接收到的不同时隙的上行 突发光信号的峰值功率相近或相等， 就能显著降低 OLT 增益调整的技术难度， 也无需在 ONU 内增加额外的输出功率调整模块， 显著减少设备成本。
由于目前的无源光网络和下一代的无源光网络 (10G-EPON 和 NG-EPON) 的下行信 号分别规划在 S 波段 (1490nm 附近 ) 和 L 波段 (1580nm 附近 )， L 波段属于掺铒光纤放大 器 (EDFA， Erbium Doped Fiber Amplifier) 的增益波长范围， 因此使用 EDFA 较为合适， S 波段的放大需要使用增益带宽相应的半导体光放大器 (SOA， Semiconductor Optical Amplifier) ； 目前的无源光网络和下一代的无源光网络 (10G-EPON 和 NG-EPON) 的上行信 号分别规划在 O 波段 (1260nm-1360nm) 和 O- 波段 (1260nm-1280nm)， 因此可以使用该波段 的半导体光放大器或掺镨光纤放大器 (PDFA， Praseodymium Doped Fiber Amplifier)。当 然， 本发明并不对光放大器的类型进行限定， 如果随着 PON 技术的发展， 将上行波长迁移到 其他波段 ( 例如 C 波段 )， 那么就应该使用相应波段的全光放大器。
对于无源光网络的上行光信号， 由于采用时分复用形式， 因此时域上是一种突发 模式。 半导体光放大器属于快速响应光器件， 对突发模式的光信号能够同步相应， 而稀土掺 杂光纤放大器属于慢响应器件， 无法根据突发信号的变化放大时， 需要使用不同的控制方 法。
基于上述的思想， 如果采用的放大器为 SOA， 那么本发明所提供的一种对应的光信 号的放大和动态调整方法， 如图 1 所示， 主要包括以下步骤 ：
步骤 101， 第一分光器按比例从上行突发的光信号中分出一小部分光信号， 经第 一光探测器转换为电信号后输出给高速增益控制电路， 并将剩余的光信号输出给光放大器 ( 即 SOA)。SOA 的工作模式为自动功率控制 (APC， Automic Power Control)。该 APC 工作 模式能对上行突发信号峰值功率的变化实现高速响应， 从而使 SOA 放大后的不同突发时隙 的上行光信号实现输出功率均衡。
来自 ONU 的上行突发的光信号进入第一分光器后， 按照比例被分为两部分， 其中 一小部分光信号输出给第一光探测器， 由第一光探测器通过光电转换将得到的电信号输出 给高速增益控制电路 ； 剩余的光信号则被第一分光器输出给光放大器。
步骤 102， 高速增益控制电路根据随上行突发时隙变化的输入电信号， 动态调整加 载在光放大器上的控制信号。
由于光电转换和增益控制调整需要一定的时间， 因此， 为了保证增益控制电路加 载的控制信号， 以及第一分光器输出的光信号同时到达光放大器， 本发明可以在第一分光 器与光放大器之间设置一段延时光纤， 使得第一分光器输出的光信号经过一段延时光纤传 输后再输入光放大器 ； 从而可以通过灵活调整延时光纤的长度， 确保增益控制电路加载的 控制信号， 以及第一分光器输出的光信号同时到达光放大器， 以实现同步调整。
步骤 103， 光放大器根据加载的控制信号动态调整增益值， 使输出的不同突发时隙 的上行光信号峰值功率相等， 实现输出功率均衡。
为了使得光放大器放大后的上行突发的光信号的峰值光功率始终保持在一个合 适的大小， 本发明中还需要对光放大器输出的光信号进行反馈控制， 具体为 ：
第二分光器接收光放大器输出的光信号， 并按与第一分光器相同的比例从光信号 中分出一部分光信号， 经第二光探测器转换为电信号后输出给增益控制光信号中分出一部分光信号， 经第二光探测器转换为电信号后输出给增益控制电路 ； 增益控制电路根据第一 光探测器和第二光探测器输出的电信号相对大小， 进行 APC 控制， 动态调整加载在光放大 器上的控制信号。
此 外， 由 于 经 过 光 放 大 器 后 会 在 输 出 的 光 信 号 中 引 入 自 发 辐 射 噪 声 (ASE， Amplified Spontaneous Emission)， 而第二光探测器无法识别信号和 ASE， 因此， 光放大器 实际的增益值或输出光功率与设定值会存在一定差别， 从而需要补偿这个差别。一种解决 途径是， 在第二光探测器之前加入带通滤光片， 然而由于无源光网络中规定 ONU 发送的上 行突发的光信号允许有一定的波长范围 ( 几十到一百纳米 )， 因此， 采用带通滤光片的效果 不好。另一种解决途径是， 在增益控制电路中增加 ASE 预补偿功能， 即在增益控制电路中预 先设定每一组输入和输出信号所对应的 ASE 补偿值， 在进行增益控制时根据对应的 ASE 补 偿值进行相应的调整。
由于实际的无源光网络系统中， ONU 发送的上行光信号允许有一定的波长范围 ( 几十到一百纳米 )， 而光放大器对于不同波长的入射光信号的放大能力正比于该波长的 ASE 大小。 要使光放大器对该范围内不同波长的入射光信号增益相同， 需要在光放大器内增 加增益平坦滤波器 (GFF， Gain flatten filter)。 对应图 1 所示光信号的放大和动态调整方法， 本发明所提供的一种光信号的放大 和动态调整装置， 包括 ： 第一分光器、 第一光探测器、 高速增益控制电路和光放大器， 其中， 光放大器为 SOA， 工作模式为 APC 模式。第一分光器， 用于按比例从上行突发的光信号中分 出一小部分光信号给第一光探测器， 并将剩余的光信号输出给光放大器。 第一光探测器， 用 于将输入的上行突发时隙光信号转换为相应的电信号后输出给高速增益控制电路。 高速增 益控制电路， 用于根据随上行突发时隙变化的输入电信号， 动态调整加载在光放大器上的 控制信号。 光放大器， 用于根据加载的控制信号动态调整增益值， 使输出的不同突发时隙的 上行光信号峰值功率相等， 实现输出功率均衡。
该装置还包括 ： 第二分光器和第二光探测器。 第二分光器， 用于接收光放大器输出 的光信号， 并按与第一分光器相同的比例从光信号中分出一小部分光信号输出给第二光探 测器。 第二光探测器， 用于将输入的光信号转换为电信号后输出给高速增益控制电路。 相应 的， 高速增益控制电路还用于， 根据第一光探测器和第二光探测器输出的电信号相对大小， 进行 APC 控制， 动态调整加载在光放大器上的控制信号。
下面结合图 2， 对上述光信号的放大和动态调整装置的工作原理进行说明。如图 2 所示， 在本发明实施例一的光信号的放大和动态调整装置中， 多个 ONU 发送的上行突发 的光信号先经过分光器 1( 即第一分光器 ) 按比例分出一小部分光信号后输出给光探测器 1( 即第一光探测器 )， 剩余的光信号经过一段延时光纤后达到 SOA 的输入端 ； 光探测器 1 经 过光电转换后将得到的电信号输出到增益控制电路， 增益控制电路根据输入的电信号， 动 态调整加载在 SOA 上的泵浦电流， 以对上行突发光信号进行同步增益调整。
由于光电转换和增益控制调整需要一段时间， 因此， 使经过分光器 1 后剩余的光 信号先经过一段延时光纤再输入到 SOA， 通过调整延时光纤的长度就能够确保与之对应的 泵浦控制信号同时到达 SOA 以实现同步调整。同步调整的时序图如图 3 所示， 来自 ONU 的 上行突发的光信号经过一段延时光纤后产生控制时延， 从而使得该光信号与泵浦控制信号 同步到达 SOA。
此外， 要使 SOA 放大后的上行突发光信号的峰值光功率到达一个合适的值， 还要 对 SOA 输出的光信号进行反馈控制。在 SOA 的输出端加入分光器 2( 即第二分光器 )， 分出 与分光器 1 同比例的一部分光信号进入光探测器 2( 即第二光探测器 )， 转变为电信号后输 入增益控制电路。由于， SOA 属于高速响应光器件， 因此， 只需简单地根据上行突发的光信 号的峰值功率变化， 同步改变加载在 SOA 上的泵浦控制信号， 就能够实时地改变 SOA 的增益 大小， 从而使 SOA 输出的突发光信号峰值功率不随输入的突发光信号峰值功率的改变而改 变。该增益控制电路采用 APC 工作模式， 控制 SOA 将峰值光功率大小不同的输入突发光信 号都放大到相等的峰值功率水平。
由于经过 SOA 后会在输出的光信号中引入 ASE， 而光探测器 2 无法识别信号和 ASE， 因此光放大器实际的增益值或输出光功率与设定值会存在一定差别。 为了补偿这个差 别， 本发明的实施例一在增益控制电路中增加 ASE 预补偿功能， 即在增益控制电路中预先 设定每一组输入和输出信号所对应的 ASE 补偿值， 在进行增益控制时根据对应的 ASE 补偿 值进行相应的调整。
由于实际的无源光网络系统中， ONU 发送的上行光信号允许有一定的波长范围 ( 几十到一百纳米 )， 而光放大器对于不同波长的入射光信号的放大能力正比于该波长的 ASE 大小。 要使光放大器对该范围内不同波长的入射光信号增益相同， 需要在光放大器内增 加增益平坦滤波器 (GFF， Gain flatten filter)。 对应本发明实施例一的动态调整的时序图， 如图 4 所示， 放大后的上行突发光信 号， 相比放大前的上行突发光信号， 实现了不同突发时隙的输出功率均衡。
如果采用的放大器为稀土掺杂光纤放大器 ( 如 EDFA、 PDFA 等 )， 那么本发明所提 供的一种对应的光信号的放大和动态调整方法， 如图 5 所示， 主要包括以下步骤 ：
步骤 501， 第一分光器按比例从上行突发的光信号中分出一小部分光信号， 经第 一光探测器转换为电信号后输出给增益控制电路和高速可变光衰减器 (VOA， Variable Optical Attenuator) 控制电路， 并将剩余的光信号输出给光放大器。 光放大器的工作模式 为自动增益控制 (AGC， Automic Gain Control) 模式。
步骤 502， 高速 VOA 控制电路根据随上行突发时隙变化的输入电信号， 动态调整加 载在高速 VOA 上的控制信号。
步骤 503， 高速 VOA 根据加载的控制信号动态调整衰减值， 使输出的不同突发时隙 的上行光信号峰值功率相等， 实现输出功率均衡。
由于光电转换和增益控制调整需要一定的时间， 因此， 为了保证增益控制电路加 载的控制信号， 以及第一分光器输出的光信号同时到达光放大器， 本发明可以在第一分光 器与光放大器之间设置一段延时光纤， 使得第一分光器输出的光信号经过一段延时光纤传 输后再输入光放大器 ； 从而可以通过灵活调整延时光纤的长度， 确保增益控制电路加载的 控制信号， 以及第一分光器输出的光信号同时到达光放大器， 以实现同步调整。
进一步的， 如果要使得光放大器放大后的上行突发的光信号的峰值功率始终保持 在一个合适的大小， 本发明中还需要对光放大器输出的光信号进行反馈控制， 具体为 ： 第二 分光器接收光放大器输出的光信号， 并按与第一分光器相同的比例从光信号中分出一小部 分光信号， 经第二光探测器转换为电信号后输出给增益控制电路 ； 增益控制电路根据第一 光探测器和第二光探测器输出的电信号相对大小， 进行 AGC 控制， 动态调整加载在光放大
器上的控制信号 ； 光放大器根据增益控制电路输出的控制信号， 动态调整增益大小， 使输出 的上行突发光信号的峰值光功率始终保持在一个合适的大小。
此外， 由于经过光放大器后会在输出的光信号中引入 ASE， 而第二光探测器无法识 别信号和 ASE， 因此， 光放大器实际的增益值或输出光功率与设定值会存在一定差别， 从而 需要补偿这个差别。 一种解决途径是， 在第二光探测器之前加入带通滤光片， 然而由于无源 光网络中规定 ONU 发送的上行突发的光信号允许有一定的波长范围 ( 几十到一百纳米 )， 因 此， 采用带通滤光片的效果不好。另一种解决途径是， 在增益控制电路中增加 ASE 预补偿功 能， 即在增益控制电路中预先设定每一组输入和输出信号所对应的 ASE 补偿值， 在进行增 益控制时根据对应的 ASE 补偿值进行相应的调整。
由于实际的无源光网络系统中， ONU 发送的上行光信号允许有一定的波长范围 ( 几十到一百纳米 )， 而光放大器对于不同波长的入射光信号的放大能力正比于该波长的 ASE 大小。 要使光放大器对该范围内不同波长的入射光信号增益相同， 需要在光放大器内增 加增益平坦滤波器 (GFF， Gain flatten filter)。
对应图 5 所示光信号的放大和动态调整方法， 本发明所提供的一种光信号的放大 和动态调整装置， 包括 ： 第一分光器、 第一光探测器、 增益控制电路、 光放大器、 高速 VOA 控 制电路和高速 VOA， 其中， 光放大器为稀土掺杂光纤放大器， 工作模式为 AGC 模式。 第一分光 器， 用于按比例从上行突发的光信号中分出一小部分光信号给所述第一光探测器， 并将剩 余的光信号输出给光放大器。第一光探测器， 用于将输入的上行突发时隙光信号转换为相 应的电信号后输出给增益控制电路和高速 VOA 控制电路。增益控制电路， 用于对光放大器 进行增益控制。高速 VOA 控制电路， 用于根据随上行突发时隙变化的输入电信号， 动态调整 加载在高速 VOA 上的控制信号。高速 VOA， 用于根据加载的控制信号动态调整衰减值， 控制 不同时隙的上行光信号实现输出功率均衡。
该装置进一步包括 ： 第二分光器和第二光探测器。 第二分光器， 用于接收光放大器 输出的光信号， 并按与第一分光器相同的比例从光信号中分出一小部分光信号输出给第二 光探测器。第二光探测器， 用于将输入的光信号转换为电信号后输出给增益控制电路。相 应的， 增益控制电路用于， 根据第一光探测器和第二光探测器输出的电信号相对大小， 进行 AGC 控制， 动态调整加载在光放大器上的控制信号。 光放大器根据增益控制电路输出的控制 信号， 动态调整增益大小， 使输出的上行突发光信号的峰值光功率始终保持在一个合适的 大小。
下面以 PDFA 为例对图 5 所示光信号的放大和动态调整装置的工作原理进行说明。 如图 6 所示， 在本发明实施例二的光信号的放大和动态调整装置中， 多个 ONU 发送的上行突 发的光信号先经过分光器 1 按比例分出一小部分光信号后输出给光探测器 1， 剩余的光信 号经过一段延时光纤后达到 PDFA 的输入端 ； 光探测器 1 经过光电转换后将得到的电信号输 出到增益控制电路和高速 VOA 控制电路分别用以实现两个功能。该电信号输入到增益控制 电路， 用以实现对 PDFA 的 AGC 功能 ； 高速 VOA 控制电路接收到这个电信号并输出相应的高 速 VOA 驱动信号给高速 VOA。PDFA 放大后的光信号再经过分光器 2 分出一小部分到光探测 器 2。PDFA 的增益控制电路根据光探测器 1 和光探测器 2 的接收到信号的相对大小， 相应 地调整 PDFA 的增益。增益控制电路不对每一个光信号进行瞬态响应， 只响应光信号的平均 光功率。由于接入 ONU 的数目也会影响上行信号的平均光功率， 因此不适合使用 APC 模式，而应该使用 AGC 工作模式。在 AGC 工作模式下， 无论增加或减少 ONU 的个数， 都不影响 PDFA 对每一个 ONU 上行突发的光信号的增益。与第一实施例相类似， 要使不同光功率大小的输 入信号增益相同， 增益控制电路要具备 ASE 预补偿功能。增益设定的大小必须至少使最小 的上行突发的光信号也放大到所需要的峰值光功率水平。
对应本发明实施例二的动态调整的时序图， 如图 7 所示， 在经过 AGC 模式放大后原 来不同 ONU 的峰值光功率差异还是存在， 但经过高速 VOA 同步衰减后， 各个 ONU 的上行突发 信号峰值光功率被调整到同一大小。
在图 6 所示的实施例中， 高速 VOA 放置在分光器 2 的输出端， 需要说明的是， 高速 VOA 也可以位于 PDFA 之前， 对应的实施例三如图 8 所示。 与实施例二不同点是， 上行链路的 分光器 1 和 PDFA 之间设置高速 VOA， 高速 VOA 控制电路根据光探测器 1 输出的电信号产生 相应的高速 VOA 驱动信号输出给高速 VOA ； 高速 VOA 根据高速 VOA 驱动信号对输入的光信 号执行衰减后输出给 PDFA。这样， 使得不同 ONU 的上行突发的光信号输入到 PDFA 之前， 峰 值光功率都衰减到相同水平， 对应的动态调整的时序图如图 9 所示。根据光探测器 1 和光 探测器 2 输出的电信号相对大小， 进行 AGC 控制， 动态调整加载在光放大器上的控制信号。 由于高速 VOA 会先对光放大器的输入信号进行衰减， 因此， 光探测器 1 探测到的光功率并非 真正输入到光放大器的光功率， 因此高速 VOA 控制电路需要输出一个平均功率调整量至增 益控制电路， 使其对输出到光放大器的 AGC 控制信号进行相应的调整。光放大器根据增益 控制电路输出的控制信号， 动态调整增益大小， 使输出的上行突发光信号的峰值光功率始 终保持在一个合适的大小。
由于稀土掺杂光纤放大器增益调整的慢响应特点， 突发信号经过 AGC 工作模式放 大后， 输出信号会出现失真， 即突发信号的前后沿会有峰值功率差， 这是因为突发信号的前 沿消耗的稀土掺杂光纤上能级粒子得不到及时的补充所引起的。 该峰值功率差的大小与突 发信号的间隔， 宽度， 放大器的增益值等因素都有关系。如果将图 6 所示的实施例中高速 VOA 控制电路的输入信号改为光探测器 2 接收到的经过放大后失真的上行信号， 并使其输 出相应的高速 VOA 驱动信号， 对应的实施例四如图 10 所示， 就能使经过 VOA 衰减后的上行 突发信号失真度减小， 对应的动态调整的时序图如图 11 所示。
以上所述， 仅为本发明的较佳实施例， 并非用于限定本发明的保护范围。