光放大的安全控制方法和裝置的製作方法
2023-08-10 11:39:11
專利名稱：光放大的安全控制方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種光放大的安全控制方法和裝置，尤其涉及光通信系統中的光放大裝置。
背景技術：
在密集波分復用系統中，為了實現傳輸距離的延長要使用光放大器。一種方法是將大功率的泵浦光饋入光纖，由於光纖中的受激RAMAN散射效應(SRS效應)，泵浦光能量會轉移到比其波長長的信號光中，實現信號光的放大。另一種方法是使用光纖放大器(例如摻鉺光纖放大器)，就是將一定功率的泵浦光饋入特種光纖，由於光纖中粒子受激產生的能級躍遷，使泵浦光能量轉移到比其波長長的信號光中，實現信號光的放大。以上兩种放大器適合WDM設備實現寬帶放大。可能使用的放大器還包括半導體光放大器，依靠向半導體異質節中注入足夠的電流，造成能量轉移使通過其的信號光得到放大。無論以上何种放大器或雷射器，均可以通過改變驅動電流來實現光功率的控制。在目前使用的光通信設備中，放大器輸出為較大功率不可見雷射輻射，例如為了實現C波段信號在G.652光纖中的分布式放大，RAMAN放大器通過設備光埠輸出到光纜中的泵浦雷射輻射功率可達到數百至1000毫瓦，而光纖雷射器所放大的信號光功率通過光埠輸出入到光纜時也可以達到100毫瓦以上。在沒有對設備進行相關的安全性控制時，放大器工作中設備調試人員應小心避開其連接器端面，避免灼傷眼睛及皮膚。在使用之前，務必保持輸出尾纖端面清潔，防止強光功率令附著在光纖端面的塵埃炭化而導致端面損壞。在設備光埠使用的連接器沒有接好、連接器端面損壞、及設備內其它相關器件損壞時所造成的反射光功率過大，也可能給設備的硬體設施帶來損傷、影響設備的性能。減小光功率可以使設備或人員獲得安全性保障，待設備缺陷被排除後再使之恢復正常。
公開發表的專利文獻US6417965 Optical amplifier control system公布了一種對放大器輸入、輸出光進行分光檢測和根據檢測結果對放大器泵浦雷射器進行控制的電路系統。但其與本發明裝置解決的實質問題不同，未說明存在反射光檢測，不存在根據反射係數檢測結果進行安全性控制的方法，也不存在本發明所述外部通信和控制手段。因此不具備本發明所達到的有益結果。
發明內容
為避免使用具有強光功率輸出的設施時可能造成的人員損傷，及在出現設備光埠連接器沒有接好、連接器端面損壞、及設備內外其它相關器件損壞時所造成設備功能損傷，本發明提供一種光放大的安全控制方法和裝置。
本發明是這樣實現的一種光放大的安全控制方法，該方法包括以下步驟(1)啟動CPU系統，自存儲器中裝載可執行程序；(2)讀取存儲器配置列表中的輸出光功率配置值Pc、反射輸入光功率閾值Pri-th、反射輸出光功率閾值Pro-th和反映光接口工作狀態的反射係數閾值R-th3，若配置列表為空則使用上述各量的預設值；(3)進行性能檢測，得到反射光功率檢測量Pr-mon，輸出光功率檢測量P-mon；(4)判斷Pr-mon，P-mon是否在有效範圍內？如是則進入步驟5，若否則進入步驟9；(5)分別計算反射光功率性能值Pr、輸出光功率性能值P、反射係數R、反射輸入光功率性能值Pri、反射輸出光功率性能值Pro、反映反射光輸入功率的反射係數閾值R-th1和反映反射輸出光功率的反射係數閾值R-th2，將結果存入存儲器的性能列表；(6)判斷R＜MAX(R-th1，R-th2，R-th3)？若是則進入步驟7，若否則進入步驟11；(7)產生告警並向設備管理系統上報，當新產生的告警與存儲器中原告警列表記錄不同時，修改告警列表；(8)實施光功率控制，使輸出光功率減小到安全值以下；(9)查詢命令堆棧有無接收報文？若無則進入步驟3，實施循環性能檢測，若有進入步驟10；(10)進行報文處理，完成後進入步驟3，繼續實施循環性能檢測。
(11)若步驟6實施判斷的結果是反射係數正常，則刪除存儲器中當前告警列表，進入步驟12；(12)比較當前輸出光功率性能值P和配置值Pc，是否在準許的調節誤差的範圍內？若是當前功率值正常，進入步驟9，若否則進入步驟13。
(13)比較當前輸出光功率性能值P是否小於配置值Pc？若是則進入步驟15，若否則進入步驟14；(14)實施光功率控制，降低輸出光功率至Pc，完成後進入步驟9；(15)實施光功率控制，提高輸出光功率至Pc，完成後進入步驟9。
本發明的一種光放大的安全控制裝置，包括一強光輸出光器件組，用於產生高功率泵浦光；一隔離器，用於保證光功率的單向傳遞，限制光功率的反向傳遞；一設備光接口，用於將泵浦光功率輸出到設備外部所連接的光纖；一光功率採集裝置，用於採集輸出光功率檢測量P-mon和反射光功率檢測量Pr-mon；一檢測信息處理及控制電路，對所得輸出光功率檢測量P-mon和反射光功率檢測量Pr-mon進行信息轉換，根據所得轉換信息計算得出反射係數R，根據所得反射係數R對所述強光輸出光器件組自動進行光功率控制。
根據上述技術方案所述的強光輸出器件組是通過改變驅動電流來控制光功率的放大器或雷射器。所述的通過改變驅動電流來控制光功率的放大器是集總式放大器或分布式RAMAN放大器。所述的通過改變驅動電流來控制光功率的雷射器是由一個或多個雷射器組合而成。所述的集總式放大器是由一隻或多隻的光纖放大器或半導體放大器組合而成。所述的分布式放大器具有一隻或多隻雷射源構成的泵浦，這些雷射源的輸出功率受到控制。還包括一合成泵浦光和信號光的合波器。還包括一輸入待放大的光信號的輸入光接口所述的光功率採集裝置是比例耦合器。所述的設備光接口是活動式光纖連接器。所述的檢測信息處理及控制電路包括一光電轉換裝置，用於將所得輸出光功率檢測量P-mon和反射光功率檢測量Pr-mon分別轉換為相應的模擬檢測信號；一光功率模數轉換電路，將由光電轉換裝置傳送來的模擬檢測信號分別轉換為相應的數位訊號；一控制單元，根據從光功率模數轉換電路傳送來數位訊號，計算反射係數，根據所得反射係數自動下達功率控制指令，和對光器件組實施功率控制，下達性能檢測指令；一光器件組功率控制和性能採集電路，接收由控制單元發出的功率控制指令，經數模轉換後，實施光器件功率自動控制，和接受由控制單元發出的性能檢測指令，檢測光器件的性能，將所得信息經模數轉換後輸入控制單元。所述的光電轉換裝置是光電檢測二極體。所述控制單元有通信接口，使所述控制單元與設備通信總線相連接，將光放大裝置的工作狀態信息上報設備管理系統，並接收設備管理系統的控制。所述光器件組功率控制和性能採集電路上有電接口，使所述光器件組功率控制和性能採集電路與各個光器件相連接，實現功率控制和性能採集。
採用本發明所述裝置，與現有技術相比，取得了有強光輸出的設施尤其是光通信設備中放大器工作安全性保證方式的進步，達到了通過檢測輸出反射係數對放大器(或其他強光輸出設施)自動實現功率控制的效果，使設備或人員獲得更多的安全性保障。
圖1是RAMAN放大器反射光檢測及自動光功率控制裝置結構圖；圖2是集總式放大器反射光檢測及自動光功率控制裝置結構圖；圖3是檢測信息處理及控制電路電路結構框圖；圖4是反射係數的檢測範圍示意圖；圖5是運行在控制單元中的軟體流程圖。
具體實施例方式
下文詳細介紹本發明各個組成部分的實施方案，各個組成部分之間的光、電連接關係、控制方式、軟體工作方法、及本發明所述裝置通過設備總線實現的通信功能。
(1)硬體組成在圖1中，給出了通過反射係數檢測實現RAMAN放大器安全性控制的
I是隔離器，保證光功率的單向傳遞，與隔離器箭頭方向相反的光功率將被隔離。I的反向隔離度為i[dB]。
T是帶有4個光埠的比例耦合器，分光比例為x∶y，即由埠1輸入的光功率p1[mw]，將有p1×y/(x+y)[mw]輸出到埠2，有p1×x/(x+y)[mw]輸出到埠4；相反，若由埠2輸入光功率p2[mw]，將有p2×y/(x+y)[mw]輸出到埠1，有p1×x/(x+y)[mw]輸出到埠3。當泵浦光功率從埠1輸入、按比例由埠2和埠4輸出時，其埠2下遊的器件所產生的反射光將沿光導從埠2輸入、按比例從埠1和埠3輸出。為了減小耦合器對輸出光功率的影響，應選擇x＜＜y。埠4和埠3輸出的光分別做為輸出光功率的檢測量(P-mon)和反射光功率的檢測量(Pr-mon)。
W是合波器，埠1和埠3之間構成泵浦光通路，埠2和埠3之間則構成信號光通路。泵浦光由埠1輸入、埠3輸出。若信號光由埠2輸入、埠3輸出(即a方向)，是正向應用放大器；若信號光由埠3輸入、埠2輸出(即b方向)，是反向應用的放大器。埠1存在泵浦光(p)，埠2存在信號光(s)，埠3則存在泵浦和信號的混合光(p+s)。W的插入損耗為w[dB]，埠2和埠3之間的隔離度為iw[dB]。
Co是用活動式光纖連接器實現的設備光接口。泵浦光功率將通過此連接器輸出到設備外部所連接的光纖。
E是檢測信息處理及控制電路。在E中PD1和PD2是兩隻光電檢測二極體，分別對所述輸出光功率檢測量P-mon和反射光功率檢測量Pr-mon進行光電轉換。
C1包含雙路放大及A/D轉換電路，從P1和P2輸出的模擬檢測信號被輸入到C1中，經過適當放大和進行A/D轉換，以數位訊號方式獲得上述輸出功率和反射功率的檢測值。
CS是一個控制單元。從C1輸出的數位訊號被輸入到CS內的CPU中，計算輸出反射係數。在CS中運行的軟體可以根據所得出的反射係數值進行判斷，按照下文第(4)節說明的方法自動實施功率控制。
C2是功率控制電路。C2受到CS的管理，並通過泵浦雷射器接口與P1相連接。
B是設備通信總線，CS可以通過其包含的通信接口與設備通信總線B相連接，使本發明的裝置能夠通過通信總線將所述放大器(或其他強光輸出設施)的工作狀態信息上報到設備管理系統，並能夠接受設備管理系統的控制。
在圖2中，給出了通過反射係數檢測實現集總式放大器安全性控制的裝置結構圖，作為體現與圖1相同設計構思的另一實施例。
與圖1的結構相似，G2是實現信號光放大和向設備外部輸出強光功率的光器件組，在G2中P2是集總式放大器，由1隻或多隻光學放大器件組成，以光纖放大器為例，其中包含1隻或多隻泵浦雷射器。所有N只雷射器通過電接口JP1，JP2，...，JPN與控制電路C2相連接。P2在正常工作時可以輸出滿足設備工作要求的信號光。
I的含義與圖1相同。
T的含義與圖1相同。
Ci是本裝置的輸入光接口，待放大的光信號經過Ci輸入到P2中。
Co的含義與圖1相同。
E及E內部的各組成部分含義與圖1相同。其中的C2通過泵浦雷射器電接口JP1，JP2，...，JPN與P2相連接。
B的含義與圖1相同。
圖2作為體現與圖1相同設計構思的另一應用實例，表現了在不同的應用中光信號輸入、輸出方式的不同。
圖3是對圖1和圖2中E的結構進行進一步細緻的描述。
CS是由CPU、ROM存儲器、RAM存儲器、FPGA構成的控制單元，其中的ROM存儲器作為程序和數據存儲器，保存著本發明的裝置得以運行的可執行軟體及程序運行所需要的預設配置數據；ROM中可包含電可擦除存儲器，實現在線下載配置數據；RAM存儲器作為數據存儲器，記錄在程序運行中所產生的重要數據。各電路晶片之間通過數據線D-ROM，D-RAM，D-FPGA和控制線EN-FPGA，EN-RAM，EN-ROM相連接；CPU通過數據線DJ和I/O接口電路連接到J2。J2是本裝置與設備總線B之間的信號連接器。電路中還包含標準的DC/DC轉換電路，輸出各個部分功能電路所需要的偏置電壓VC1，VC2，VCC，V0，VP。DC/DC轉換電路連接到J1，J1是本裝置與設備總線B之間的電源連接器，J1與J2共同實現本裝置和設備總線的電氣連接。
C1是由放大器電路、AD轉換電路構成的輸出光和反射光檢測電路。對從P1和P2輸出的模擬檢測信號分別經過AP1，AP2放大。CPU通過數據線D1與AD轉換電路通信。當需要檢測P-mon時，CPU控制FPGA之C1S信號選擇AD的輸入埠1，同時AD轉換電路通過D1向CPU輸出數據；當需要檢測Pr-mon時，CPU控制FPGA之C1S信號選擇AD的輸入埠2，同時AD轉換電路通過D1向CPU輸出數據。
C2是由AD/DA轉換電路、放大器電路A1，A2，A3，A4構成泵浦雷射器控制和性能採集部分。JP1表示受控的泵浦雷射器電接口，泵浦雷射器接口的應用遵照商用雷射器的用戶應用資料。以JP1為例，I1表示雷射器偏置電流輸入，I2表示雷射器製冷電流輸入，O1表示雷射器背光功率檢測信號輸出，O2表示雷射器管芯工作溫度輸出。CPU通過數據線D2與AD/DA轉換電路通信。當需要控制泵浦雷射器1的輸出功率時，CPU控制FPGA之C2S信號選擇AD/DA的輸出埠，同時CPU通過D2向AD/DA轉換電路輸出數據，實現DA轉換後通過FPGA輸出C2S所選擇的埠輸出模擬工作電流並保持，再經過放大後送到JP1的I1。當需要控制泵浦雷射器1的管芯溫度時，CPU控制FPGA選擇AD/DA的輸出埠，同時CPU通過D2向AD/DA轉換電路輸出數據。實現DA轉換後通過FPGA所選擇的埠輸出模擬工作電流並保持，再經過放大後送到JP1的I2。當需要檢測泵浦雷射器1的輸出功率時，CPU控制FPGA選擇AD/DA的輸入埠，JP1輸出的O1信號經過適當放大後輸入到AD/DA電路，實現AD轉換後經過D2口輸出到CPU。當需要檢測泵浦雷射器的製冷電流時。CPU控制FPGA選擇AD/DA轉換的輸入埠，JP1輸出的O2信號經過適當放大後輸入到AD/DA電路，實現AD轉換後經過D2口輸入到CPU。當對泵浦雷射器進行控制時需要對相應的性能進行檢測以便進行更精確的反饋調節。
當需要進行檢測和控制的泵浦雷射器較多時，需要更多的檢測和控制電路，通過電接口JP1，JP2，...，JPN分別與各個雷射器相連，根據雷射器的數量、需要進行檢測和控制的參數數量來選擇合適的AD/DA轉換器，實現多路檢測和控制。
(2)反射係數閾值及反射係數檢測範圍設P是P1的輸出功率(在T的埠1)，Pr是反射功率(在T的埠2)。比例耦合器T各埠光功率關係是[P，Pr][dB]＝[P-mon，Pr-mon][dB]+101g(1+y/x)(1)上文所述反射係數可定義於本發明的裝置中連接器Co的端面。以在圖1所示的應用為例，連接器端面反射係數和反射、輸出檢測光之間的關係為(下文反射係數均以其絕對值表示)R[dB]＝P[dB]-2w[dB]-Pr[dB] (2)其中R[dB]是連接器Co的端面反射係數(R＞0)，w是W的插入損耗(w＞0)。
反射光進入P1的光功率(稱「反射輸入功率」)為Pri[dB]＝P[dB]-2w[dB]-R[dB]-i[dB]-201g{y/(x+y)}[dB]≈P[dB]-2w[dB]-R[dB]-i[dB](當x＜＜y時) (3)
其中，i是隔離器I的反向隔離度。在設備正常工作時希望進入P1的反射光足夠小，設其閾值為Pri-th，在反射輸入功率達到閾值時的反射係數為R-th1[dB]＝P[dB]-2w[dB]-Pri-th[dB]-i[dB] (4)反射光經過W的埠2輸出的光功率(稱「反射輸出功率」)為Pro[dB]＝P[dB]-w[dB]-R[dB]-iw[dB] (5)其中，iw是W埠2和埠3之間的隔離度(iw＞0)。在設備正常工作時希望反射光經過W的埠2輸出的光功率足夠小，設其閾值為Pro-th，在反射輸出功率達到閾值時的反射係數為R-th2[dB]＝P[dB]-w[dB]-Pro-th[dB]-iw[dB] (6)R-th1和R-th2是隨著設備輸出功率P變化的參數。
在設備應用中必須考慮以下情況的反射係數I.設連接器光纖端面良好匹配時的反射係數為R3[dB]，是由設備所選用的連接器規格確定的參數；II.設連接器光纖端面暴露在空氣中的反射係數為R4[dB]，是由設備所選用的連接器規格確定的參數；有R4[dB]＜R3[dB]。
III.設外部光纖雖然接好但是連接器光纖端間存在空隙時反射係數為R5[dB]，有R5[dB]≈R4[dB]-3；IV.假設在連接器光纖端面有灰塵汙染時、連接器法蘭盤配合公差較大時、連接器器件損壞、或設備外部光纜損傷時導致反射光變大時的反射係數為R6[dB]；則R6[dB]＜R3[dB]。
保證設備內外部連接正常時，反射係數R-th3應滿足R3[dB]＞R-th3[dB]＞R4[dB] (7)當反射輸入功率超過閾值Pri-th時，會使本裝置R＜R-th1，發生反射輸入功率告警；當反射輸出功率超過閾值Pro-th時，會使本裝置R＜R-th2，發生反射輸出功率告警；當設備有上述II、III、IV情況發生時，會使本裝置R＜R-th3，發生光接口工作狀態不良告警。
考慮以上幾個方面，設備正常工作時應有R＞MAX[R-th1，R-th2，R-th3] (8)為了減小R-th1對反射係數的制約，應該提高I的反向隔離度；為了減小R-th2對反射係數的制約，應該提高W埠1和埠2之間的隔離度；為了避免反射係數達到R-th3，需要保證設備接口連接狀態良好，設備內外部相關物理連接無故障。
圖4表示反射係數的檢測範圍。反射係數的檢測範圍決定於對輸出光和反射光檢測的範圍。圖中橫坐標P[dB]是P1的輸出功率(在T的埠1)，縱坐標Pr[dB]是反射功率(在T的埠2)。Pmax是輸出功率檢測範圍上限，Pmin是輸出功率檢測範圍下限；Prmax是反射功率檢測範圍上限，Prmin是反射功率檢測範圍下限。
圖中Pmin～Pmax，Prmin～Prmax範圍內是檢測電路的工作範圍；在與此範圍相交的直線中，直線1表示R＝0時，Pr隨P的變化；在坐標內直線1上方的部分為無現實意義的區域。
直線2表示R＝Pmin-Prmin-2w時，Pr隨P的變化；直線3表示R＝Pmax-Prmax-2w時，Pr隨P的變化；直線4表示R＝Pmax-Prmin-2w時，Pr隨P的變化。
反射係數的檢測範圍為Rmin～Rmax，並受到輸出光功率和反射光功率檢測範圍的限制。有Rmin＝0；Rmax＝Pmax-Prmin-2w (9)圖4中直線5表示設備在特定的輸出反射係數條件下，Pr隨P的變化。在直線5上的A、B、C標誌著本裝置的幾種典型工作狀態。
A在P和Pr的檢測範圍之外，反射係數不可測；B在P和Pr的檢測範圍內，可測得反射係數。此時的P處於安全的輸出功率。在此狀態下利用所檢測的反射係數，可以預測P被調節到安全的輸出功率以上時(例如C的位置)的Pri和Pro。若P在裝置外部命令控制下提高到位置B時檢測到的反射係數達到反射係數閾值，則進一步的功率提高會被禁止；若預測P被調節到安全的輸出功率以上時的Pri或Pro達到或超過其閾值Pri-th和Pro-th，則進一步的功率提高也會被禁止。
C在P和Pr的檢測範圍內，可測得反射係數。此時的P處於安全的輸出功率以上。設備在此情況下工作時，若突法的故障使檢測到的反射係數達到閾值R-th1，R-th2或R-th3，則本裝置自動啟動安全控制，將輸出功率調節到功率安全線以下(例如B的位置)。
本節說明的內容用在圖2所表示的應用實例中時，反射輸出功率Pro不存在，並且在以上各式中取w＝0[dB]。
本裝置在CPU中運行的軟體可以把當前的檢測數據等存入存儲器RAM，作為「性能列表」，包括本裝置當前的反射係數R、反射輸入功率Pri、反射輸出功率Pro、雷射器輸出功率P等。
本裝置在CPU中運行的軟體可以把通過數據總線B下達到本裝置的配置數據存入存儲器，作為「配置列表」，包括本裝置當前配置的反射係數閾值R-th3、反射輸入功率閾值Pri-th、反射輸出功率閾值Pro-th、雷射器輸出功率Pc等。
本裝置在CPU中運行的軟體可以把本裝置所產生到告警信息存入存儲器，作為「告警列表」，包括本裝置當前發生的反射輸入功率告警R＜R-th1、反射輸出功率告警R＜R-th2、光接口狀態不良R＜R-th3等。
(3)設備通信本裝置作為實用設備的組成部分，可與設備管理系統進行通訊。本節詳細說明與本裝置的功能相關的設備通信類型。
設備管理系統可以通過設備總線B對本裝置實施以下查詢性能信息查詢(對應報文1)配置信息查詢(對應報文2)告警信息查詢(對應報文3)本裝置還將通過I/O接口向設備總線B輸出以下報文性能信息上報(對應報文4)配置信息上報(對應報文5)告警信息上報(對應報文6)設備管理系統可以通過設備總線B對本裝置實施以下控制配置數據更新(對應報文7)下面分別給出上述報文1～7的實施例報文1[H，ADD，C1，L，F]其中H表示報文頭，是為了實現通信同步的固定格式脈衝串；ADD表示本裝置在設備中的地址標誌；C1是通信協議編碼，在這裡表示對本裝置實施性能查詢；L表示報文長度；F表示向本裝置查詢的性能值類別，包括本裝置當前的反射係數R、反射輸入功率Pri、反射輸出功率Pro、雷射器輸出功率P等。
報文2[H，ADD，C2，L，C]其中H表示報文頭，是為了實現通信同步的固定格式脈衝串；ADD表示本裝置在設備中的地址標誌；C2是通信協議編碼，在這裡表示對本裝置實施配置信息查詢；L表示報文長度；C表示向本裝置查詢的配置數據類別，包括本裝置當前配置的反射係數閾值R-th3、反射輸入功率閾值Pri-th、反射輸出功率閾值Pro-th、雷射器輸出功率Pc等。
報文3[H，ADD，C3，L]其中H表示報文頭，是為了實現通信同步的固定格式脈衝串；ADD表示本裝置在設備中的地址標誌；C3是通信協議編碼，在這裡表示對本裝置實施告警信息查詢；L表示報文長度。
為回應報文1的查詢，本裝置將通過I/O接口向設備總線B輸出以下格式的報文報文4[H，ADD，C4，L，F，V1，V2，...，Vn]其中H表示報文頭，是為了實現通信同步的固定格式脈衝串；A表示本裝置在設備中的地址標誌；C4是協議編碼，在這裡表示本裝置性能值上報；L表示報文長度；F表示向本裝置查詢的性能值類別，包括本裝置當前的反射係數R、反射輸入功率Pri、反射輸出功率Pro、雷射器輸出功率P等；V1，V2，...，Vn表示上報的n個性能值。
為回應報文2的查詢，本裝置可通過I/O接口向設備總線B輸出以下格式的報文報文5[H，ADD，C5，L，C，V1，V2，...，Vn]其中H表示報文頭，是為了實現通信同步的固定格式脈衝串；ADD表示本裝置在設備中的地址標誌；C5是協議編碼，在這裡表示本裝置配置信息上報；L表示報文長度；C表示向本裝置查詢的配置數據類別，包括本裝置當前配置的反射係數閾值R-th3、反射輸入功率閾值Pri-th、反射輸出功率閾值Pro-th、雷射器輸出功率Pc等；V1，V2，...，Vn表示上報的n個配置信息值。
為回應報文3的查詢，本裝置可通過I/O接口向設備總線B輸出以下格式的報文報文6[H，ADD，C6，L，A1，A2，...，An]其中H表示報文頭，是為了實現通信同步的固定格式脈衝串；ADD表示本裝置在設備中的地址標誌；C6是協議編碼，在這裡表示本裝置告警信息上報；L表示報文長度；A1，A2，...，An表示上報的n個告警信息值。包括本裝置當前發生的反射輸入功率告警R＜R-th1、反射輸出功率告警R＜R-th2、光接口狀態不良R＜R-th3等。
設備管理系統對本裝置實施配置數據更新時，通過設備總線B對本裝置發送以下格式的報文報文7[H，ADD，C7，L，C，V1，V2，...，Vn]其中H表示報文頭，是為了實現通信同步的固定格式脈衝串；ADD表示本裝置在設備中的地址標誌；C7是協議編碼，在這裡表示對本裝置進行配置數據更新；L表示報文長度；C表示要更新的配置數據類別，包括本裝置當前配置的反射係數閾值R-th1，R-th2和R-th3、反射輸入功率閾值Pri-th、反射輸出功率閾值Pro-th、雷射器輸出功率P等；V1，V2，，Vn表示上報的n個配置信息值。
(4)實現自動控制的軟體流程本裝置實現光功率自動控制的軟體流程如圖5所示。下面給出詳細說明。
步驟1裝置上電/復位時，CPU系統啟動，自存儲器中裝載可執行程序。
步驟2讀存儲器配置列表，得到Pc，Pri-th，Pro-th，R-th3。若配置列表為空則使用上述各量的預設值。
步驟3CPU系統控制C1實施檢測，執行性能檢測後得到Pr-mon，P-mon。
步驟4判斷Pr-mon，P-mon是否在有效範圍內(圖1及圖4)？如是則進入步驟5，若否則進入步驟9。
步驟5按照公式1～6，分別計算Pr，P，R，Pri，Pro，R-th1，R-th2，計算後將結果存入存儲器之性能列表。
步驟6判斷R＜MAX(R-th1，R-th2，R-th3)？若是，則進入步驟7；若否則進入步驟11。
步驟7按照以下情況分別產生告警R＜R-th1反射輸入功率過限告警；R＜R-th2反射輸出功率過限告警；R＜R-th3設備光接口不良告警。通過設備通信總線主動上報(報文6)，並在新產生的告警與存儲器中原告警列表不同時修改告警列表。
步驟8CPU系統控制C2實施光功率控制，使輸出光功率減小到安全值以下。
步驟9對CPU系統中與I/O接口相關的命令堆棧進行查詢，若查詢結果為空時，無接收報文。則進入步驟3，實施循環性能檢測。若有接收報文時，進入步驟10。
步驟10進行報文處理，CPU通過I/O接口進行設備通訊。若命令堆棧有性能查詢命令(報文1)，按照性能列表上報(報文4)；若命令堆棧有配置查詢命令(報文2)，按照列配置表上報(報文5)；若命令堆棧有告警查詢命令(報文3)，按照告警列表上報(報文6)；若命令堆棧有配置數據更新命令(報文7)，則修改存儲器中配置列表。完成後進入步驟3，繼續實施循環性能檢測。
步驟11因步驟6實施判斷的結果是反射係數正常，則刪除存儲器中當前告警列表。進入步驟12。
步驟12比較當前輸出光功率性能值P和配置值Pc，若|P-Pc|＜err(其中err是準許的調節誤差)則當前功率值正常，進入步驟9，否則進入步驟13。
步驟13比較當前輸出光功率性能值P和配置值Pc，若P＜Pc則進入步驟15，若P＞Pc則進入步驟14。
步驟14因P＞Pc，CPU系統控制C2實施光功率控制，降低輸出功率至Pc。完成後進入步驟9。
步驟15CPU系統控制C2實施光功率控制。調節當前輸出光功率，使光功率提高。注意此時可以按照步長d進行一次調節，避免在Pc超過安全值時由於可能的設備故障導致設備損傷和人員損傷。完成後進入步驟9。當進入下一循環後將再次按照步長d進行一次調節，在設備無故障情況下光功率將逐步接近Pc。
權利要求
1.一種光放大的安全控制方法，該方法包括以下步驟(1)啟動CPU系統，自存儲器中裝載可執行程序；(2)讀取存儲器配置列表中的輸出光功率配置值Pc、反射輸入光功率閾值(Pri-th)、反射輸出光功率閾值(Pro-th)和反映光接口工作狀態的反射係數閾值(R-th3)，若配置列表為空則使用上述各量的預設值；(3)進行性能檢測，得到反射光功率檢測量(Pr-mon)，輸出光功率檢測量(P-mon)；(4)判斷Pr-mon，P-mon是否在有效範圍內？如是則進入步驟5，若否則進入步驟9；(5)分別計算反射光功率性能值Pr、輸出光功率性能值P、反射係數R、反射輸入光功率性能值Pri、反射輸出光功率性能值Pro、反映反射光輸入功率的反射係數閾值(R-th1)和反映反射輸出光功率的反射係數閾值(R-th2)，將結果存入存儲器的性能列表；(6)判斷R＜MAX(R-th1，R-th2，R-th3)？若是則進入步驟7，若否則進入步驟11；(7)產生告警並向設備管理系統上報，當新產生的告警與存儲器中原告警列表記錄不同時，修改告警列表；(8)實施光功率控制，使輸出光功率減小到安全值以下；(9)查詢命令堆棧有無接收報文？若無則進入步驟3，實施循環性能檢測，若有進入步驟10；(10)進行報文處理，完成後進入步驟3，繼續實施循環性能檢測；(11)若步驟6實施判斷的結果是反射係數正常，則刪除存儲器中當前告警列表，進入步驟12；(12)比較當前輸出光功率性能值P和配置值Pc，是否在準許的調節誤差的範圍內？若是當前功率值正常，進入步驟9，若否則進入步驟13；(13)比較當前輸出光功率性能值P是否小於配置值Pc？若是則進入步驟15，若否則進入步驟14；(14)實施光功率控制，降低輸出光功率至Pc，完成後進入步驟9；(15)實施光功率控制，提高輸出光功率至Pc，完成後進入步驟9。
2.根據權利要求1所述的光放大的安全控制方法，其中，所述告警情況為R＜R-th1，反射係數小於反射光輸入功率的反射係數閾值，反射輸入功率過限告警；R＜R-th2，反射係數小於反射輸出光功率的反射係數閾值，反射輸出功率過限告警；R＜R-th3，反射係數小於光接口工作狀態的反射係數閾值，設備光接口不良告警。
3.根據權利要求1所述的光放大的安全控制方法，其中，所述報文情況為若有性能查詢命令，按照性能列表上報；若有配置查詢命令，按照列配置表上報；若有告警查詢命令，按照告警列表上報；若有配置數據更新命令，則修改存儲器中配置列表。
4.根據權利要求1所述的光放大的安全控制方法，其中，所述提高輸出光功率至Pc的調節方法為步長式調節。
5.一種光放大的安全控制裝置，包括一強光輸出光器件組，用於產生高功率泵浦光；一隔離器，用於保證光功率的單向傳遞，限制光功率的反向傳遞；一設備光接口，用於將泵浦光功率輸出到設備外部所連接的光纖；一光功率採集裝置，用於採集輸出光功率檢測量(P-mon)和反射光功率檢測量(Pr-mon)；一檢測信息處理及控制電路，對所得輸出光功率檢測量(P-mon)和反射光功率檢測量(Pr-mon)進行信息轉換，根據所得轉換信息計算得出反射係數R，根據所得反射係數R對所述強光輸出光器件組自動進行光功率控制。
6.根據權利要求5所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述的強光輸出器件組是通過改變驅動電流來控制光功率的放大器或雷射器。
7.根據權利要求6所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述的通過改變驅動電流來控制光功率的放大器是集總式放大器或分布式RAMAN放大器。
8.根據權利要求6所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述的通過改變驅動電流來控制光功率的雷射器是由一個或多個雷射器組合而成。
9.根據權利要求7所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述的集總式放大器是由一隻或多隻的光纖放大器或半導體放大器組合而成。
10.根據權利要求7所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述的分布式放大器具有一隻或多隻雷射源構成的泵浦，這些雷射源的輸出功率受到控制。
11.根據權利要求8所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於還包括一合成泵浦光和信號光的合波器。
12.根據權利要求7或9所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於還包括一輸入光信號的輸入光接口。
13.根據權利要求5所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述的光功率採集裝置是比例耦合器。
14.根據權利要求5所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述的設備光接口是活動式光纖連接器。
15.根據權利要求5所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述的檢測信息處理及控制電路包括一光電轉換裝置，用於將所得輸出光功率檢測量(P-mon)和反射光功率檢測量(Pr-mon)分別轉換為相應的模擬檢測信號；一光功率模數轉換電路，將由光電轉換裝置傳送來的模擬檢測信號分別轉換為相應的數位訊號；一控制單元，根據從光功率模數轉換電路傳送來數位訊號，計算反射係數，根據所得反射係數自動下達功率控制指令，和對光器件組實施功率控制，下達性能檢測指令；一光器件組功率控制和性能採集電路，接收由控制單元發出的功率控制指令，經數模轉換後，實施光器件功率自動控制，和接受由控制單元發出的性能檢測指令，檢測光器件的性能，將所得信息經模數轉換後輸入控制單元。
16.根據權利要求12所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述的光電轉換裝置是光電檢測二極體。
17.根據權利要求12所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述控制單元有通信接口，使所述控制單元與設備通信總線相連接，將光放大裝置的工作狀態信息上報設備管理系統，並接收設備管理系統的控制指令。
18.根據權利要求12所述的光放大的安全控制裝置，其特徵在於所述光器件組功率控制和性能採集電路上有電接口，使所述光器件組功率控制和性能採集電路與各個光器件相連接，實現功率控制和性能採集。
全文摘要
一種光放大的安全控制裝置，包括強光輸出光器件組、隔離器、設備光接口、光功率採集裝置和檢測信息處理及控制電路。本發明還提供一種光放大的安全控制方法，利用所反饋的反射係數信息來進行設備工作的安全性判斷，對設備自動實施安全控制，從而避免使用具有強光功率輸出的設施時可能造成的人員損傷，及在出現設備光埠連接器沒有接好、連接器端面損壞、及設備內外其它相關器件損壞時所造成設備功能損傷，對設備自動實施安全控制。
文檔編號H04B10/077GK1499281SQ02145220
公開日2004年5月26日 申請日期2002年11月8日 優先權日2002年11月8日
發明者王加瑩 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司