拜安光電推出全新控制模式光纖放大器

  光纖放大器提供商拜安光電(上海拜安實業有限公司)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：

  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,實時調整放大器增益大小，保證輸出功率Po的恒定。

  Fig1 APC Schematic Diagram

  Po=Pi+Gain

  例如，當線路衰耗或者系統老化造成輸入功率Pi降低，控制系統檢測到Po降低，此時系統會自動增加增益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：

  Po=Pi-△Pi+Gain+△Gain=Constant

  一般在單通道的光纖通信系統，比如CATV光傳輸系統，SDH光傳輸系統中，光纖放大器均采用APC控制系統來保證通信系統的穩定。

  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,實時調整放大器內部Pump激光器電流和內置VOA(可調衰減器)，保證放大器增益的恒定。

  Fig2 AGC Schematic Diagram

  Gain=Po-Pi

  例如，當線路衰耗或者系統老化造成輸入功率Pi降低，控制系統檢測到增益發生變化(通常當輸入功率降低而控制系統不便的情況下，增益會增加)，此時系統會自動減小增益Gain，通常是通過減小Pump功率或者增加內部VOA的衰減量來減小增益，使得增益保持恒定,由下式表達：

  Gain=Po-Pi=Constant

  一般在DWDM多通道的光纖通信系統中，光纖放大器均采用AGC控制系統來保證通信系統的穩定。

  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，輸出功率發生如何變化，該模式只保證Pump驅動電流的恒定，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的決策不參照輸入輸出功率的任何變化，**保持Pump驅動電流的恒定。

  一般在一些科研系統，研究人員希望自己接手整個放大器的決策來調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，由于沒有與光層相關的自動反饋機制，系統會不穩定。

  隨著光纖放大器越來越多地應用于一些非通信領域，如光纖傳感、工業激光、激光雷達等等領域，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，常規方法無法準確地檢測到輸出功率，無法實現APC模式，一直比較無奈地采用ACC模式來控制。

  ACC模式只能實現放大器的放大，但使用中，由于輸入功率變化，環境溫度的變化，線路的衰耗，器件的老化均會帶來系統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行調節，這種模式實際上對于放大器光學來說時一種開環模式，這就使得在業界一直以來在脈沖放大精度要求比較高的系統沒有很好的光纖放大器可以使用。

  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**技術是拜安光電的能量檢測電路，該技術可以檢測出每一個放大脈沖的能量，即對每一個脈沖進行快速積分，得到每個脈沖能量：

  Energy=

  Fig5 Pulse Energy Integral Schematic Diagram

  然后通過控制系統對脈沖能量進行比較實時調整放大器的增益，保證輸出脈沖能量的穩定。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境溫度的變化情況下快速保持脈沖的穩定輸出非常有效。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，由于設備的熱穩定需要較長時間，導致脈沖輸出需要長達小時級的穩定時間，而且易受環境溫度的影響。采用拜安科技的AEC控制模式放大器以后，穩定時間縮短到分鐘，且過程中不受環境變化影響，使系統工作準備時間縮短了百倍，系統脈沖穩定性提高了數十倍。

  Fig6 ACC vs AEC in pulse Optical Amplifier

  從上圖可以看出，當光放處于ACC模式時，由于設備熱平衡的建立，系統需要2~3小時才能穩定，而且過程中極易受環境溫度變化的影響。由于帶能量監測快速反饋后，系統很快建立穩定，而且實現不受外界環境影響的長時間穩定。

  **能量檢測模塊也封裝成了單獨的產品，帶數據接口輸出，特別適合系統需要長期能量在線監測的應用。

  Fig7. Energy Monitor Modue

  拜安光電(上海拜安實業有限公司)是光纖放大器和光纖通信子系統提供商，有著17年的發展歷史，是專業從事光纖通信技術的研發、生產和銷售的高新技術企業。公司長期聚焦于光纖放大技術，光纖傳輸技術，光纖檢測技術的革新與工程化。產品應用于光纖骨干通信，光纖接入，有線電視，工業，科研，醫療等多個領域。產品包括光纖放大器，光纖通信子系統，各種光源及光電解決方案。目前拜安生產在線運行的設備超過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，截止2022年7月，公司擁有55項專利技術，200多名的員工團隊和3000平米的辦公面積。擁有良好的研發條件、先進的生產和檢測設備，2008年通過了SGS認證的ISO9001：2008質量體系，大部分產品獲得廣電入網證、電信入網證、CE、UL等認證，曾獲得國家科技部創新基金支持，國家科技部重大科技專項資金支持，國家高新技術企業、專精特新企業等。