基于自动增益控制的掺铒光纤放大器的研究

摘要

掺铒光纤放大器(EDFA)的诞生给光通信带来了一场革命。由于其本身具有高增益、高输出功率、低噪声、带宽宽、与偏振无关等优点，在很多领域和场合，EDFA正逐步取代传统的光-电-光中继模式，省去光电/电光转换的昂贵成本，便于设备的运行维护，成为现代光纤通信系统中不可缺少的关键部件。 本文在深入研究了掺铒光纤放大器的增益控制的几种方法之后，提出了一种全新的基于自动增益控制的掺铒光纤放大器设计方案，这种设计方案主要依据线性插值与查表控制机制相结合的方法实现掺铒光纤放大器的自动增益控制。 论文首先深入研究掺铒光纤放大器的研究现状，并结合掺铒光纤放大器增益控制方法，给出了基于自动增益控制的掺铒光纤放大器的总体结构设计方案。然后，对元器件中的单片机、泵浦激光器、光衰减器，温度传感器及A/D、D/A的硬件选用进行了说明，并对泵浦激光器的驱动电路、入光探测电路、光衰减器的驱动电路、温度传感器及A/D、D/A的接口电路进行了详细分析与设计，指出了设计中应注意的相关问题。之后，在分析了查表控制机制的优势以后，给出了泵浦激光器、光衰减器、入光和出光检测、温度检测以及眼保模式的具体控制方法及程序实现。由于光衰减器在温度变化时发生了控制曲线漂移，论文还设计了一个光衰减器的衰减精度控制程序，详细描述了它的程序实现方法。最后在实验室中进行了系统测试，对测试结果进行了分析对比。 将线性插值和查表控制机制引入到基于自动增益控制的掺铒光纤放大器的设计当中是本文的一个特点。线性插值和查表控制机制可以大大改善掺铒光纤放大器的工作速度，必将得到广泛的应用。 实验室测试结果表明，本设计的掺铒光纤放大器能够准确、可靠的实现光信号的自动增益控制，基本实现了既定的目标要求。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 引言

1.1课题研究背景与意义

1.2光纤通信技术简介

1.3光纤放大器的定义和分类

1.4掺铒光纤放大器研究现状

1.5本论文的主要工作内容

第2章自动增益控制EDFA设计

2.1掺铒光纤放大器增益控制

2.2硬件体系结构

2.2.1硬件光学结构

2.2.2硬件电路结构

2.3软件流程结构

第3章硬件系统设计

3.1 MCU主控制器的选择

3.2泵浦激光器驱动电路设计

3.2.1泵浦选用

3.2.2驱动电路设计

3.3光电探测电路设计

3.3.1光电探测器选用

3.3.2探测电路设计

3.4电可调光衰减器电路设计

3.4.1可调光衰减器选用

3.4.2驱动电路设计

3.5温度检测电路设计

3.5.1 DSl722

3.5.2温度检测电路设计

3.6 A／D与D／A转换电路

3.6.1 A／D转换

3.6.2 D／A转换

第4章软件系统设计

4.1数据的线性插值

4.1.1线性插值定义

4.1.2线性插值表达式

4.1.3一元函数分段线性插值

4.2泵浦控制与软件实现

4.2.1查表控制机制优势

4.2.2 DBn参数的引入

4.2.3 PUMP查表控制机制

4.2.4 PUMP控制表生成

4.2.5 PUMP控制软件实现

4.3 EVOA控制方法与软件实现

4.3.1 EVOA控制方法

4.3.2 EVOA衰减精度控制

4.4入光、出光监测与无光报警

4.4.1光功率计算与软件实现

4.4.2无光报警与处理

4.5自动温度检测

4.5.1 DS1722温度格式

4.5.2温度检测软件实现

4.6眼保模式

4.6.1眼保模式目的

4.6.2眼保处理

第5章实验结果

第6章总结与展望

6.1研究工作总结

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文