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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen optische Kommunikationsnetzwerke
und insbesondere ein Steuersystem und -verfahren für einen
optischen Verstärker.
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Telekommunikationssysteme,
Kabelfernsehsysteme und Datenkommunikationsnetzwerke verwenden optische
Netzwerke um schnell große
Mengen an Information zwischen entfernt gelegenen Punkten zu befördern. In
optischen Netzwerken wird Information in Form von optischen Signalen
durch optische Fasern befördert.
Optische Fasern umfassen dünne
Glasstränge,
die in der Lage sind, Signale über
lange Entfernungen mit geringem Verlust zu befördern.
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Optische
Netzwerke verwenden oft Wellenlängen-Multiplexen
(WDM) oder dichtes Wellenlängen-Multiplexen
(DWDM), um die Übertragungskapazität zu erhöhen. In
WDM- und DWDM-Netzwerken wird eine Anzahl von optischen Kanälen in jeder Faser
mit unterschiedlichen Wellenlängen
getragen. Die Netzwerkkapazität
basiert auf der Anzahl von Wellenlängen oder Kanälen in jeder
Faser und den Datenraten der Kanäle.
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Um
die Signalstärke über lange
Entfernungen zu erhöhen,
enthalten optische Kommunikationssysteme typischer Weise optische
Verstärker
an oder zwischen Netzwerkknoten. Die Verstärker umfassen typischer Weise
eine automatische Verstärkungssteuerung
(AGC), um einen gewünschten
Verstärkungsfaktor
(gain) durch den Verstärker
aufrecht zu erhalten. Ein optischer Verstärker kann für jede Wellenlänge oder
jeden Kanal verwendet werden, der von einer Faser transportiert
wird; jedoch reduziert die Verwendung eines Verstärkers für alle Wellenlängen die
Systemkosten.
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In
US-B1-6,341,034 wird ein optischer Verstärker zur Verwendung in Faseroptik-Kommunikationsnetzwerken
offenbart. Der optische Verstärker kann
gesteuert werden, um Verstärkungs-Transienten
zu vermeiden und kann eine spektral gefilterte Eingabeleistungsabzweigung
verwenden, um die Eingabeleistung zu überwachen. Der Verstärker-Gain
kann auf Grundlage der überwachten
spektral gefilterten Eingabeleistung gesteuert werden. Eine Verstärkung kann
durch Verwenden einer oder mehrerer mit seltenen Erden dotierten
Faserspulen bereitgestellt werden, die von einer geeigneten Pumpe
gepumpt werden, deren optische Aufgabeleistung durch eine Steuereinheit
gesteuert werden kann, die die geeignete Pumpleistung berechnet,
um die Faserspule auf Grundlage der gemessenen Eingabeleistung des
Verstärkers
zu versorgen. Die Ausgabeleistung des Verstärkers kann ebenso gemessen werden
und eine Kombination von Feedforward- und Feedback-Techniken kann
verwendet werden, um die Pumpleistung zu berechnen, die von der
Pumpe zugeführt
wird.
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In
EP-A-1 182 808 wird ein optischer Verstärker mit einer Pumplichtquellensteuerung
zur Raman-Verstärkung
offenbart.
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In
WO 01/54237 A wird eine hybride Verstärkungssteuerung für optische
Verstärker
offenbart. Ein Gerät
umfasst einen optischen Verstärkungs-Steuerlaser-Hohlraum
und eine elektronische Steuerrückkopplungsschleife.
Die elektronische Steuerrückkopplungsschleife
misst den Leistungspegel in dem optischen Verstärkungssteuerungs-Laser-Hohlraum
und stellt die Menge an Pumpleistung, die dem Verstärker bereitgestellt
wird, gemäß den Änderungen
in dem Leistungspegel ein.
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US-A-6
341 034 beschreibt einen optischen Verstärker mit: einem Verstärkungsmedium;
einem Eingabeüberwacher,
der angepasst ist eine Leistung eines optischen Eintrittssignals
zu messen und ein Eingabeleistungssignal auf Grundlage der optischen Eintrittssignalleistung
zu erzeugen; und einen Ausgabeüberwacher,
der angepasst ist, eine Leistung eines optischen Austrittsignals
zu messen und ein Ausgabeleistungssignal auf Grundlage der optischen
Austrittsignalleistung zu erzeugen; ein Feedforward-Modul, das angepasst
ist, das Eingabeleistungssignal zu empfangen, das von dem Eingabeüberwacher
erzeugt wird, und ein erstes Steuersignal auf Grundlage des Eingabeleistungssignals
zu erzeugen; ein Feedback-Modul, das angepasst ist, das Ausgabeleistungssignal
zu empfangen, das von dem Ausgabeüberwacher erzeugt wird, und
ein zweites Steuersignal auf Grundlage des Ausgabeleistungssignals zu
erzeugen; und eine optische Pumpe, die angepasst ist, das erste
und zweite Steuersignal zu empfangen, das von den Feedback- und
Feedforward-Modulen (rückgekoppelten
und vorwärtsgekoppelten
Modulen) erzeugt wird, und die Pumpenergie auf Basis des ersten
und zweiten Steuersignals zu steuern, die dem Verstärkungsmedium
zugeführt wird.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optischer Verstärker bereitgestellt,
mit einem Verstärkungsmedium;
einem Eingangsüberwacher,
der geeignet ist, eine Leistung eines optischen Eintrittssignals
zu messen und ein Eingangsleistungssignal auf der Grundlage der
optischen Eintrittssignalleistung zu erzeugen; und einem Ausgangsüberwacher,
der angepasst ist, eine Leistung eines optischen Austrittssignals
zu messen und ein Ausgangsleistungssignal auf der Grundlage der optischen
Austrittssignalleistung zu erzeugen; gekennzeichnet durch ein vorwärtsgekoppeltes
Modul, das angepasst ist, das durch den Eingangsüberwacher erzeugte Eingangsleistungssignal
zu empfangen und ein erstes Steuersignal auf der Grundlage des Eingangsleistungssignals
zu erzeugen, wobei das erste Steuersignal auf Grundlage einer linearen Beziehung
zwischen der Eingangsleistung und einem Pumpstrom des optischen
Pumpsignals erzeugt wird; ein rückgekoppeltes
Modul, das angepasst ist, die durch die Eingangs- und Ausgangsbewacher
erzeugten Eingangs- und Ausgangsleistungssignale zu empfangen und
ein zweites Steuersignal auf der Grundlage der Eingangs- und Ausgangsleistungssignale
zu erzeugen; und eine optische Pumpe, die angepasst ist, die ersten
und zweiten Steuersignale, die durch die rückgekoppelten und vorwärtsgekoppelten Module
erzeugt werden, zu empfangen und die Pumpenergie, die dem Verstärkungsmedium
bereitgestellt wird, auf Grundlage der ersten und zweiten Steuersignale
zu steuern.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Verstärken eines
optischen Signals bereitgestellt, mit Bestimmen einer Eingangsleistung
eines optischen Signals; Erzeugen eines ersten Steuersignals auf
Grundlage der Eingangsleistung des optischen Signals und einer gewünschten
Verstärkung,
wobei das erste Steuersignal auf Grundlage einer linearen Beziehung
zwischen der Eingangsleistung und einem Pumpstrom des optischen
Pumpsignals erzeugt wird; Einstellen eines optischen Pumpsignals
auf Grundlage des ersten Steuersignals; Verstärken des optischen Signals mit
dem optischen Pumpsignal, um ein verstärktes Signal zu erzeugen; Bestimmen
einer Ausgangsleistung des verstärkten
Signals; Bestimmen der Verstärkung
des verstärkten
Signals auf Grundlage der Ausgangsleistung des verstärkten Signals
und der Eingangsleistung des empfangenen optischen Signals; Erzeugen
eines zweiten Steuersignals auf Grundlage der Verstärkung des
verstärkten
Signals; und Ändern
des optischen Pumpsignals auf Grundlage des zweiten Steuersignals.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Steuersystem und ein -verfahren
für einen
optischen Verstärker
bereit. In einer besonderen Ausführung
werden reinelektrische Feedforward- und Feedback-Steuerungen für einen
optischen Verstärker
bereitgestellt, um eine Sub-Mikrosekunden-Antwortzeit für Faserschnitte
und andere schnelle Kanal ändernde
Ereignisse bereitzustellen.
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Gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung umfasst ein System und Verfahren zum Steuern
eines optischen Verstärkers
ein Steuern des optischen Verstärker-Pump-Lasers
mit elektrischen Feedforward- und Feedback-Schaltkreisen. In dem Feedforward-Teil
wird auf Grundlage der gemessenen, gesamten Eingabeleistung eine
Feedforward-Pumpleistung bestimmt. Die Pumpleistung wird auf Grundlage
der bestimmten Pumpleistung eingestellt. In dem Feedback-Teil wird
eine Ausgabeleistung gemessen und Verstärkung wird auf Grundlage der Ausgabeleistung
und der gemessenen Eingabeleistung bestimmt. Die gemessene Verstärkung wird mit
einer gewünschten
Verstärkung
verglichen und die Pumpleistung wird auf Grundlage dieses Vergleichs
eingestellt.
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Technische
Vorteile der Erfindung umfassen das Bereitstellen eines verbesserten
Steuersystems und Verfahrens für
einen optischen Verstärker.
In einer Ausführung
umfasst ein optischer Verstärker
eine automatische Verstärkungssteuerung
(AGC) mit nominaler Feedforward- und Kompensations-Feedback-Steuerung, die die
Antwortzeit bis herab zu Mikrosekundengeschwindigkeiten für schnelle
Prozesse des Kanalhinzufügens
oder Fallenlassens weit verbessert, so wie zum Beispiel ein Faserschnitt.
Insbesondere überwacht
die nominale Feedforward-Steuerung die Gesamteingabeleistung der
Signale in den Verstärker
und stellt einen nominalen Pumpstrom an den Pump-Laser des Verstärkers lediglich
auf Grundlage der Gesamteingabeleistung bereit. Da sich die Pumpleistung
sofort nach der Änderung
einer Anzahl von Kanälen
des Eingabesignals ändert,
wird keine zusätzliche
Energie in dem Verstärkungsmedium
des Verstärkers
gespeichert und keine Überschuss-Besetzungsinversion
während
des Übergangsprozesses
erzeugt; daher wird keine Verstärkungsabweichung
erzeugt. Als Ergebnis wird ein besserer Schutz für an der Leitung liegende Netzwerkbauteile
durch Verringern der Wahrscheinlichkeit einer großen Leistungsspitze
oder eines Leistungsabfalls bereitgestellt. Zusätzlich werden Übertragungsfehler,
die durch Leistungsfluktuationen verursacht werden, begrenzt oder
minimiert.
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Ein
anderer technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung umfasst das
Bereitstellen eines rein elektrisch gesteuerten AGC für einen
optischen Verstärker.
In einer Ausführung
umfasst die elektrisch gesteuerte AGC die nominale Feedforward-Steuerung
und eine Kompensations-Feedback-Steuerung.
Die rein elektrische AGC stellt schnelle Antwortzeiten ohne die
Notwendigkeit neuer optischer Komponenten oder zusätzlicher
Pumpleistung bereit. Als ein Ergebnis werden die Kosten des Verstärkers und/oder
der Verstärkersteuerung
begrenzt oder minimiert.
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Noch
ein anderer technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung umfasst
das Bereitstellen einer nominalen Feedforward-Steuerung für einen
optischen Verstärker
mit einer Alterungsfaktor-Kompensation. Insbesondere erhöht die Pumplaseralterung den
benötigten
Pumpstrom für
eine Eingabeleistung, die einen vordefinierten nominalen Wert des Pumpstroms
betrifft, der zur Feedforward-Steuerung verwendet wird. Da die Pumpleistung
in dem optischen Verstärker
immer beobachtet wird, kann der Alterungsfaktor automatisch durch
die eingebaute Steuereinheit bestimmt werden und ein Alterungsfaktor
kann angewendet werden.
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Andere
technische Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leicht dem
auf dem Gebiet tätigen Fachmann
aus den folgenden Figuren, der Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich.
Da darüber
hinaus spezifische Vorteile im Obigen aufgezählt wurden, können unterschiedliche
Ausführungen
alle, einige oder keine der aufgezählten Vorteile umfassen.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Für ein vollständiges Verständnis der
vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird sich nun auf die
folgende Beschreibung bezogen, die in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen genommen wird, in denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das ein beispielhaftes optisches Kommunikationssystem
darstellt;
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2 ein
Blockdiagramm ist, das die Details des optischen Verstärkers aus 1 gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung darstellt;
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3A–3B ein
Graph ist, der die nominale Feedforward- und Kompensations-Feedback-Steuerung
für den
optischen Verstärker
aus 2 gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ein
Graph ist, der die Leistungscharakteristik des optischen Verstärkers aus 2 gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ein
Blockdiagramm ist, das einen optischen Mehrfach-Stufenverstärker gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 ein
Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Steuern der Verstärkung eines
optischen Signals in einem Verstärkungsmedium
gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt; und
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7 ein
Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Steuern einer Verstärkung eines
optischen Signals in einem Verstärkungsmedium
gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 stellt
ein optisches Kommunikationssystem gemäß einer Ausführung der
vorliegenden Erfindung dar. In dieser Ausführung ist das optische Kommunikationssystem
ein Wellenlängen-gemultiplextes-System
(WDM), in dem eine Zahl von optischen Kanälen über einen gemeinsamen Pfad
bei getrennten Wellenlängen
getragen wird. Es ist selbstverständlich, dass das optische Kommunikationssystem 10 andere
geeignete Einkanal-, Mehrfachkanal- oder bidirektionale-Übertragungssysteme umfassen kann.
Ein optisches Kommunikationssystem 10 kann ein Long-Haul-
, Metroring-, Metrokern- oder ein anderes geeignetes Netzwerk oder
eine Kombination von Netzwerken sein.
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In
Bezug auf 1 umfasst das WDM-System 10 einen
WDM-Knoten 12 an
einem Quellenendpunkt und einen WDM-Knoten 14 an einem
Zielendpunkt, die zusammen über
eine optische Verbindung 16 gekoppelt sind. Der WDM-Knoten 12 überträgt Daten
in einer Vielzahl von optischen Signalen oder Kanälen über die
optische Verbindung 16 zu dem entfernt gelegenen WDM-Knoten 14.
Ein Trennen zwischen den Kanälen
wird ausgewählt,
um ein Übersprechen
zwischen benachbarten Kanälen
zu vermeiden oder zu minimieren.
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Der
WDM-Knoten 12 umfasst eine Vielzahl von optischen Sendern 20 und
einen WDM-Multiplexer 22. Jeder optische Sender 20 erzeugt
ein optisches Informationssignal 24 an einer aus einem
Satz von getrennten Wellenlängen λ1, λ2 ... λn.
Das optische Informationssignal 24 umfasst optische Signale mit
zumindest einer Charakteristik, die moduliert ist, um Audio-, Video-,
Text-, Echtzeit-, Nicht-Echtzeit-, oder andere geeignete Daten zu
kodieren. Die optischen Informationssignale 24 werden in
ein einzelnes WDM-Signal 26 durch den WDM-Multiplexer 22 zur Übertragung über die
optische Verbindung 16 gemultiplext. Es ist selbstverständlich,
dass die optischen Informationssignale 24 in anderer Weise
geeignet in dem WDM-Signal 26 kombiniert sein können. Das
WDM-Signal wird in dem synchronen optischen Netzwerk (SONET) oder
anderen geeigneten Formaten übertragen.
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Der
WDM-Knoten 14 empfängt,
trennt und dekodiert die optischen Informationssignale 24,
um die enthaltenen Daten wiederzuerlangen. In einer Ausführung umfasst
der WDM-Knoten 14 einen WDM-Demultiplexer 30 und
eine Vielzahl von optischen Empfängen 32.
Der WDM-Demultiplexer 30 demultiplext die optischen Informationssignale 24 aus
dem einzelnen WDM-Signal 26 und
sendet jedes optische Informationssignal 24 zu einem entsprechenden
optischen Empfänger 32.
Jeder optische Empfänger 32 gewinnt
optisch oder elektrisch die kodierten Daten aus dem entsprechenden
Signal 24 zurück.
Wie hierin verwendet, bedeutet der Begriff „jede Vorrichtung" jede von zumindest
einem Untersatz der identifizierten Gegenstände.
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Die
optische Verbindung 16 umfasst eine optische Faser und
ein anderes geeignetes Medium, in dem optische Signale mit niedrigem
Verlust übertragen
werden können.
Entlang der optischen Verbindung 16 sind einer oder mehrere
optische Verstärker 40 zwischengeschaltet.
Die optischen Verstärker 40 erhöhen die
Stärke
oder verstärken
eines oder mehrere der optischen Informationssignale 24 und
daher das WDM-Signal 26 ohne die Notwendigkeit der optischen-zu-elektrischen
Umwandlung. Signal-Entzerrer können,
wie benötigt,
entlang der optischen Verbindung 16 bereitgestellt werden.
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In
einer Ausführung
umfassen die optischen Verstärker 40 Faser-Verstärker, die
mit seltenen Erden dotiert sind, wie zum Beispiel Erbium-dotierte-Faserverstärker (EDFAs),
Erbium-dotierte-Wellenleiterverstärker (EDWAs)
und andere geeignete Verstärker,
die betriebsfähig
sind, das WDM-Signal 26 an zumindest einem Punkt in der
optischen Verbindung 16 zu verstärken. In anderen Ausführungen zum
Beispiel können
die optischen Verstärker 40 eine
Neodym-dotierte-Faser, eine Thulium-dotierte-Faser, einen dotierten
Wellenleiter oder ein anderes geeignetes Verstärkungsmedium umfassen.
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2 stellt
Details des optischen Verstärkers 40 gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung dar. In dieser Ausführung umfasst der optische
Verstärker 40 eine
Vielzahl von optischen Kopplern 42, eine Vielzahl von Photodetektoren 44,
eine optische Pumpe 46 und ein Verstärkungsmedium 48. Der
optische Verstärker 40 umfasst
ebenso ein nominales Feedforward-Steuerungs-Modul 50, ein
Kompensations-Feedback-Steuerungs-Modul 52 und eine Vielzahl
von elektrischen Verbindungen 56, die die Komponenten verbinden.
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Der
optische Koppler 42 und der Photodetektor 44 bilden
an einer Eintrittsseite des Verstärkungsmediums 48 einen
Eingabeüberwacher,
während
der optische Koppler 42 und der Photodetektor 44 an
der Austrittsseite des Verstärkungsmediums 48,
einen Ausgabeüberwacher 58 bilden.
Der Eingabeüberwacher 57 ist
betriebsfähig,
die optische Eintrittsphase 16 anzuzapfen, um ein optisches
Eintrittssignal zu erhalten, um eine Leistung des optischen Eintrittssignals
zu messen und um ein Eingabeleistungssignal auf Grundlage der Leistung
des optischen Eintrittssignals zu erzeugen. Wie weiter unten in
größerem Detail
beschrieben wird, wird das Eingabeleistungssignal dem nominalen
Feedforward-Steuerungs-Modul 50 und
dem Kompensations-Feedback-Steuerungs-Modul 52 bereitgestellt.
Der Ausgabeüberwacher 58 zapft
eine optische Austrittsfaser an, um ein optisches Austrittssignal
zu erhalten, misst die Leistung des optischen Austrittssignals und
erzeugt ein Ausgabeleistungssignal auf der Grundlage der Leistung
des optischen Austrittssignals. Wie unten in größerem Detail beschrieben wird,
wird das Ausgabeleistungssignal dem das Kompensations-Feedback-Steuerungs-Modul 52 bereitgestellt.
Zusammen stellen die nominale Feedforward-Steuerung 50 und
die Kompensations-Feedback-Steuerung 52 einen rein elektrischen,
automatischen, Verstärkungsgesteuerten,
optischen Verstärker
bereit.
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In
den Eingabe- und Ausgabeüberwachern 57 und 58 sind
optische Koppler 42 jeweils betriebsfähig, ein ankommendes Signal
in getrennte Signale abzuspalten oder auf andere Weise getrennte
Signale auf Grundlage eines einzelnen Signals passiv zu erzeugen.
Die getrennten Signale können
in der Form und/oder im Inhalt identisch sein oder können sich
geeignet unterscheiden. In einer Ausführung ist jeder optische Koppler 42 ein
Koppler, der betriebsfähig
ist, die verbundene Verbindung 16 anzuzapfen und ein optisches
Signal zwischen 1–5%
des von der Verbindung 16 abgezapften Signals an den entsprechenden
Photodetektor 44 bereitzustellen.
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Photodetektoren 44 sind
jeweils betriebsfähig,
dass bereitgestellte optische Signal zu empfangen und zu messen
und ein Leistungssignal auf Grundlage des optischen Signals zu erzeugen.
Das Leistungssignal zeigt an oder ist ein Anzeichen der Leistung
der optischen Signale auf der entsprechenden Verbindung 16.
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Die
optische Pumpe 46 ist betriebsfähig, Pumpsteuersignale von
der nominalen Feedforward-Steuerung 50 und der Kompensations-Feedback-Steuerung 52 zu
empfangen und ein Pumpenergiesignal auf Grundlage der Pumpsteuersignale
zu erzeugen. In der optischen Pumpe 46 können die Steuersignale
kombiniert werden, um ein einzelnes Steuersignal für die optische
Pumpe 46 bereitzustellen. Es ist selbstverständlich,
dass die Steuersignale von der nominalen Feedforward-Steuerung 50 und Kompensations-Feedback-Steuerung 52 in
einem der Steuerungsmodule kombiniert werden können oder auf andere Art und
Weise kombiniert werden, um ein einzelnes Steuersignal an die optische
Pumpe 46 bereitzustellen oder in anderer Art und Weise auf
die optische Pumpe 46 wirken, um das Pumpenergiesignal
zu steuern. Die optische Pumpe 46 kann ein CW-Laser oder
eine andere geeignete Energiequelle sein, die betriebsfähig ist,
elektromagnetische Energie bereitzustellen, die in der Lage ist,
ein optisches Signal zu verstärken.
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Das
Verstärkungsmedium 48 ist
betriebsfähig,
ein optisches Signal und Pumpenergiesignal zu empfangen und das
optische Signal mit dem Pumpenergiesignal zu verstärken. Das
Verstärkungsmedium 48 kann
zum Beispiel eine Erbium-dotierte-Faser (Er), eine Neodym-dotierte-Faser
(Nd), eine Thulium-dotierte-Faser
(Tm), einen Erbium-dotierten-Wellenleiter oder ein anderes Medium
umfassen, das betriebsfähig
ist, geeignet Pumpenergie an ein optisches Übertragungssignal zu übertragen,
das einen oder mehrere Verkehrskanäle umfasst. In der Erbium-dotierten Faser-Ausführung kann
das Verstärkungsmedium
in einer bestimmten Ausführung
eine Länge
von zwischen 5 und 100 Metern oder eine andere geeignete Länge aufweisen.
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Das
nominale Feedforward-Steuerungs-Modul 50 ist betriebsfähig, das
Eingabeleistungssignal von dem Eingabeüberwacher 57 zu empfangen
und ein nominales oder Feedforward-Pumpsteuersignal auf Grundlage
des empfangenen Eingabeleistungssignals zu erzeugen. Das nominale
Pumpsteuersignal wird von dem Feedforward-Modul 50 an die
optische Pumpe 46 bereitgestellt.
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In
einer bestimmten Ausführung
umfasst das Feedforward-Modul 50 ein
nominales Pumpleistungsmodul 60 und ein Alterungsfaktor-Modul 62.
In dieser Ausführung
ist das nominale Pumpleistungsmodul 60 betriebsfähig, das
Eingabeleistungssignal von dem Eingabephotodetektor 44 zu empfangen und
eine nominale Basispumpleistung auf der Grundlage des Eingabeleistungssignals
zu bestimmen. Das Alterungsfaktor-Modul 62 ist betriebsfähig, die nominale
Basispumpleistung einzustellen, die von dem nominalen Pumpleistungsmodul 60 auf
Grundlage eines Alters oder eines Verschlechterungspegels eines
Lasers bestimmt wird, der mit der optischen Pumpe 46 verknüpft ist.
Das Feedforward-Modul erzeugt und überträgt das nominale Pumpsteuersignal
an die optische Pumpe 46 auf Grundlage der nominalen Pumpleistung,
die von dem nominalen Pumpleistungsmodul 60 und einem Alterungsfaktor-Modul 62 bestimmt
wird.
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Ein
Kompensations-Feedback-Steuer-Modul 52 ist betriebsfähig, Ausgabeleistungs-
und Eingabeleistungssignale von den Überwachern 57 und 58 zu empfangen
und ein Feedback-Pumpsteuer-Signal auf
Grundlage der empfangenen Ausgabeleistung und der Eingabeleistungssignale
zu erzeugen. In einer Ausführung
vergleicht das Feedback-Modul 52 die Ausgabe- und Eingabeleistungssignale,
um eine Verstärkung
für den
Verstärker 40 zu
bestimmen und erzeugt ein Rückkopplungs-Pumpsteuersignal,
um den gegenwärtigen
Pumpenergiepegel zu erhöhen, zu
vermindern oder aufrecht zu erhalten, um eine bestimmte Verstärkung für das optische Übertragungssignal
bereitzustellen.
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Das
Feedforward-Modul 50 und Feedback-Modul 52 können genauso
wie andere geeignete Komponenten des optischen Verstärkers 40 analoge
Schaltkreise oder digitale Schaltkreise umfassen, die auf einem
Chip eingebettet sind oder kann in anderer Art und Weise geeignet
konstruiert sein. Die Logik umfasst funktionale Anweisungen zum
Ausführen
programmierter Aufgaben. Die Medien umfassen Computer-Disks oder
andere geeignete Computerlesbare Medien, Anwendungsspezifische integrierte Schaltkreise
(ASIC), Feld-programmierbare-gate-arrays (FPGA), digitale Signalprozessoren
(DSP) oder geeignete Prozessoren für allgemeine oder bestimmte
Zwecke, Übertragungsmedien
oder andere geeignete Medien, in denen Logik verschlüsselt und
verwendet werden kann.
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Beim
Betrieb wird ein zu verstärkendes
optisches Signal an eine Eingabe- oder Eintrittsseite des optischen
Verstärkers 40 entlang
der optischen Verbindung 16 empfangen und wird an dem optischen Koppler 42 des
Eingabeüberwacher 57 in
zwei Signale geteilt. Ein Teil des geteilten Signals passiert den
ersten optischen Koppler 42 und reist entlang der optischen
Verbindung 16 zu einem zweiten optischen Koppler 42,
bei dem ein Pumpenergiesignal, das von einer Pumpe 46 empfangen
wird, der Verbindung 16 hinzugefügt wird. Das kombinierte Signal
reist entlang einer optischen Verbindung 16 durch ein Verstärkungsmedium 48,
in dem das Signal verstärkt wird.
Das verstärkte
Signal schreitet entlang der optischen Verbindung 16 zu
dem optischen Koppler 42 des Ausgabeüberwachers 58 fort,
bei dem es wieder in zwei Komponenten geteilt wird. Eine erste Komponente
reist entlang der optischen Austrittsverbindung 16 aus
dem optischen Verstärker 14 und
setzt sich durch das Netzwerk zu dem beabsichtigten Ziel hin fort.
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Zurückkehrend
zu dem Eingabeüberwacher 57 empfängt der
Eingabe-Photodetektor 44 den zweiten Teil des abgetrennten
Signals, das von dem optischen Eingabekoppler 42 bereitgestellt
wird, misst eine Eingabeleistung des Signals und erzeugt ein Eingabeleistungssignal
auf Grundlage dieser Leistung. Das Eingabeleistungssignal wird entlang einer
elektrischen Verbindung 56 zu dem Feedback-Modul 42 und
Feedforward-Modul 50 übertragen.
In ähnlicher
Weise reist in dem Ausgabeüberwacher 48 das
abgetrennte Signal entlang einer optischen Verbindung 16 zu
dem Ausgabephotodetektor 44, wobei eine Ausgabeleistung
des Signals gemessen wird und ein Ausgabeleistungssignal auf Grundlage
dieser Leistung erzeugt wird. Das Ausgabeleistungssignal wird entlang
einer elektrischen Verbindung 56 an das Feedback-Modul 52 übertragen.
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Das
Feedforward-Modul 50 empfängt das Eingabeleistungssignal
und bestimmt über
das nominale Pumpleistungsmodul 60 die nominale Pumpleistung,
die eine Annäherung
der Pumpleistung ist, um die spezifizierte oder gewünschte Verstärkung in dem
Verstärker 40 auf
Grundlage der Eingabeleistung wie durch den Eingabeüberwacher 57 übermittelt
zu erreichen. Die Bestimmung kann auf einer strikt linearen Beziehung
zwischen der Eingabeleistung und der Pumpleistung, einer monotonen
Beziehung zwischen Eingabeleistung und der Pumpleistung oder einer
anderen geeigneten Beziehung basieren oder kann einen Alterungsfaktor
vom Alterungsfaktormodul 62 umfassen, um eine Pumpverminderung
zu kompensieren oder irgendeinen anderen geeigneten Algorithmus
auf Grundlage des Netzwerks mit der Verstärkerkonfiguration. Ein nominales Pumpsteuersignal
wird von dem Feedforward-Modul 50 erzeugt, das die Pumpe 46 anweist,
ein Pumpenergiesignal auf Grundlage der benötigten, bestimmten Pumpleistung
zu erzeugen. Das Pumpsteuersignal kann einen elektrischen Strom
umfassen, bei dem die Pumpe 46 arbeitet, um die bestimmte
Pumpleistung zu erzeugen. Es ist selbstverständlich, dass das Pumpsteuersignal
in einer anderen Weise der Pumpe die nominale Pumpleistung anzeigen
kann, die von dem Feedforward-Modul 50 bestimmt wird. Das
nominale Pumpsteuersignal als auch andere Leistungs- und/oder Steuersignale,
können
jede analogen, digitalen, elektrischen oder andere geeignete Signaltypen
sein.
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Das
Feedback-Modul 52 empfängt
die Eingabeleistungs- und Ausgabeleistungssignale, die von den Eingabe-
und Ausgabeüberwachern 57 und 58 erzeugt
werden. Das Feedback-Modul 52 bestimmt
eine tatsächliche
Verstärkung
des Verstärkers durch,
zum Beispiel Vergleichen der Leistungssignale von den Überwachern 57 und 58,
die in einer tatsächlichen
Verstärkung
resultiert. Im Allgemeinen ist die Verstärkung das Verhältnis der
Ausgabeleistung zur Eingabeleistung. Die tatsächliche Verstärkung wird
mit einer gewünschten
Verstärkung
verglichen und ein Feedback-Pumpsteuersignal
wird auf Grundlage des Vergleichs erzeugt. Falls zum Beispiel die tatsächliche
Verstärkung
niedriger als die gewünschte
Verstärkung
ist, wird ein Feedback-Pumpsteuersignal
erzeugt und an die Pumpe 46 übertragen, das die Pumpleistung
der Pumpe 46 erhöht,
um die Verstärkung
zu erhöhen.
Falls in der gleichen Weise die tatsächliche Verstärkung höher als
die gewünschte Verstärkung ist,
wird ein Feedback-Pumpsteuersignal erzeugt und an die Pumpe 46 übertragen,
das die Pumpe 46 anweist, die Pumpleistung zu verringern. Daher
kann das Feedback-Pumpsteuerungssignal eher eine positive oder negative
Einstellung für
die Pumpleistung als eine bestimmte Pumpleistung anzeigen. Die spezifizierte Änderung
in der Pumpleistung kann in Form einer Änderung in dem elektrischen
Strom sein, bei dem die Pumpe 46 arbeitet.
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Zusammenarbeitend
arbeiten das Feedback-Modul 52 und das Feedforward-Modul 50 simultan,
gleichzeitig und kontinuierlich, andauernd und/oder intermittierend,
um die Pumpe 46 zu steuern, um eine spezifizierte Verstärkung (gain)
des Verstärkers 40 auf
Grundlage der sich ändernden
Eingabeleistung und Ausgabeleistung des optischen Übertragungssignals
bereitzustellen. Insbesondere weist das Feedforward-Modul 50 die
Pumpe 46 an, ein Pumpenergiesignal bei annähernd dem
geeigneten Pegel zu erzeugen, um die gewünschte Verstärkung zu
erzielen. Das Feedforward-Pumpenergiesignal wird bei einer Zeitkonstante
von einer Mikrosekunde +/–5%
oder zwischen 0,8 bis 1,2 Mikrosekunden oder in anderer Weise in
der Größenordnung
einer Mikrosekunde eingestellt, um so eine schnelle vorübergehende
Antwort bereitzustellen. Wie hierin verwendet bedeutet „in der
Größenordnung
von" innerhalb eines Bereichs,
der um die Zielzahl herum zentriert ist. Das Feedback-Modul 52 führt langsamere
Einstellungen (in der Größenordnung
von 100 Mikrosekunden) durch und weist die Pumpe 46 an,
ein Pumpenergiesignal bei genau dem Leistungspegel bereitzustellen, der
benötigt
wird, um die gewünschte
Verstärkung
zu erzielen. In dieser Weise werden Faktoren wie zum Beispiel Kanalzuteilung,
Wellenlängen
abhängige Antwort
des Photodetektors und andere Faktoren berücksichtigt. Das Feedforward-Modul 50 ist
betriebsbereit, schnell die Pumpleistung der Pumpe auf einen Bereich
einzustellen, der relativ nah demjenigen der gewünschten Pumpleistung ist, während das
Feedback-Modul 52 eine Feinabstimmung bereitstellt, um die
Pumpleistung auf den benötigten,
exakten Pegel einzustellen. Die Kombination der Feedforward- und Feedback-Steuerungen
unterdrückt
die vorübergehende
Verstärkungsabweichung
in dem optischen Verstärker.
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Die 3A–B stellen
die nominale Feedforward- und Kompensations-Feedback-Steuerung für den optischen
Verstärker 40 gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung dar. In dieser Ausführung wird der nominale Feedforward-Wert
auf Grundlage einer annähernd
linearen Beziehung zwischen der optischen Eingabeleistung und der
Pumpleistung bestimmt, um eine spezifizierte Verstärkung zu
erzielen, während
das Kompensations-Feedback die Pumpleistung feinabstimmt, um die
tatsächliche Kanalzuteilung
zu berücksichtigen.
Zusätzlich
wird die nominale Pumpleistung eingestellt, um eine Laseralterung
zu kompensieren.
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Für einen
Verstärker
mit einer bestimmten Verstärkung
ist die Pumpleistung, die benötigt
wird, eine konstante Besitzungsinversion aufrecht zu halten und
dadurch die Verstärkungsneigung
zu minimieren, eine Funktion der Eingabeleistung und der Kanalzuteilungen.
In dieser Funktion dominiert eine Änderung in der Gesamteingabeleistung
die Änderung
in der benötigten
Pumpleistung, obwohl eine Änderung
in den Kanalzuteilungen ebenso zu der Änderung in der benötigten Pumpleistung
beiträgt.
In einer Ausführung
ist die nominale Pumpleistung der Durchschnitt der für alle benötigten der
möglichen Kanalzuteilungen
bei der gleichen Eingabeleistung. Der Feedback-Kompensationsfaktor
ist die Differenz zwischen der Pumpleistung, die von einer spezifischen
Kanalzuteilung benötigt
wird, und der nominalen Pumpleistung und ist viel kleiner als die
nominale Pumpleistung.
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In
Bezug auf 3 wird eine lineare Beziehung 64 von
dem nominalen Pumpleistungsmodul 60 verwendet, um eine
Pumpleistung auf Grundlage der Eingabeleistung eines optischen Signals
zu bestimmen. Diese lineare Beziehung 64 kann mathematisch
als zum Beispiel P=f(I) beschrieben werden. Das Rückkopplungsmodul 52 stellt
die Pumpleistung von dem nominalen Wert, der von der linearen Beziehung 64 bestimmt
wird, auf einen tatsächlichen
Wert ein, der von der tatsächlichen
Beziehung 66 bestimmt wird, die die betriebene Kanalzuteilung
berücksichtigt.
Daher stellt der Feedback-Wert den Unterschied, ob positiv oder
negativ, zwischen dem nominalen Wert, der von einer linearen Beziehung 64 bestimmt
wird und dem tatsächlichen
Wert dar, der von der tatsächlichen
Beziehung bestimmt wird. Die Eingabeleistung kann in Milliwatt (mW)
sein und die Pumpleistung in Milliwatt (mW). In einer alternativen Ausführung kann
die nominale Pumpleistung auf Grundlage einer nicht-linearen Beziehung,
einer monotonen Beziehung oder eines geeigneten Algorithmus bestimmt
werden, der eine annähernde
Pumpleistung bestimmt, um eine bestimmte Verstärkung auf Grundlage der Eingabeleistung
eines optischen Transportsignals bereitzustellen. In einer Ausführung kann
der Algorithmus ebenso die Pumpverminderung oder Alterung kompensieren.
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Beim
Betrieb in Reaktion auf zumindest einer Änderung in der Eingabeleistung,
die zum Beispiel durch eine Änderung
in einer Anzahl von Kanälen verursacht
wird, stellt das Feedforward-Modul 50 die Pumpleistung
auf Grundlage des neuen Wertes der Eingabeleistung innerhalb von
einer bis drei Mikrosekunden oder weniger ein. Zum Beispiel kann
die Einstellung weniger als eine Mikrosekunde betragen. Während dieser
Zeit und/oder danach fein-abstimmt das Feedback-Modul 52 die
Einstellung auf die Pumpleistung, die benötigt wird eine gewünschte Verstärkung zu
erzielen. Diese Feinabstimmungs-Einstellung ist relativ langsam
im Vergleich zu der Einstellung des Feedforward-Moduls 52.
Zum Beispiel kann die Feedforward-Funktion 100–300 Mikrosekunden benötigen, um
vollständig
zu sein.
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In
Bezug auf 3B kann das Alterungsfaktor-Modul 62 des
Feedforward-Moduls 50 eine oder mehrere lineare Beziehungen 68 zwischen
einer Ausgabepumpleistung und eines Eingabepumpstroms ausnutzen,
um die Alterung des Pumplasers zu berücksichtigen. Zum Beispiel kann
ein Pumpstrom von I1 von der Pumpe 46 verwendet werden,
eine Pumpleistung von P zu erzeugen, wenn die Pumpe zu ersten Mal
in dem System angewendet wird. Für
einen Temperatur-stabilisierten Pumplaser zum Beispiel weist die
Ausgabeleistung eine monotone Abhängigkeit von dem Pumpstrom
auf.
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Nach
dem Betrieb über
eine Zeitspanne, in der die Pumpe der Alterung unterliegt, wird
ein Pumpstrom von I2 von der Pumpe 46 benötigt, um die
gleiche Leistung P zu erzeugen. In dieser Ausführung kann der nominale Pumpwert,
der von dem nominalen Pumpleistungsmodul 60 unter Verwendung einer
linearen Beziehung 64 bestimmt wird, in das Alterungsfaktormodul 62 eingegeben
werden, das dann den benötigten
Pumpstrom auf Grundlage des Alters der Pumpe 46 bestimmt.
Es ist selbstverständlich,
dass Alterungskompensation in einer anderen Art und Weise bestimmt
werden kann und auf die nominale Pumpleistung angewendet werden
kann. Zum Beispiel kann die Alterungskompensation auf Grundlage
irgendeines geeigneten Algorithmus berechnet werden. Zum Beispiel
kann, da der Verstärker 40 immer
die Ausgabeleistung überwacht,
der Alterungsfaktor automatisch von dem Steuerschaltkreis bestimmt
werden.
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4 stellt
die Leistungsfluktuation dar, die mit einem Kanal-Fallenlass-Ereignis
in dem System 10 gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung verknüpft
ist. In dem dargestellten Beispiel erfährt das Netzwerk 10 eine
schnelle Entfernung von Kanälen,
von vierzig Kanälen
zu einem Kanal in 100ns, wie es während einem Faserschnitt auftreten kann.
Wie durch die Eingabeleistung 65a gezeigt, bewirkt die
schnelle Entfernung von Kanälen
eine schnelle Abnahme in der Eingabeleistung. Wie durch die Ausgabeleistung
der überlebenden
Kanäle 65b gezeigt,
reduziert die schnelle Abnahme in der Pumpleistung durch das Feedforward-Modul 50 in Reaktion
auf den Faserschnitt den Leistungsstoß auf weniger als 1dB, gut
innerhalb der Toleranzen der meisten Netzwerk-Bauteile. In Verbindung mit anderen
Steuerungen, stellt das Feedback-Modul 52 die Feinabstimmung
der Verstärkung
des Verstärkers
in ein paar Millisekunden bereit.
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5 stellt
einen optischen Verstärker 70 gemäß einer
anderen Ausführung
der vorliegenden Erfindung dar. In dieser Ausführung ist ein optischer Verstärker 70 ein
Mehrfachstufen-Verstärker, der
aus zwei oder mehr Verstärkungsmedien
und Pumpen besteht. Zusätzlich
umfasst der optische Verstärker 70 ebenso
einen variablen, optischen Abschwächer 72, der zwischen
der ersten Stufe 74 und der zweiten Stufe 76 des
optischen Verstärkers 70 positioniert
ist. Der variable optische Abschwächer 72 ist betriebsfähig, ein
optisches Signal und ein Abschwächer-Steuersignal
zu empfangen und das optische Signal auf Grundlage des Abschwächer-Steuersignals
abzuschwächen.
Der variable optische Abschwächer 72 ist
einstellbar, um auf verschiedenen Pegeln abzuschwächen, um
eine variable Verstärkung
quer durch den optischen Verstärker 70 zu
erreichen.
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In
Bezug auf 5 umfassen die ersten und zweiten
Stufen 74 und 76 jede einen Eingabeüberwacher 80,
eine optische Pumpe 82 und ein Verstärkungsmedium 85. Die
ersten und zweiten Stufen 74 und 76 umfassen ebenso
ein nominales Feedforward-Steuerungs-Modul 86,
das zwischen dem Eingabeüberwacher 80 und
der Pumpe 82 gekoppelt ist. Die ersten und zweiten Stufen 74 und 76 teilen
zusammen ein Kompensations-Feedback-Steuerungs-Modul 88, das zwischen dem
Eingabeüberwacher 80 der
ersten Stufe 74 und einem Ausgabeüberwacher 90 einer
jeden Stufe 74 und 76 gekoppelt ist. Das Feedback-Modul 88 stellt
der Pumpe 82 einer jeden Stufe 74 und 76 Feedback
bereit. Die Überwacher,
Pumpen, Verstärkungsmedien
und Steuergeräte
können
jedes wie zuvor in Verbindung mit dem Verstärker 40 aus
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2 beschrieben,
implementiert sein. Optische Faserverbindungen 92 und elektrische
Verbindungen 94 können
ebenso wie in Verbindung mit dem optischen Verstärker 40 implementiert
sein. In einer beispielhaften Mehrfachstufen-Ausführung bleibt
die Gesamtverstärkung
quer durch den Verstärker 70 konstant,
während
die Verstärkung
quer durch jede Stufe 74 und 76 variieren kann.
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Beim
Betrieb wird ein optisches Transportsignal an eine Eingabeseite
des optischen Verstärkers 70 von
einem Eingabeüberwacher 80 abgezweigt, der
ein Eingabeleistungssignal auf Grundlage der Leistung des optischen
Signals erzeugt. Das Eingabeleistungssignal wird einem Feedback-Modul 88 und
einem Feedforward-Modul 86 bereitgestellt. Ein erstes Verstärkungsmedium 85 ist
zu einem ersten Feedforward-Modul 86 zugeordnet. Das erste
Feedforward-Modul 86 stellt
die Pumpleistung ein, die mit der ersten Pumpe 82 und dem
Gain-Medium 85 verknüpft
ist. Die Beziehung zwischen dem Feedforward-Signal und der Eingabeleistung
kann durch die maximal verfügbare
Leistung der zugeordneten Pumpe 82 in dieser Stufe 74 begrenzt
sein. In diesem Fall sättigt
das Feedforward-Signal, falls die Eingabeleistung höher als
ein bestimmter Wert ist und die Verstärkung der ersten Stufe nimmt
ab.
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Das
auf der ersten Stufe verstärkte
Signal passiert einen Ausgabeüberwacher 90,
der ein erste-Stufen-Ausgabesignal erzeugt und das erste-Stufen-Ausgabesignal
zu einem Kompensations-Feedback-Steuerungs-Modul 88 entlang
der Verbindung 94 überträgt. Das
Kompensations-Feedback-Steuerungs-Modul 88 erzeugt
ein Abschwächersteuerungssignal
und überträgt das Abschwächersteuerungssignal
zu dem variablen optischen Abschwächer 72 entlang der
Verbindung 94. Der variable optische Abschwächer 72 empfängt das
Abschwächersteuerungssignal
und schwächt
das auf der ersten Stufe verstärkte
Signal auf Grundlage des Abschwächersteuerungssignals
ab. Das abgeschwächte
Signal schreitet zu dem Eingabeüberwacher 80 der zweiten
Stufe 76 fort, der ein zweites Eingabeleistungssignal auf
Grundlage der Leistung des Signals von dem variablen optischen Abschwächer 72 und der
gewünschten
zweiten-Stufen-Verstärkung
erzeugt. Die gewünschte
Verstärkung
kann sich aufgrund der Veränderung
der ersten Stufen-Verstärkung ändern. Das
zweite Eingabeleistungssignal wird zu einem zweiten Feedforward-Modul 86 weitergeleitet,
das wiederum ein Steuersignal für
eine Pumpe 82 erzeugt, die mit einem zweiten Verstärkungsmedium
verknüpft
ist.
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Das
auf der zweiten Stufe verstärke
Signal passiert von einem zweiten Verstärkungsmedium 85 den
Ausgabeüberwacher 90,
der ein Ausgabeleistungssignal zur Übertragung an das Feedback- Modul 88 erzeugt.
Das Feedback-Modul 88 vergleicht das Eingabeleistungssignal,
das von dem ersten Eingabeüberwacher 80 empfangen
wird, mit dem Ausgabeleistungssignal und dem Abschwächungswert
des variablen Abschwächers 72,
um ein Rückkopplungs-Pumpsteuersignal
zu erzeugen, das die Pumpen 82 steuert, die mit jeder der
ersten und zweiten Stufen 74 und 76 des Verstärkers 70 verknüpft ist.
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6 stellt
ein Verfahren zur Feedforward-Steuerung der Verstärkung eines
optischen Signals gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung dar. In dieser Ausführung wird das Signal mit einer
optischen Einfach-Stufenverstärkung
verstärkt, jedoch
ist es selbstverständlich,
dass ein ähnlicher Prozess
für einen
optischen Mehrfach-Stufenverstärker
verwendet werden kann.
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In
Bezug auf 6 beginnt der Prozess bei einem
Schritt 150, bei dem ein Signal von einem optischen Verstärker empfangen
wird und eine Eingabeleistung des Signals gemessen wird. In einer
Ausführung
wird das optische Transportsignal von dem optischen Koppler 42 abgezapft
und die Eingabeleistung wird von dem Photodetektor des Eingabeüberwachers 57 gemessen.
Als Nächstes
wird bei einem Schritt 155 eine Feedforward-Pumpleistung auf Grundlage
der Eingabeleistung bestimmt. Wie zuvor beschrieben, kann die Feedforward-Pumpleistung ein
einfacher linearer Vergleich der Eingabeleistung mit der Pumpleistung,
ein monotoner Vergleich sein oder durch einen komplizierteren Algorithmus
stattfinden, wie es von dem besonderen System benötigt wird,
in dem der optische Verstärker
ein Bauteil ist. In einer Ausführung
wird dieser Schritt durch das nominale Pumpleistungsmodul 60 und
das Alterungsfaktormodul 62 des Feedforward-Moduls 50 durchgeführt.
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Als
Nächstes
wird bei Schritt 160 die Pumpleistung des Pumplasers auf
Grundlage der nominalen Pumpleistung eingestellt, die in Schritt 155 bestimmt
wird. Der Prozess ist kontinuierlich oder wiederholt sich geeignet
in anderer Weise während
des Betriebs des Verstärkers
und kehrt daher zu Schritt 150 zurück, in dem die Eingabeleistung
gemessen wird.
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7 stellt
ein Verfahren zur Rückkopplungssteuerung
der Verstärkung
eines optischen Signals gemäß einer
Ausführung
der vorliegenden Erfindung dar. In dieser Ausführung wird das Signal mit einer
optischen Einfach-Stufenverstärkung
verstärkt, jedoch
ist es selbstverständlich,
dass ein ähnlicher Prozess
für einen
optischen Mehrfach-Stufenverstärker
verwendet werden kann.
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In
Bezug auf 7 beginnt der Prozess bei einem
Schritt 200, bei dem ein Signal von dem optischen Verstärker empfangen
wird und eine Eingabeleistung des Signals gemessen wird. In einer
Ausführung
wird dieser Schritt von dem Eingabeüberwacher 57 durchgeführt. Als
Nächstes
wird bei einem Schritt 205 die Ausgabeleistung des optischen
Verstärkers gemessen.
In einer Ausführung
wird dieser Schritt durch den Ausgabeüberwacher 58 durchgeführt.
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Bei
einem Schritt 210 wird die Verstärkung des optischen Verstärkers auf
Grundlage der gemessenen Ausgabeleistung und der gemessenen Eingabeleistung
aus den Schritten 205 bzw. 200 bestimmt. In einer
Ausführung
wird dieser Schritt durch das Feedback-Modul 52 durchgeführt. Bei
Schritt 215 wird eine Feedback-Pumpleistungs-Einstellung
auf Grundlage der Verstärkung
bestimmt. Die Verstärkung
kann eine konstante, gewünschte
Verstärkung sein
oder kann eine einstellbare Verstärkung sein, wie es durch das
besondere Netzwerk benötigt
wird, in dem der optische Verstärker
ein Bauteil ist. In einer Ausführung
wird dieser Schritt von einem Feedback-Modul 52 durchgeführt.
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Bei
einem Schritt 200 wird die Pumpleistung des Pumplasers
auf Grundlage der Feedback-Pumpleistungseinstellung eingestellt.
Falls zum Beispiel die gemessene Verstärkung niedriger als eine gewünschte Verstärkung ist,
wird die Pumpleistung zur erhöhten
Verstärkung
nach oben eingestellt. Falls die gemessene Verstärkung größer als die gewünschte Verstärkung ist,
wird die Pumpleistung nach unten eingestellt, um eine niedrigere
Verstärkung
bereitzustellen. Der Prozess ist kontinuierlich und kehrt daher zu
Schritt 200 zurück,
bei dem die Eingabeleistung gemessen wird.
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Obwohl
das Verfahren der 6 und 7 mit spezifischen
Schritten in einer spezifischen Reihenfolge gezeigt wurde, ist es
selbstverständlich, dass
die Schritte in einer unterschiedlichen Reihenfolge wie geeignet
durchgeführt
werden können
und andere Schritte hinzugefügt
oder ausgelassen werden können
wie es zum Beibehalten des Geistes der vorliegenden Erfindung geeignet
ist. Die Prozesse aus den 6 und 7 können kontinuierlich
oder periodisch, parallel oder auf andere Art und Weise wiederholt
werden. Zusätzlich
können
ein oder mehrere der Schritte während
einem oder mehreren Zyklen des Verfahrens ausgelassen werden. Falls
sich zum Beispiel die Eingabeleistung nicht verändert hat oder nicht in einer
messbaren oder wesentlichen Art und Weise verändert hat, können die
Schritte 155 und 160 aus 6 (Bestimmen
der Feedforward-Pumpleistung und Einstellen der Pumpleistung) ausgelassen
werden.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit mehreren Ausführungen beschrieben wurde,
können
unterschiedliche Änderungen
und Modifikationen von einem Fachmann vorgeschlagen werden. Es ist
beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung jegliche Änderungen
und Modifikationen umfasst, solange sie innerhalb des Umfangs der
angehängten
Ansprüche liegen.