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yabo手机版网址:用于下一代ROADM网的EDFA阵列的研究

发布日期:2021-05-10 07:10浏览次数:
本文摘要:随着通信市场形势的发展,下一代ROADM的应用迫在眉睫,涉及波长、方向和竞争(无CDC)的构建,如灵活的波长网格和高阶调制模式。为了构建具有这些功能的下一代ROADM网络结构,采用了MCS (multicastswitch)来防止波长竞争,引入了插入损耗。为了满足相干光接收机较大的输出功率,同时考虑到模块尺寸和器件成本,可以利用EDFAArray扩展多线功率补偿。

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随着通信市场形势的发展,下一代ROADM的应用迫在眉睫,涉及波长、方向和竞争(无CDC)的构建,如灵活的波长网格和高阶调制模式。为了构建具有这些功能的下一代ROADM网络结构,采用了MCS (multicastswitch)来防止波长竞争,引入了插入损耗。为了满足相干光接收机较大的输出功率,同时考虑到模块尺寸和器件成本,可以利用EDFAArray扩展多线功率补偿。本文提出了一种由独立国家的双核泵浦激光器控制的新型掺铒光纤激光器,具有印刷电路板尺寸小、功耗低、响应慢、控制灵活、噪声性能好、瞬态性能好等优点。

1.原理与结构设计1.1总体结构设计法国电力公司与普通EDFA公司的主要区别如下:1 .EDFAArray上下行波更频繁,所以更注重transientcontrol指标;2.地下通道的数量、输出功率和增益值为2。EDFAArray相对较小,因此在自由选择设备时可以更多考虑成本因素;3.EDFAArray还要注意器件的化学键和模块尺寸的控制。图1掺铒光纤阵列结构图本文明确提出的EDFA阵列采用图1右图所示的结构,由掺铒光纤、光耦合器、光隔离器、波分复用器、光电探测器(PD)、泵浦激光器和控制电路组成。

在自由选择泵浦激光器时,考虑到无加热器泵浦激光器在低温(-5以下)下性能不差,单核泵浦激光器有利于控制器件分类中的模块尺寸,该方案与双核加热器泵浦激光器相匹配。控制单元在结构设计上采用双处理器结构,一个处理器(MCU)负责管理通信、状态监控等低实时性拒绝的任务,另一个处理器(FPGA)负责管理与增益控制相关的任务。八条地下通道的动态柔度补偿由PD阵列动态采样的光功率控制泵浦激光器阵列构成,非服务地下通道重新开启泵浦加热器功能以降低功耗。

1.2瞬态控制结构设计EDFAArray的瞬态特性对系统的有益效果如下:1 .当瞬态引起的输出功率达到非线性效应阈值时,会出现自调幅、四波混频等非线性效应,降低传输性能;2.当瞬态引起的输出功率太小时,不会影响相干光接管的信号接管;3.当瞬态引起的输出功率过大时,相干光接收机就会失效;4.瞬态引起的输出功率变化不会降低光信号的信噪比。在该设计中,通过使用高速数模(DAC)、模数(ADC)开关电路、高速光电探测器(PD)和高速微处理器FPGA,使前馈和处理系统电路的速度更慢,并尽可能增大电路调用相对于输出光变化的延迟,从而获得更小的瞬时增益波动和更慢的瞬时增益感应。

图2 2EDFA瞬态控制示意图。暂态控制原理如图2右图所示,也包括前馈部分和对系统部分。前馈回路需要快速改变泵功率,使翻转粒子数超过更合适的水平,从而有效诱导瞬态过冲/下冲幅度;比例分数微分(PID)用于控制系统环路,补偿比例自发辐射(ASE)对泵浦功率进行微调,以确保稳定期间较低的增益误差。

前馈超调算法可以改善暂态性能。超调算法的构建依赖于瞬态辨识模块的高效准确辨识。

非瞬态过程(一般工作状态)前馈控制输入电流为Kx B,瞬态过程前馈控制输入电流为R(Kx B),其中x为输出光功率,k和B为一阶前馈算法系数,R为超调比。这种设计中控制算法的灵活性还可以使用二阶甚至三阶前馈算法 在图3(a)和图3(b)中,边缘时间为1毫秒,测得的功率波动幅度大于0.1dB,完全恢复时间约为1毫秒;在图3(c)和图3(d)中,边缘时间为0.1毫秒,测得的功率波动幅度约为0.2分贝,完全恢复时间约为0.2毫秒。这一测试结果几乎高于NTT实验室共享泵浦激光方案的EDFAArray的瞬态性能指标,其功率波动范围约为10分贝,完全恢复时间约为10毫秒[5]。2.2增益平滑度和噪声系数分别在1分贝和20分贝的输入光功率下测试了掺铒光纤放大器的增益平滑度和噪声系数。

如图4右图所示,增益平滑度需要维持在0.5dB以内,噪声系数在5.5dB左右,符合ROADM应用的技术拒绝。2.3其他指标:EDFAArray在额定增益为17dB时反对的波长范围为1529nm-1563nm,偏振相关增益(PDG)为0.3dB,偏振模色散(PMD)为0.5ps/km,符合ROADM的技术拒绝。波长、方向、竞争、灵活网格的ROADM是未来智能光网络的发展方向,其中EDFAArray是必不可少的,在增加模块尺寸的同时可以大大增加ROADM网络的嵌入成本。本文明确提出并实际研制了一种由独立国家控制的使用双核泵浦激光器的掺铒光纤激光器。

其工作波长范围为1529nm-1563nm,额定增益为17dB,增益平坦度在0.5dB以内,噪声系数约为5.5dB,其他相关指标均超过ROADM。特别是在瞬态感应方面,该方案较其他方案有明显优势,在16dB的条件下,其瞬态增益在0.5dB内波动,比较稳定。


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