7/15/2022，光纖在線訊     近日，資深光纖放大器提供商拜安光電（上海拜安實(shí)業(yè)有限公司）推出新型AEC（自動能量控制）光纖放大器。

||| 通常的光纖放大器EDFA/YDFA一般有三種控制模式：自動功率控制（APC）模式、自動增益控制模式（AGC）模式和自動電流控制（ACC）模式

1、自動功率控制（APC）模式
 
APC: Auto Power Control, 自動功率控制或者恒功率模式，是指無論輸入功率Pi如何變化，該模式通過檢測輸出功率Po,實(shí)時調(diào)整放大器增益大小，保證輸出功率Po的恒定。


Fig1  APC Schematic Diagram

Po=Pi+Gain 
   
例如，當(dāng)線路衰耗或者系統(tǒng)老化造成輸入功率Pi降低，控制系統(tǒng)檢測到Po降低，此時系統(tǒng)會自動增加增益Gain，通常是通過增加Pump功率來增加增益，使得輸出功率保持恒定,由下式表達(dá)：
Po=Pi-△Pi+Gain+△Gain=Constant
一般在單通道的光纖通信系統(tǒng)，比如CATV光傳輸系統(tǒng)，SDH光傳輸系統(tǒng)中，光纖放大器均采用APC控制系統(tǒng)來保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定。

2、自動增益控制模式（AGC）模式

 AGC: Auto Gain Control, 自動增益控制或者恒增益模式，是指無論輸入功率Pi如何變化，該模式通過檢測輸入功率Pi和輸出功率Po,實(shí)時調(diào)整放大器內(nèi)部Pump激光器電流和內(nèi)置VOA（可調(diào)衰減器），保證放大器增益的恒定。


Fig2  AGC Schematic Diagram

Gain=Po-Pi    

例如，當(dāng)線路衰耗或者系統(tǒng)老化造成輸入功率Pi降低，控制系統(tǒng)檢測到增益發(fā)生變化（通常當(dāng)輸入功率降低而控制系統(tǒng)不便的情況下，增益會增加），此時系統(tǒng)會自動減小增益Gain，通常是通過減小Pump功率或者增加內(nèi)部VOA的衰減量來減小增益，使得增益保持恒定,由下式表達(dá)：
Gain=Po-Pi=Constant
一般在DWDM多通道的光纖通信系統(tǒng)中，光纖放大器均采用AGC控制系統(tǒng)來保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3、自動電流控制（ACC）模式

      ACC: Auto Current Control, 自動電流控制或者恒功率模式，是指無論輸入功率Pi，輸出功率發(fā)生如何變化，該模式只保證Pump驅(qū)動電流的恒定，即在一定條件下的Pump激勵功能的恒定。


Fig3  ACC Schematic Diagram

該控制模式中控制系統(tǒng)的決策不參照輸入輸出功率的任何變化，僅僅保持Pump驅(qū)動電流的恒定。

一般在一些科研系統(tǒng)，研究人員希望自己接手整個放大器的決策來調(diào)控放大器會采用該模式。但該模式如果用于長期自動工作的系統(tǒng)，由于沒有與光層相關(guān)的自動反饋機(jī)制，系統(tǒng)會不穩(wěn)定。

隨著光纖放大器越來越多地應(yīng)用于一些非通信領(lǐng)域，如光纖傳感、工業(yè)激光、激光雷達(dá)等等領(lǐng)域，常常需要光纖放大器放大脈沖光信號，尤其是低占空比高峰值功率脈沖信號，比如光纖傳感DTS信號，激光測距或激光雷達(dá)信號，ns級脈寬，kHz或以下重頻。這一類信號由于脈寬窄，占空比低，常規(guī)方法無法準(zhǔn)確地檢測到輸出功率，無法實(shí)現(xiàn)APC模式，一直比較無奈地采用ACC模式來控制。

ACC模式只能實(shí)現(xiàn)放大器的放大，但使用中，由于輸入功率變化，環(huán)境溫度的變化，線路的衰耗，器件的老化均會帶來系統(tǒng)緩慢或者快速地輸出功率變化，而ACC模式本身不能對該變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種模式實(shí)際上對于放大器光學(xué)來說是一種開環(huán)模式，這就使得在業(yè)界一直以來在脈沖放大精度要求比較高的系統(tǒng)沒有很好的光纖放大器可以使用。

|||  自動能量控制光纖放大器

近日，拜安光電推出一款基于脈沖能量檢測反饋控制的放大器很好地解決了長期困擾業(yè)界的這一問題。該控制模式稱為：自動能量控制模式（AEC：Auto Energy Control）


Fig4  AEC Schematic Diagram

該模式的核心技術(shù)是拜安光電專利的能量檢測電路，該技術(shù)可以檢測出每一個放大脈沖的能量，即對每一個脈沖進(jìn)行快速積分，得到每個脈沖能量：
   


Fig5  Pulse Energy Integral Schematic Diagram

然后通過控制系統(tǒng)對脈沖能量進(jìn)行比較實(shí)時調(diào)整放大器的增益，保證輸出脈沖能量的穩(wěn)定。通常對于放大器而言不會改變脈沖的脈寬和形狀，所以能量恒定就決定了輸出脈沖峰值功率的恒定。

AEC模式尤其適合于脈沖放大器在環(huán)境溫度的變化情況下快速保持脈沖的穩(wěn)定輸出非常有效。比如，某重大裝置采用的脈沖光纖放大器，采用ACC模式控制時，由于設(shè)備的熱穩(wěn)定需要較長時間，導(dǎo)致脈沖輸出需要長達(dá)小時級的穩(wěn)定時間，而且易受環(huán)境溫度的影響。采用拜安光電的AEC控制模式放大器以后，穩(wěn)定時間縮短到分鐘，且過程中不受環(huán)境變化影響，使系統(tǒng)工作準(zhǔn)備時間縮短了百倍，系統(tǒng)脈沖穩(wěn)定性提高了數(shù)十倍。


Fig6 ACC vs AEC in pulse Optical Amplifier

從上圖可以看出，當(dāng)光放處于ACC模式時，由于設(shè)備熱平衡的建立，系統(tǒng)需要2~3小時才能穩(wěn)定，而且過程中極易受環(huán)境溫度變化的影響。由于帶能量監(jiān)測快速反饋后，系統(tǒng)很快建立穩(wěn)定，而且實(shí)現(xiàn)不受外界環(huán)境影響的長時間穩(wěn)定。

核心能量檢測模塊也封裝成了單獨(dú)的產(chǎn)品，帶數(shù)據(jù)接口輸出，特別適合系統(tǒng)需要長期能量在線監(jiān)測的應(yīng)用。
圖片


Fig7. Energy Monitor Module

||| 關(guān)于拜安光電
拜安光電（上海拜安實(shí)業(yè)有限公司）是資深光纖放大器和光纖通信子系統(tǒng)提供商，有著17年的發(fā)展歷史，是專業(yè)從事光纖通信技術(shù)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。公司長期聚焦于光纖放大技術(shù)，光纖傳輸技術(shù)，光纖檢測技術(shù)的革新與工程化。產(chǎn)品應(yīng)用于光纖骨干通信，光纖接入，有線電視，工業(yè)，科研，醫(yī)療等多個領(lǐng)域。產(chǎn)品包括光纖放大器，光纖通信子系統(tǒng)，各種光源及光電解決方案。目前拜安生產(chǎn)在線運(yùn)行的設(shè)備超過50萬臺套，分布于世界各個角落。

公司總部坐落于上海浦東張江高科技園區(qū)，截至2021年12月，公司擁有55項專利技術(shù)，200多名的員工團(tuán)隊和3000平米的辦公面積。擁有良好的研發(fā)條件、先進(jìn)的生產(chǎn)和檢測設(shè)備，公司通過了SGS認(rèn)證的ISO9001質(zhì)量體系，大部分產(chǎn)品獲得廣電入網(wǎng)證、電信入網(wǎng)證、CE、UL等認(rèn)證，曾獲得國家科技部創(chuàng)新基金支持，國家科技部重大科技專項資金支持，國家高新技術(shù)企業(yè)、國家級專精特新企業(yè)等。