1.一种空分复用光交换节点的功率均衡装置,其特征在于,包括:控制单元、空分复用光交换结构和掺掺铒光纤放大器FM-EDFA阵列;
所述控制单元由逻辑控制模块及其控制下的开关驱动电路、功率监测模块和模式分配电路组成;其中,开关驱动电路用于完成空分复用光交换结构中单模光开关矩阵的开关状态设置;功率监测模块包括数模D/A转换器、MN×1选择开关、PIN二极管和模数A/D转换器,主要用于监测所有模式信道的开关路由损耗或输出信号光功率;模式分配电路用于调节多模泵浦单元,完成泵浦模式的按需组合,从而实现FM-EDFA对不同模式信号增益的动态调节。
所述空分复用光交换结构由N个1×M模式转换解复用器、单模光开关矩阵和N个M×1模式转换复用器组成;
所述FM-EDFA阵列由N个FM-EDFA及其共享的多模泵浦单元组成,主要实现动态增益补偿;其中,多模泵浦单元由L个单模泵浦激光器、L–1个相位板、L个电可调光分配器和N个合路器组成;
将N根少模光纤依次接入至N个1×M模式转换解复用器,再由对应的N个FM-EDFA输出,其中,每根少模光纤支持M个模式信号的传播;
逻辑控制模块根据光交换连接需求运行相应的路由算法,确定空分复用光交换结构的光交换状态,并控制开关驱动电路完成单模光开关矩阵的配置;N个多模信号经过N个1×M模式转换解复用器,变为NM个单模信号,再输入到单模光开关矩阵;单模光开关矩阵将NM个单模信号反馈给功率监测模块,同时输出至N个M×1模式转换复用器,并经过N个M×1模式转换复用器转换为N个多模信号,输入FM-EDFA阵列;
在功率监测模块中,逻辑控制模块通过数模D/A转换器控制MN×1选择开关,并对单模光开关矩阵输出的NM个单模信号进行扫描监测,产生监测光信号,再将监测光信号通过PIN二极管转换为电信号,最后通过模数A/D转换器转换将电信号反馈到逻辑控制模块,从而动态监测单模光开关矩阵不同路由状态下的插入损耗;
在FM-EDFA阵列中,逻辑控制模块根据不同路由状态下的插入损耗,采用半解析遗传优化算法快速计算出N个FM-EDFA所需的泵浦光模式和功率,模式分配电路再调节多模泵浦单元中L个单模泵浦激光器的输出功率和L个电可调光分配器的分光比,完成泵浦模式的按需组合;然后,各个泵浦激光器产生基模式泵浦光,将后面L-1个基模式泵浦光通过连接的相位板转换为高阶空间模式泵浦光,仅保留第一个基模式泵浦光,再将每一束泵浦光输入至电可调光分配器;在电可调光分配器中,根据N个FM-EDFA所需泵浦光模式,将各个模式泵浦光按所需比例进行分束到N个合路器,每个合路器将各个模式泵浦光合在一起输入到对应的FM-EDFA;在每一个FM-EDFA中,多模信号和组合模式泵浦光通过耦合器同时注入FM-EDF,FM-EDF把各个模式信号放大到相同功率并输出,再通过滤波器滤除泵浦光,实现模式增益均衡。
2.根据权利要求1所述的一种空分复用光交换节点的功率均衡装置,其特征在于,所述单模光开关矩阵的交换矩阵规模应不低于MN×MN。
3.根据权利要求1所述的一种空分复用光交换节点的功率均衡装置,其特征在于,所述单模光开关矩阵不同路由状态下的插入损耗还能够根据单模光开关矩阵的拓扑结构、光开关基本单元交叉状态和平行状态的损耗、路由信息,以及各个信号从输入端口到输出端口经过单模光开关矩阵中处于交叉状态和平行状态的光开关基本单元数量,直接计算路由相关损耗。