多级光纤放大器和用于匹配多级光纤放大器的泵浦功率的方法

摘要

本发明涉及一种多级光纤放大器，其具有第一放大光纤(EDF1)和至少一个串联的另外的放大光纤(EDF2)以及泵浦源(LD)，其中第一泵浦信号(A1)被输送给第一放大光纤(EDF1)，并且另外的泵浦信号(A2)被输送给另外的放大光纤(EDF2)。该多级光纤放大器的特征在于，另外的泵浦信号(A2)通过与功率相关的衰减元件(ZFED)被输送给另外的放大光纤(EDF2)。衰减元件(ZFED)被构造，使得小的另外的泵浦信号随着增大的泵浦功率与大的另外的泵浦信号相比更强烈地被衰减。通过被输送给另外的放大光纤的泵浦信号(A2)的与功率相关的衰减，首先实现多级放大器的噪声系数的改善。此外给出一种用于匹配根据本发明的多级光纤放大器的泵浦功率的方法。在此涉及改进的前馈调节，其中有利地根据输入信号功率的改变补偿由附加光纤引起的延迟。通过根据本发明的方法，实现多级光纤放大器的改善的动态特性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的多级光纤放大器以及一种根据权利要求9的前序部分的、用于匹配多级光纤放大器的泵浦功率的方法。

背景技术

在光学长途通信网络中，为了信号放大，通常使用光纤放大器，其放大光纤大多掺杂有来自稀土族的元素。在商业上，主要采用掺铒光纤放大器(英语“Erbium doped fiber amplifiers”，缩写为EDFAs)，这些光纤放大器通常由多个放大级构成。以下，分别将EDFA的一部分称为放大级，其中这一部分恰好包含相连接的掺铒光纤，该光纤被布置在无源部件、例如可变的衰减元件、补偿色散的光纤或者隔离器(Isolatoren)之间。

在文献中存在多种装置，用于对多级掺铒光纤放大器进行泵浦(pumpen)。泵信号在此情况下与光传输信号同向或者反向地传播。为了输送能量，迄今通常针对每个放大级采用一个或者多个泵浦激光二极管。在两级光纤放大器中，也使用不同波长的泵浦激光二极管作为泵浦源。具有980nm的发射波长的泵浦激光器例如负责在第一级的光纤开始处的高反转，而具有1480nm的发射波长的激光器为隔离器之后的第二放大级供应能量。由此，可以在非常大的输入功率范围内在足够的输出功率的情况下实现良好的噪声系数。

为了节省成本，值得期望的是，仅还使用一个泵浦激光二极管作为泵浦源，以便对多级光纤放大器进行泵浦。这尤其通过激光二极管的可实现的输出功率的巨大进步而变为可能。具有高达500mW的泵浦激光二极管已经可以在商业上获得。原则上区分两种泵浦装置，利用这两种泵浦装置将激光二极管的泵浦功率分配给例如两个放大级。在图1a)和1b)中示出了这种泵浦装置的实施例。在这方面，请参阅美国专利5 430 572。

图1a示出具有泵浦旁路的两级光纤放大器的已知的泵浦装置，该泵浦装置作为框图被示出。1550nm左右的波长的光数据信号在输入侧通过隔离器I被输送给波长选择耦合器WDM1的第一输入端。耦合器WDM1的第二输入端对应于泵浦输入端，并且与具有例如980nm的发射波长的激光二极管LD的输出端相连接。所发射的泵浦信号A1和光传输信号随后被输送给第一掺铒放大光纤EDF1，传输信号在那里被放大并且泵浦信号的一部分被吸收。被放大的传输信号通过耦合器WDM、通过另外的隔离器IB、并且通过耦合器WDM2被输送给第二掺铒放大光纤EDF2，其中所述另外的隔离器IB被布置在第一放大级S1和第二放大级S2之间。波长选择耦合器WDM的第二输出端与耦合器WDM2的第二输入端相连接。借助泵浦旁路PB，在第一放大级S1中未被吸收的泵浦信号A2被耦合输出，并且在隔离器IB之后又被耦合输入到第二放大级S2中。泵浦旁路由于在隔离器IB中对泵浦信号的高吸收而是必需的。由US专利5 430 572，图4公开了一种原理上相同的装置，其中泵浦信号与传输信号反向地传播。在此情况下，激光二极管的泵浦信号通过波长选择耦合器被耦合输入，该波长选择耦合器被布置在第二放大光纤之后。

在图1b的框图中示出了具有泵浦分光器(Pumpsplitter)的泵浦装置。在此情况下，激光二极管LD的泵浦信号通过泵浦分光器PS被输送给放大级S1和S2。泵浦分光器通常具有用于输送信号E1和E2的两个输入端以及具有两个输出端，并且根据固定地设置的划分系数(1-α)∶α将由激光二极管所发射的泵浦信号的功率分配到两个放大级S1和S2上。在欧洲专利申请0 650 234 A1，图3中同样说明了这种装置。根据该申请的图1b，泵浦分光器PS的第一输出端与第一放大级S1的波长选择耦合器WDM1相连接。泵浦分光器PS的第二输出端与另外的耦合器WDM2相连接，该另外的耦合器WDM2被布置在第二级S2的开始处。以这种方式，第一泵浦信号A1被输送给第一放大光纤EDF1，并且另外的泵浦信号A2被输送给另外的放大光纤EDF2。利用这种结构，与图1a中的结构相比可以实现更高的输出功率。在此情况下，功率耦合器的划分系数是重要的自由度，该自由度允许对放大器功能进行优化。然而不利的是，泵浦分光器PS的划分系数通常在放大器的设计阶段中被确定，并且在运行期间不能与输入功率或者所希望的输出功率相匹配。

除了由于受激发射而引起的所希望的信号放大之外，光放大器还具有被放大的自发发射(英语“amplified spontaneous emission”，缩写ASE)形式的宽带噪声，该宽带噪声导致信噪比的降低。为了在多级EDFA的输出端处实现尽可能小的噪声系数(英语“noise figure”，缩写NF)，在各个放大级的输出端处的总信号功率(以下称为输出功率)应该尽可能大。但是，同时，特别是在用于非常长的传输线路的放大器的情况下，第一级的噪声系数应该尽可能小，因为在多级光纤放大器中第一级的噪声系数首先决定整个装置的噪声特性。多级光纤放大器的噪声特性以及最大输出功率一般依赖于在放大器的输入端处的总信号功率(以下称为输入功率)以及各级的泵浦功率。

在图2中针对图1b的两级放大装置中的泵浦分光器PS的不同划分系数示出了作为输出功率P_out(以dBm给出)的函数的噪声系数NF(以dB给出)的分布。也针对图1a的泵浦装置示出噪声系数NF对输出功率P_out的依赖性。出发点是：由激光二极管LD发射的泵浦功率被限制在大约250mW内。此外，所考虑的放大级的增益通过合适的泵浦功率调节被保持恒定并且近似为20dB。由于恒定的增益，在输入和输出功率之间存在线性关系。输入功率被计算，使得在40个信道的频谱宽度上设置总输入功率，该总输入功率通常对应于单独的信道的功率。这样选择的总输入功率在仿真中被改变。在实践中，输入功率的改变通过不同的信道占用或者通过一个或多个信道的信号的功率变化来实现。曲线A示出图1a中的具有泵浦旁路的泵浦装置的噪声特性，而借助曲线B_0.2至B_0.8，泵浦功率的分配对图1b中的具有泵浦分光器的泵浦装置的第一和第二放大级的强烈影响变得明显。对于曲线B_0.2至B_0.8来说，划分系数从0.2出发增大到0.8，即耦合输入到第一铒光纤中的泵浦信号A1增大。可以明显地看到，噪声系数对于小的输出功率来说以及由于恒定的增益即使对于小的输入功率来说也非常大，并且当耦合输入到第一放大级中的泵浦信号A1被提高时，随着增大的输出功率而不断减小。然而，也变得明显的是，由此最大可实现的输出功率P_out，max减小多个dBm。针对所要求的增益值的最大可实现的输出功率P_out，max的特征在于，放大器增益还未处于饱和区域中。考虑到传输系统，当预先给定确定的输入信号功率和确定的泵浦功率时，最大可实现的输出功率P_out，max和最大出现的噪声系数NF_max作为光纤放大器的特征量是重要的。

用于商业应用的现代WDM系统可以以相应的波长上的多达160个信道来运行，但是它通常只能以少数几个信道开始运行。因此，在开始运行的时刻，在光纤放大器的输入端处的输入功率(在恒定的增益的情况下还有输出功率)相当小，而以后可能出现明显更大的输入功率。但是传输线路必须被设计，使得对信号质量的特别是在信噪比方面的必需的要求在大的功率范围内被满足。

如果在接通或者断开信道时在光纤放大器的输入端处的输入功率改变，则需要使输入功率与光纤放大器的动态特性匹配。因此，例如在信号输入功率下降16dB的情况下在多级放大器的输入端处出现要放大的信号的明显的增益波动。然而，为了防止在传输线路的末端的比特错误，在接通或者断开信道时信号增益不应改变。

发明内容

本发明的任务是，给出一种多级光纤放大器，利用该多级光纤放大器在变化的输入功率范围上实现改善的噪声系数。

本发明的另一任务是，改善这种多级光纤放大器的动态特性。

这些任务通过具有权利要求1的特征的多级光纤放大器、通过具有根据权利要求9的特征的用于匹配泵浦功率的方法、以及通过具有权利要求13的特征的多级光纤放大器来解决。

给出一种多级光纤放大器，其具有第一放大光纤和至少一个串联的另外的放大光纤以及至少一个泵浦源，其中第一泵浦信号被输送给第一放大光纤，并且另外的泵浦信号被输送给另外的放大光纤。根据本发明，设置有与功率相关的衰减元件，所述另外的泵浦信号通过该衰减元件被输送给所述另外的放大光纤。该衰减元件被构造，使得小的另外的泵浦信号随着增大的泵浦功率与大的另外的泵浦信号相比更强烈地被衰减。通过在泵浦源和一个或多个连接在多级放大器的第一放大光纤之后的放大光纤之间的泵浦路径中插入与功率相关的衰减元件，改变泵浦功率到各个放大级上的划分比。由此实现在整个装置的噪声特性方面的明显改善。这特别适用于具有小的总输入功率的输入信号，当仅有少数信道被占用时，这总是存在。

在根据权利要求2的一种有利的实施变型方案中，设计了一种具有带泵浦旁路的泵浦装置的多级放大器。剩余泵浦信号作为另外的泵浦信号通过与功率相关的衰减元件输送给所述另外的放大光纤，这导致在噪声系数方面的放大器功能的明显改善。

在根据权利要求3的另一种有利的实施变型方案中，多级放大器配备有带泵浦分光器的泵浦装置。在此，另外的泵浦信号通过与功率相关的衰减元件被输送给另外的放大光纤。特别是对于这种装置来说，得到在噪声系数方面的明显改善。

通过使用掺铒光纤作为与功率相关的衰减元件(以下也被称为掺铒的附加光纤)，特别是当通过选择纤芯直径而使附加光纤的模场直径与另外使用的标准光纤匹配时，有利地实现小的插入衰减。此外，可以有利地通过附加光纤的长度来设置在多级光纤放大器的输出端处的噪声特性和输出功率。此外，根据本发明的附加光纤在泵浦路径中的使用是具有与功率相关的衰减的衰减元件的成本极低的实现。

此外，给出一种用于匹配根据本发明的多级光纤放大器的泵浦功率的方法，该多级光纤放大器包括在另外的泵浦路径中的具有与功率相关的衰减的附加光纤，其中使用一种调节，该调节根据信号的输入功率的在放大器输入端处所检测到的变化来计算和设置泵浦信号的新的额定值，使得信号的增益尽可能保持恒定。根据本发明，在该方法中，在信号的功率改变之后，泵浦信号的当前功率值突然被改变，直到超过或者小于其新的额定值，并且随后渐近地接近泵浦信号的新的额定值。这意味着，根据本发明的改进的前馈调节在输入信号功率降低时首先将泵浦功率设置到比为了保持起振后的稳定状态所需的值更低的值。通过这种对泵浦功率的早期的过补偿，有利地根据输入信号功率的改变补偿由附加光纤引起的延迟并且渡过直到达到起振状态的时间。信号的增益波动由此有利地被减小。

本发明的另外的有利的扩展方案在从属权利要求中给出。

附图说明

现在借助实施例进一步描述本发明。其中：

图3示出根据图1b的、具有在泵浦路径中用于另外的泵浦信号A2的根据本发明的附加光纤的框图；

图4a)-4c)针对在具有或者没有根据本发明的附加光纤的情况下泵浦分光器的预先给定的划分系数示出用于表明图3中的装置的整个装置的噪声系数对总输出功率的依赖性的图；

图5针对泵浦分光器的预先给定的划分系数以及附加光纤的不同长度示出用于表明图3中的装置的整个装置的噪声系数对总输出功率的依赖性的图；

图6示出根据本发明的泵浦装置的实施变型方案的框图；

图7示出根据本发明的泵浦装置的另一实施变型方案的框图；

图8针对附加光纤的不同长度示出用于表明放大器的整个装置的信号增益G_SIG的依赖性的图；

图9示出用于表明根据本发明的前馈调节的流程图；

图10a针对根据本发明的前馈调节示出依赖于时间的总泵浦功率的图；

图10b针对附加光纤的不同长度示出依赖于的时间的信号增益的图。

具体实施方式

在图3中示出的框图原则上对应于图1b中示出的具有泵浦分光器的两级光纤放大器的框图，在该两级光纤放大器中，所输送的光信号SIG被放大。激光二极管LD的发射波长例如为980nm的输出信号被输送给泵浦分光器PS，在那里总泵浦信号根据预先给定的划分系数被划分。总泵浦信号的第一部分A1或者第一泵浦信号通过第一波长选择耦合器WDM1的泵浦输入端被输送给第一放大光纤EDF1。另外的泵浦功率部分A2通过附加地插入泵浦路径中并且掺铒的光纤ZFED被输送给第二放大光纤FDF2的第二耦合器WDM2的泵浦输入端。所示出的两级光纤放大器被连接到调节单元R上。在此，可以涉及增益或者输出功率调节。为了调节目的，在两级光纤放大器的输入侧和输出侧布置有与调节单元R相连接的光电二极管PD_EPD_A。调节单元R确定由激光二极管LD发射的泵浦功率。

利用掺铒的附加光纤ZFED，被输送给第二放大级S2的泵浦信号A2与功率相关地被衰减。小的泵浦信号被更强地吸收，并且由此被附加地衰减。大的泵浦信号由于吸收饱和效应而在光纤中较弱地被吸收，并且由此较少地被衰减。通过衰减被耦合输入到第二放大级S2中的泵浦功率，在第二级的输出端处的输出功率同样减小。然而，在以恒定的增益运行时，调节单元通过相应地提高由激光二极管LD所发出的泵浦功率来补偿附加损耗，使得增益保持不变。通过提高该泵浦功率，也更强地泵浦第一放大级S1，这对噪声系数产生积极的影响。泵浦功率在附加光纤中的衰减由此同样减小，但是由此光纤放大器的输出功率的期望值被保持并且出现稳定的状态。

泵浦功率在附加光纤中的衰减的变化以及泵浦功率的相应的调节有效地引起泵浦功率到各个放大级上的分配的变化。尤其在小的泵浦和信号输入功率的情况下，泵浦功率有利于第一级被提高，这对两级放大器的输出端处的噪声系数产生显著的影响，如在图4中所示。代替掺铒的附加光纤，也可以使用以另一种来自稀土族的元素掺杂的光纤，只要该光纤在所希望的波长范围中具有可比较的吸收特性。也可设想使用其它的实现与功率相关的衰减的硬件部件或者相应地受控制的衰减元件。

在图4a至4c中分别针对图3中的泵浦分光器PS的划分系数0.4∶0.6；0.5∶0.5和0.6∶0.4给出两级放大器的输出端处的作为输出功率的函数的噪声系数。在所有情况下增益是恒定的。虚线示出的曲线变化分别是在使用根据本发明的附加光纤情况下的噪声系数。实曲线是没有使用附加光纤的噪声系数，并且与图2中的曲线变化B_0.4、B_0.5和B_0.6一致。在图4a中，被输送给第一放大光纤的泵浦功率部分为40％。因为噪声系数由第一放大级决定并且该第一放大级与第二级相比在此较弱地被泵浦，所以曲线B_0.4的噪声系数(在该曲线的情况下在第二泵浦路径中没有使用附加光纤)与图4b和4c中的曲线B_0.5和B_0.6相比更大。而在第二泵浦路径中根据本发明的附加光纤的使用对于所有划分系数来说显示出噪声特性的明显改善。曲线B_0.4Z、B_0.5Z和B_0.6Z的噪声系数对于所有划分系数来说都位于曲线B_0.4、B_0.5和B_0.6之下。对于输出功率的期望值，通过根据本发明的附加光纤在任何情况下都保证较小的噪声系数。附加地，最大输出功率P_out，max近似地保持相同。

在图5中针对图1b或者图3和4中的泵浦分光器PS的多个划分系数示出了由所提及的特征量(P_out，max，NF_max)构成的数值对(用星示出)。被输送给第一放大光纤的泵浦功率部分A1在此从左向右减小。首先在泵浦装置中没有使用根据本发明的附加光纤的情况下确定数值对。各个数值对的连接得到用黑色示出的曲线B_MAX，该曲线单调上升，因为随着泵浦功率部分A1在第一级中变得越来越小，在第二级的输出端处的噪声系数单调上升。在用灰色示出的曲线的情况下，分别将泵浦分光器PS的固定的划分系数作为基础并且附加光纤的长度从0m出发以0.5m的步长提高到10m。以这种方式，得到曲线K_0.4至K_0.7。以曲线K_0.5为例来描述掺铒的附加光纤的长度的影响。在没有附加光纤的情况下，最大出现的噪声系数为6.1dB，并且可以实现大约16.8dB的最大输出功率。通过插入附加光纤，噪声系数首先明显地减小，而最大输出功率几乎不变。与此相反，在附加光纤的长度大于5.0m的情况下，光纤长度的提高导致噪声系数的不值得一提的改善，而最大输出功率现在大大减小。在适当地选择附加光纤的长度的情况下，因此可以实现将最大出现的噪声系数减小大约0.4dB，而最大输出功率仅仅减小大约0.1dB。因此除了泵浦分光器的划分系数之外，掺铒的附加光纤的长度也是用于优化两个特征量(P_out，max，NF_max)的重要方式。

在图6和7中示出了两级光纤放大器的泵浦装置的两个实施例，它们分别在至第二放大级的泵浦路径中具有掺铒的附加光纤ZFED形式的与功率相关的衰减元件。

在图6中示出了具有泵浦分光器的泵浦装置的框图。与图3中的实施变型方案不同，在此，泵浦分光器E2的两个输入端被用于插入未被吸收的泵浦功率(英语“residual pump power(剩余泵浦功率)”)，该泵浦功率也被称为剩余泵浦信号。第一泵浦信号A1通过第一波长选择耦合器WDM1被输送给第一掺铒光纤EDF1。在放大光纤中未被吸收的泵浦功率从放大光纤EDF1的输出端通过另外的波长选择耦合器WDM作为剩余泵浦功率电平被输送给泵浦分光器PS。由此，更多的泵浦功率可供整个放大装置使用。附加地，与没有利用剩余泵浦功率的结构相比，分光器的固定地设置的划分系数可以稍微被改变。特别是在泵浦分光器的规定的划分系数(在这些划分系数的情况下第一级的泵浦功率部分大于第二级的泵浦功率部分)的情况下，被耦合输入到放大光纤中的功率的关系仅仅通过使用剩余泵浦功率来改变。由此可以选择规定的划分系数，使得被输送给第一级的泵浦功率部分A1被提高，因为第二光纤的为了实现最大输出功率所需的泵浦功率电平即使在该被改变的划分系数的情况下也仍然能够被提供。例如，在分光器PS的固定地设置的大约(1-α)∶α＝60∶40的划分系数的情况下，划分系数可以通过使用剩余泵浦功率被改变几个百分比而改变到有利于设计阶段中的第一级的大约65∶35的值。这意味着，在所示的情况中，即使没有ZFED也能够实现噪声系数的些微的改善。而通过使用ZFED，实现在任何情况下都有利于第一级的划分系数的变化，因为一旦在放大器装置的输出端处输出功率由于被输送给第二放大级的泵浦功率电平的减小而下降，调节单元将总是提高泵浦源LD的输出功率。图6中的装置的另外的优点在于，通过使用剩余泵浦功率，最大出现的噪声系数可以被进一步降低。

在图7中，根据本发明的掺铒的附加光纤ZFED被插入到图1b中的具有泵浦旁路的泵浦装置的泵浦路径中。第一泵浦信号A1通过第一耦合器WDM1的泵浦输入端被输送给第一放大光纤EDF1。在该第一放大光纤之后连接有耦合元件WDM，该耦合元件将在放大光纤的末端处存在的信号以波长选择的方式划分为数据信号以及剩余泵浦信号，其中该数据信号被输送给另外的放大光纤EDF2，并且该剩余泵浦信号作为另外的泵浦信号A2通过与功率相关的衰减元件ZFED被输送给另外的放大光纤EDF2。在这种情况下，也通过泵浦功率的与功率相关的变化来实现在第二放大级的输出端处的输出功率的减小，由此调节单元提高泵浦源LD的输出功率并且更多的泵浦功率被耦合输入到第一放大级中。作为结果，与图2中所示的曲线变化A相比，确定对噪声系数的些微的改善。

在具有多于两个的放大光纤的放大装置中可设想，高功率激光二极管的输出功率例如被分配到三个放大光纤上。如果为此选择具有泵浦分光器的泵浦装置(2个两路分光器(2auf 2-Splitter)或者多路分光器)，则为了实现最优的噪声特性而优选地在通向最后的放大光纤之一的泵浦路径中插入掺铒的附加光纤ZFED。放大器功能于是重新依赖于不同的泵浦分光器的划分系数以及掺铒的附加光纤的长度。

对于所有所提及的放大装置适用的是，在设计放大器时必须设法做到，在附加光纤中所产生的ASE不干扰激光器运行。在法布里-柏罗(FP)激光二极管的情况下，不产生任何问题，因为这些激光二极管拥有集成的隔离器。然而，在具有光纤布拉格光栅(FBG)的激光二极管的情况下，可能必须在激光二极管之后连接隔离器或者具有与波长相关的衰减的部件。

然而，当使用传统的前馈调节来设置泵浦功率时，在至第二级的泵浦路径中使用附加光纤的情况下在接通或者断开信道时光纤放大器的动态特性恶化。在这种情况下，在多级放大器的输入端处信号输入功率下降例如16dB时，出现待放大的信号SIG的明显的增益波动，这可以从图8中看出。在图8中根据时间t针对在0到6m之间的附加光纤的不同长度示出了放大器的整个装置的信号增益G_SIG。附加光纤ZFED越长，信号增益的过冲()就越高。在输入信号的大的功率跳变的情况下，过冲的持续时间也随着附加光纤的增大的长度而增大。然而，为了防止在传输线路的末端处的比特错误，对于根据本发明的在图3中所示的放大器配置来说，信号增益在接通或者断开信道时也不应改变。

在图9中以流程图示出了被改进的根据本发明的前馈调节的每个工作步骤的处理方式。在该实施例中假设：该调节由数字信号处理器承担，该数字信号处理器在离散的时刻设置泵浦功率。但是该方法也可以适用于模拟或者混合调节。

首先，进行初始化阶段1。这例如可以在调节开始运行期间或者在放大器卡的制造期间实现。为此，接收全部的被测量，并且例如数字信号处理器的存储位置被参考值占据。这样，尤其是在光纤放大器的起振后的稳定状态中对附加光纤的依赖于被输送给该附加光纤的泵浦功率的增益的了解对于调节过程来说是绝对必要的。在图9的插图1a中示出了附加光纤的这种泵浦特性曲线，该泵浦特性曲线标识对应于在附加光纤的输出端处的泵浦信号和依赖于在附加光纤的开端的泵浦信号的、在附加光纤的输入端处的泵浦信号的关系的增益G_p。该测量应最好已经在制造放大器时就执行。通常，测量样本的特性曲线并且然后将其作为典型的曲线用于所有以后生产的EDFA也足够了。在测量中，激光二极管的输出信号的任意的泵浦功率P_tot被设置，并且在较长的时间内被保持恒定。出现稳定状态。对于该稳定状态，针对泵浦功率P_tot将附加光纤G_p的相应的增益值写到存储位置中。要注意的是，在测量期间，没有信号从放大级被反向散射到附加光纤中，并且只有当达到了多级放大器的起振后的稳定状态时，才进行测量。

在放大器的运行期间(这在图9中通过框2来表示)，在假设稳定状态的情况下借助标准前馈技术来设置总泵浦信号P_tot的第一值。附加光纤的增益根据在1中提及的特性曲线被设置到稳定状态。属于P_tot的增益值G_p已经被存放于存储位置中。此外，该值被分配给用于附加光纤的当前增益值G_p^act的另外的存储位置，以确定调节方法的起始条件。适用：G_p^act＝G_p。作为例子，在此，出发点是总泵浦功率P_tot＝200mW。针对G_p，由图9的插图1a得到大约0.95的值。

如果现在由于断开信道而出现光纤放大器的信号功率的功率跳变3，则泵浦激光二极管LD的泵浦功率通过调节被匹配和减小。针对这种情况，在工作步骤4中按照以下规则计算泵浦信号的当前功率值P_tot^act：

$P_{\mathrm{tot}}^{\mathrm{act}}=P_{\mathrm{tot}}·\frac{(1-\alpha )+\alpha G_p}{(1-\alpha )+\alpha G_p^{\mathrm{act}}}$

在该公式中：

α一般表示总泵浦功率的被输送给附加光纤的部分(例如，0.2，…，0.9)，

P_tot一般表示在稳定状态期间由泵浦激光二极管所发出的总泵浦功率或者总泵浦信号，

P_tot^act一般表示近似地在输入信号的功率跳变之后的过渡阶段的总泵浦功率的当前值，

G_p一般表示附加光纤的增益值，该增益值与稳定状态中的泵浦功率P_tot相关联，并且

G_p^act一般表示附加光纤的当前增益值，该当前增益值与近似地在输入信号的功率改变之后的当前总泵浦功率P_tot^act相关联。

直接在输入信号的功率改变之后，量P_tot和G_p被立即设为要新设置的稳定状态的值，P_tot例如从200mW被设为20mW，而G_p从0.95被设为0.7(参见在图9的插图1a中的特性曲线)。然而，在调节过程开始时，首先借助上述公式计算当前泵浦信号的中间值，因为当前增益值G_p^act的存储器还被“老的”稳定状态的增益值G_p占据。泵浦信号的这样获得的当前功率值P_tot^act于是还未对应于稳定状态的总泵浦功率的要新设置的额定值，而是在直接在功率跳变之后的过渡阶段中处于期望的额定值之下。在所给出的例子中，针对P_tot^act大约设置了15.4mW的值。(参见图10a)如果不是涉及在光纤放大器的输入端处的输入功率的降低，而是涉及输入功率的增大，则总泵浦信号的当前功率值P_tot^act直接在信号功率跳变之后处于要新设置的稳定状态的额定值之上。

然而，要设置的总泵浦功率必须在考虑附加光纤的当前增益的情况下来计算。因此，在工作步骤5中，计算附加光纤的实际存在的增益G_p^act。关于增益的建模，例如可以求助于A.Bononi和L.A.Rusch所著的出版物“Gain dynamics of doped-fiber amplifiers fuer addedand dropped signals”(1998 IEEE Int.Conference onCommunications，Atlanta，Con.Record.，Cat.No.98CH36220)。该出版物包含多个方程，用于计算在某一时间间隔内出现的增益变化。利用该计算的结果，先前还被G_p占据的存储位置被重新占据。(工作步骤6)

随后，根据工作步骤4，在考虑前面计算的附加光纤的当前增益值G_p^act的情况下计算和设置泵浦信号的新的当前功率值P_tot^act。为此，使用上面给出的公式，其中P_tot表示要新设置的稳定状态的泵浦信号的功率值，并且G_p表示要新设置的稳定状态的附加光纤的增益值。当前增益值G_p^act的计算和设置以及泵浦信号的当前功率值P_tot^act的计算和设置一直被继续，直到总泵浦信号的当前功率值P_tot^act与要新设置的稳定状态的总泵浦信号的新的额定值P_tot一致。

根据本发明的前馈调节的优点可以借助图10a和10b看出。在图10a中示出了总泵浦功率P_tot^act的时间依赖性。虚曲线1示出在使用标准前馈方法时总泵浦功率的分布。实曲线2示出在使用根据本发明的具有上面描述的校正计算的前馈方法时总泵浦功率的分布。在耦合输入到附加光纤中的功率在时刻0跳跃式地变化时，利用根据本发明的方法给出近似解，根据该近似解，附加光纤中的铒原子的存储以及由此还有亚稳水平的平均占有概率按照指数定律渐近地接近终值。在时刻0信号输入功率跳跃式地减小的情况下，得到图10a中所示的曲线2。

在图10b中针对在0到6m之间的附加光纤的不同长度绘出了作为时间的函数的整个装置的信号增益G_SIG的分布。与图8不同，这里使用了根据本发明的前馈方法。显示出，过冲的高度明显降低。直到6m的附加光纤的长度也不再能够确定增益分布的长度依赖性。结果表明，泵浦路径中附加光纤的插入结合改进的前馈调节导致动态特性的不值得一提的变化。这意味着，借助根据本发明的前馈调节，附加光纤的作用几乎完全被补偿。由此，在小的信号输入功率时，可以在不对动态特性产生负面影响的情况下改善噪声系数。