多泵浦拉曼放大器增益谱自动控制方法和装置

1.一种多泵浦拉曼放大器增益自动控制方法，包括以下步骤：
1.1设置泵浦功率初始值；
1.2实施信号功率谱扫描；
1.3实施信号平均功率渐进控制，直到满足功率控制要求：|P-Pt|＜Δp， 其中，P为通道平均功率，Pt通道平均功率目标，Δp为通道平均功率的偏移门 限；
1.4实施信号增益谱斜率渐进控制，直到满足斜率控制要求：|S-St|＜Δs， 其中S为平均增益斜率，St为斜率目标，Δs为增益谱平均斜率偏移门限；
1.5判断此时功率控制要求是否仍满足，若否，回到步骤1.3；若是，结束。
2.权利要求1所述的多泵浦拉曼放大器增益自动控制方法，其特征在于， 所述步骤1.1中的设置初始值，在设备启动情况下可取较小的泵浦功率值作为初 始值；在其它情况下可取泵浦当前工作功率为初始值。
3.权利要求1所述的多泵浦拉曼放大器增益自动控制方法，其特征在于， 所述步骤1.2中的实施信号功率谱扫描，包括运用当前信号功率谱计算通道平均 功率P和平均增益斜率S。
4.权利要求1所述的多泵浦拉曼放大器增益自动控制方法，其特征在于， 所述步骤1.3中的过程包括以下迭代过程，预设以下辅助变量：设置迭代标志数 变量J＝0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，误差变量A＝0，则
4.1设A’＝A，计算A＝P-Pt，判断满足增益控制要求|P-Pt|＜Δp？若 是，则进入步骤1.4，若否，则进入第4.2步；
4.2设误差变化条件为：J＝0，或A’/A＞1，若此误差条件满足，则进入步 骤4.3步，否进入步骤第4.4步；
4.3各泵浦功率更新，设N个波长的泵浦光功率为Pp＝[P1，P2，...，PN]， 将泵浦光功率更新设置为：Pp＝Pp+Δ’，其中Δ’＝k1Δ，(k1＞1)；泵浦功率 更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；
4.4各泵浦功率更新，设N个波长的泵浦光功率为Pp＝[P1，P2，...，PN]， 将泵浦光功率更新设置为：Pp＝Pp+Δ’，其中Δ’＝k2Δ，(-1＜k2＜0)，泵浦功率 更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；
4.5信号功率检测，获得实有通道功率谱，并计算得到通道平均功率P，平 均增益斜率S，然后进入步骤4.1。
5.权利要求1所述的多泵浦拉曼放大器增益自动控制方法，其特征在于， 所述步骤1.4中的过程包括以下迭代过程，预设以下辅助变量：设置迭代标志数 变量J＝0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，误差变量B＝0，则
5.1泵浦波长序号i＝1；
5.2设B’＝B，计算B＝S-St满足斜率控制要求|S-St|＜Δs？若是，则 进入步骤1.5步，否则进入5.3；
5.3判断误差变化|B’-B|＜δ是否满足，其中δ为误差，若是，则进入5.4， 若否，则进入5.5；
5.4步泵浦波长序号i＝i+1(当i＞N时取i＝i-N)，设置迭代标志数变量J＝0， 初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，
5.5步判断误差变化J＝0，或B’/B＞1是否满足，若是，进入5.6步，若否， 则进入5.7；
5.6泵浦波长i功率更新为：Pi＝Pi+Δ’，其中Δ’＝k1Δ，(k1＞1)；泵浦功率 更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；
5.7泵浦波长i功率更新为：Pi＝Pi+Δ’，其中Δ’＝k2Δ，(-1＜k2＜0)，泵 浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；
5.8信号功率谱扫描，获得实有通道功率谱，并计算得到通道平均功率P， 平均增益斜率S，然后进入5.2。
6.实施权利要求1至5任一权利要求所述的能进行增益自动控制的多泵浦 拉曼放大器，包括有多个泵浦激光器的放大器(1)，光耦合器(3)，光检测器(4)， 控制系统(5)和外部通信接口(6)；泵浦功率输出光纤接口传送过来的光功率 经过所述放大器(1)后，输出至所述光耦合器(3)，耦合的少量光功率进入所 述光检测器(4)，经过检测得到所述光耦合器(3)的输出光功率谱，谱数据进 入所述控制系统(5)；所述控制系统(5)运用所得光功率谱数据计算光通道平 均光功率、增益谱平均斜率的性能值，与保存在其内部的光功率目标值、增益谱 平均斜率目标值相比较，经过分析、计算得出控制数据，形成控制信号送至所述 放大器(1)，调节泵浦光功率值；所述外部通信接口(6)可接受外部的指令控 制。
7.权利要求6所述的多泵浦拉曼放大器，其特征在于，对反向分布式，所 述放大器(1)包括合波器(11)和泵浦激光器阵列(12)，所述控制系统(5) 包括CPU系统(51)和多路DA转换器(52)、多路信号放大器(53)；
泵浦功率输出光纤接口传送过来的光信号，经过所述合波器(11)端口a输 入，端口b输出至所述光耦合器(3)，所述控制系统(5)中的多路信号放大器 (53)将谱数据经过所述泵浦激光器阵列(12)将输出光经过合波器(11)端口 c输入，端口a输出，沿与信号传输方向相反的方向进入传输光纤，以传输光纤 为增益介质对信号进行放大；所述光检测器(4)，对光功率谱进行检测，得到的 光谱数据进入所述控制系统(5)中的CPU系统(51)；所述CPU系统将计算信 号平均功率Pt和增益谱平均斜率St等指标后，迭代控制进程生成控制数据，并 送到所述多路DA转换器(52)，形成模拟信号电流后，经过所述多路信号放大 器(53)连接到所述放大器(1)中的泵浦激光器了阵列(12)；所述控制系统(5) 中的CPU系统与所述外部通信接口(6)相连，以便接受控制相关的指令和数据。
8.权利要求6所述的多泵浦拉曼放大器，其特征在于，对正向分布式，所 述放大器(1)包括合波器(11)和泵浦激光器阵列(12)，所述控制系统(5) 包括两个分别位于上、下游节点的CPU系统(51、56)、两个分别位于上、下游 节点的路由转发器(54、55)、多路DA转换器(52)、多路信号放大器(53)；
光信号经过所述合波器(11)端口b输入，端口c输出，经过泵浦功率输出 光纤接口进入传输光纤传送，直到经过信号输出光纤接口到达下游节点；所述泵 浦激光器阵列(12)将输出光经过所述合波器(11)端口c输入，端口a输出， 沿与信号传输方向相同的方向进入传输光纤，以传输光纤为增益介质对信号进行 放大；所述光耦合器(3)位于下游节点，将检测光送入所述光检测器(4)，所 述光检测器(4)对光功率谱进行检测，得到的光谱数据进入所述控制系统(5) 内下游节点的CPU系统(51)，该CPU系统计算信号平均功率Pt和增益谱平均 斜率St等指标后，迭代控制进程生成控制数据，送到下游节点的路由转发器(54)， 经过控制信号传输路径到达位于上游节点的路由转发器(55)，该路由转发器(55) 将控制数据发送给位于上游节点的CPU系统(56)，再输出至所述多路DA转换 器(52)，形成模拟信号电流后，经过所述多路信号放大器(53)连接到所述泵 浦激光器阵列(12)；所述控制系统(5)内下游节点之CPU系统(51)与所述 外部通信接口(6)相连，以便接受控制相关的指令和数据。

技术领域
本发明涉及光通讯领域中的密集波分复用(DWDM)光通信领域，具体 地说，涉及其中关于多泵浦拉曼(Raman)放大器的增益谱自动控制方法及实 施该方法的装置。
背景技术
在密集波分复用系统中，为了延长传输距离，需使用光放大器装置，其 中一种是拉曼放大器，它是将大功率的泵浦光馈入光纤中，利用光纤中的受 激拉曼散射(SRS)效应，使得泵浦光能量转移到比其波长长的信号光中，实 现信号光的放大。
在特定种类的光纤中，泵浦能量和增益的关系如图1所示，特定波长的泵 浦光功率用P0表示，此特定波长泵浦光形成的增益谱g0随波长变化，增益值 与相对于泵浦波长的距离呈现固定的关系。拉曼放大器的作用范围较宽，较 适合波分复用光传输系统。选择合适的泵浦波长，可使拉曼放大器的最佳增 益区域位于所需要的工作波长处。
在一定的通道间隔情况下，光通道数量越多，占用的带宽越宽。但因为 单一波长泵浦光形成的增益谱(如g0所示)不平坦，所以一般使用多个波长 的泵浦光共同作用于信号工作的波长范围，以实现较宽波长区域内的信号放 大，保证全部工作通道获得的放大效果相近，即满足增益谱的平坦性要求。
使用多个波长的泵浦时，在适当的泵浦功率分配情况下，增益谱具有最 佳的平坦性；当泵浦功率变化时，会导致增益谱线的倾斜。图2.1和2.2以两 个波长的泵浦为例，是对以1550nm中心的波段进行放大的增益谱示意图，在 图2.1中，第一个泵浦波长的功率P1作用下形成增益谱g1，第二个泵浦波长 的功率P2作用下形成增益谱g2，二者累积的结果为总增益谱gt，合理的泵浦 功率分配可以使总增益谱gt具有最佳平坦性，增益浦呈现水平状态。在图2.2 中，改变两个泵浦光功率分别为P1’和P2’，二者作用下形成的增益谱分别为 g1’和g2’，累积为总增益谱gt’。此时两个泵浦波长功率共同作用下的增益 谱，具有与gt相同的平均增益，与gt不同的是具有一定斜率。
因此，泵浦激光器的增益谱与其输出功率有关，改变各个波长泵浦激光 器的输出功率，所获得的增益谱会改变。在确定的平均增益条件下，最佳的 增益谱平坦性对应于固定的泵浦功率分配比例。有些时候，多泵浦拉曼放大 器应用在系统中，需要增益谱线具有一定程度的倾斜效果，以便补偿某些不 利的传输效应。
此外，泵浦激光器的增益谱还与光纤的类型有关，不同的光纤具有不同 程度的SRS效应，导致相同的泵浦输出功率在不同的光纤中获得的信号增益 不同。
在DWDM系统中应用拉曼放大器时，需要调节各个泵浦的输出功率，直 到获得的信号光功率及各信道的增益平坦性(或增益谱斜率)符合应用需 要。要实现这个目的，需要设备维护人员对放大器进行反复调节，设备维护 和调试的难度较高，在泵浦数量较多时更是如此。
美国专利US6417959“Raman fiber amplifier”和中国专利CN1334484 “拉曼放大器”都公开了一种使用多泵浦激光器组成的拉曼放大器，主要描 述拉曼放大器的光学组成，虽然也提到有控制装置对泵浦激光器进行控制， 以便调节增益谱，但未说明控制装置的构成，也未说明通过反馈测试装置获 得的量化指标经过何种运算方式生成控制数据，以达到增益谱调节的目的。
欧洲专利EP1182808“Optical amplifier with pump light source control for raman amplification”公布了一种拉曼放大器泵浦光功率的控制方法，该方法 采用与泵浦光波长数和功率值相关的多路信号检测为依据，通过实验数据源 和解析手段获得泵浦激光器功率分配值，进而实现功率控制，其增益控制方法 比较复杂，尤其是需要预先进行大量测试来获得控制依据，不便于工程运 用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提出一种多泵浦分布式拉曼放大器的增 益谱自动控制方法，克服多泵浦拉曼放大器在线配置和调节增益较难，人工 在线调节易于改变增益平坦性、调节过程烦琐的问题。要点在于通过反馈测 试装置获得的量化指标经过何种运算方式生成控制数据，以达到增益谱自动 调节的目的。
本发明还提出了实施上述方法的装置，即能进行增益自动控制方法的多 泵浦拉曼放大器，针对多泵浦拉曼放大器反向和正向两种应用情况，分别提 出了实现上述自动控制方法的装置结构。
本发明中的多泵浦拉曼放大器增益自动控制方法，包括以下步骤：
1.1设置泵浦功率初始值；
1.2实施信号功率谱扫描；
1.3实施信号平均功率渐进控制，直到满足功率控制要求：|P-Pt|＜Δ p，其中，P为通道平均功率，Pt通道平均功率目标，Δp为通道平均功率的 偏移门限；
1.4实施信号增益谱斜率渐进控制，直到满足斜率控制要求：|S-St|＜Δ s，其中S为平均增益斜率，St为斜率目标，Δs为增益谱平均斜率偏移门 限；
1.5判断此时功率控制要求是否仍满足，若否，回到步骤1.3；若是，结 束。
在上述方案中：
步骤1.1中的设置初始值，在设备启动情况下可取较小的泵浦功率值作为 初始值；在其它情况下可取泵浦当前工作功率为初始值。
步骤1.2中的实施信号功率谱扫描，包括运用当前信号功率谱计算通道平 均功率P和平均增益斜率S。
步骤1.3中的过程包括以下迭代过程，预设以下辅助变量：设置迭代标志 数变量J＝0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，误差变量A＝0，则
4.1设A’＝A，计算A＝P-Pt，判断满足增益控制要求|P-Pt |＜Δp？若 是，则进入步骤1.4，若否，则进入第4.2步。
4.2设误差变化条件为：J＝0，或A’/A＞1，若此误差条件满足，则进入 步骤4.3步，否进入步骤第4.4步；
4.3各泵浦功率更新。设N个波长的泵浦光功率为Pp＝[P1，P2，...， PN]，将泵浦光功率更新设置为：Pp＝Pp+Δ’，其中Δ’＝k1Δ，(k1＞1)；泵 浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；
4.4各泵浦功率更新。设N个波长的泵浦光功率为Pp＝[P1，P2，...， PN]，将泵浦光功率更新设置为：Pp＝Pp+Δ’，其中Δ’＝k2Δ，(-1＜k2＜0)， 泵浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；
4.5信号功率检测，获得实有通道功率谱，并计算得到通道平均功率P， 平均增益斜率S，然后进入步骤4.1。
步骤1.4中的过程包括以下迭代过程，预设以下辅助变量：设置迭代标志 数变量J＝0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，误差变量B＝0，则
5.1泵浦波长序号i＝1；
5.2设B’＝B，计算B＝S-St满足斜率控制要求|S-St|＜Δs？若是， 则进入步骤1.5步，否则进入5.3；
5.3判断误差变化|B’-B |＜δ是否满足，若是，则进入5.4，若否，则进 入5.5；
5.4步泵浦波长序号i＝i+1(当i＞N时取i＝i-N)，设置迭代标志数变量J＝ 0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，
5.5步判断误差变化J＝0，或B’/B＞1是否满足，若是，进入5.6步，若 否，则进入5.7；
5.6泵浦波长i功率更新为：Pi＝Pi+Δ’，其中Δ’＝k1Δ，(k1＞1)；泵浦功 率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；
5.7泵浦波长i功率更新为：Pi＝Pi+Δ’，其中Δ’＝k2Δ，(-1＜k2＜0)，泵 浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1；
5.8信号功率谱扫描，获得实有通道功率谱，并计算得到通道平均功率 P，平均增益斜率S，然后进入5.2。
本发明中的装置，即能进行增益自动控制方法的多泵浦拉曼放大器，包 括有多个泵浦激光器的放大器，光耦合器，光检测器，控制系统和外部通信 接口；泵浦功率输出光纤接口传送过来的光功率经过所述放大器后，输出至 所述光耦合器，耦合的少量光功率进入所述光检测器，经过检测得到所述光 耦合器的输出光功率谱，谱数据进入所述控制系统；所述控制系统运用所得 光功率谱数据计算光通道平均光功率、增益谱平均斜率等性能值，与保存在 其内部的光功率目标值、增益谱平均斜率目标值相比较，经过分析、计算得 出控制数据，形成控制信号送至所述放大器，调节泵浦光功率值，外部通信 接口可接受外部的指令。
对反向分布式，所述放大器包括合波器和泵浦激光器阵列，所述控制系统 包括CPU系统和多路DA转换器、多路信号放大器；泵浦功率输出光纤接口 传送过来的光信号，经过所述合波器端口a输入，端口b输出至所述光耦合 器，所述控制系统中的多路信号放大器将谱数据经过所述泵浦激光器阵列将 输出光经过合波器11端口c输入，端口a输出，沿与信号传输方向相反的方 向进入传输光纤，以传输光纤为增益介质对信号进行放大；所述光检测器， 对光功率谱进行检测，得到的光谱数据进入所述控制系统中的CPU系统；所 述CPU系统将计算信号平均功率Pt和增益谱平均斜率St等指标后，迭代控制 进程生成控制数据，并送到所述多路DA转换器，形成模拟信号电流后，经过 所述多路信号放大器连接到所述放大器中的泵浦激光器了阵列；所述控制系 统中的CPU系统与外部通信接口相连，以便接受控制相关的指令和数据。
对正向分布式，所述放大器包括合波器和泵浦激光器阵列，所述控制系 统包括两个分别位于上、下游节点的CPU系统、两个分别位于上、下游节点 的路由转发器、多路DA转换器、多路信号放大器；光信号经过所述合波器端 口b输入，端口c输出，经过泵浦功率输出光纤接口进入传输光纤传送，直到 经过信号输出光纤接口到达下游节点；所述泵浦激光器阵列将输出光经过所 述合波器端口c输入，端口a输出，沿与信号传输方向相同的方向进入传输光 纤，以传输光纤为增益介质对信号进行放大；所述光耦合器位于下游节点， 将检测光送入所述光检测器，所述光检测器对光功率谱进行检测，得到的光 谱数据进入所述控制系统内下游节点的CPU系统，该CPU系统计算信号平均 功率Pt和增益谱平均斜率St等指标后，迭代控制进程生成控制数据，送到下 游节点的路由转发器，经过控制信号传输路径到达位于上游节点的路由转发 器，该路由转发器将控制数据发送给位于上游节点的CPU系统，再输出至所 述多路DA转换器，形成模拟信号电流后，经过所述多路信号放大器连接到所 述泵浦激光器阵列；所述控制系统内下游节点之CPU系统与外部通信接口相 连，以便接受控制相关的指令和数据。
本发明所述增益调节方法与现有技术相比，取得了光通信设备中拉曼放 大器应用控制方式的进步，自动实现增益谱约束、无需预先对光缆增益属性 进行大量测试，符合在线设备运营维护要求。尤其在以下三个方面：一、适 用于任意属性的光纤介质，在设备启动时，本发明所述装置可以按本发明所 述工作方法自动实现增益谱预调；二、在设备运行状态下，当需要改变增益 谱特性时，只需要向本发明所述装置下达包含信号平均功率和增益谱平均斜 率的指标指令，本发明所述装置即按本发明所述工作方法自动实现调节目 标，不需要人工地分别对多个泵浦进行反复调节；三、在线路光纤因环境影 响发生随机变化时，本发明所述装置具有自适应功能，可以按本发明所述工 作方法自动实现输出信号功率谱状态约束。
附图说明
图1是泵浦能量和拉曼增益之间的关系原理图；
图2.1和2.2是多泵浦功率和总增益谱的关系原理图；
图3是本发明中的放大器结构及反馈控制原理图；
图4是本发明中的增益谱调节方法的流程图；
图5是信号平均功率渐进控制流程；
图6是增益谱平均斜率渐进控制流程；
图7.1至7.4是泵浦功率控制情况图；
图8是有增益谱自动控制功能的反向分布式多泵浦拉曼放大器装置结构 图；
图9是有增益谱自动控制功能的正向分布式多泵浦拉曼放大器装置结构 图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。图中各标 记与其表示的对象的对应关系为：
P0：泵浦功率；
g0：在泵浦功率P0作用下形成的增益谱；
P1：第一个泵浦波长的功率；
P2：第二个泵浦波长的功率；
g1：第一个泵浦波长功率P1作用下形成的增益谱；
g2：第二个泵浦波长功率P2作用下形成的增益谱；
gt：两个泵浦波长功率共同作用下的增益谱，具有最佳平坦性；
P1’：第一个泵浦波长的功率，与P1相比发生改变；
P2’：第二个泵浦波长的功率，与P2相比发生改变；
g1’：第一个泵浦波长功率P1作用下形成的增益谱；
g2’：第二个泵浦波长功率P2作用下形成的增益谱；
gt’：两个泵浦波长功率共同作用下的增益谱，具有所需要的增益谱斜 率；
1：放大器
11：合波器
12：泵浦激光器阵列
2：光的传送方向
3：耦合器
4：光检测器
5：控制系统
51：CPU系统
52：多路DA转换器
53：多路信号放大器
54：路由转发器1(在下游节点)
55：路由转发器2(在上游节点)
56：CPU系统(在上游节点)
6：外部通信接口
7：作为增益介质的传输光纤
8：泵浦功率输出光纤接口
9：信号输出光纤接口
10：控制信号传送路径
JP1，JP2，...，JPN：泵浦激光器1，2，...，N的驱动端子；
D41：检测器控制信号线
D42：检测器数据输出信号线
D51：控制数据输出信号线
设实有通道功率谱表示为：
p([λ1，λ2，...，λM])＝[p1，p2，...，pM]      (式1)
其通道平均功率为P，有
P＝∑pi/M                                       (式2)
按照均方拟合(不排除使用其他拟合方法)计算其平均增益斜率为S，有
S＝(M×∑λipi-∑λi×∑pi)/(M×∑λi 2-∑2λi)  (式3)
对应于平均增益Gt，通道平均功率目标为Pt，斜率目标为St，放大器增 益谱自动控制的静止条件为：
|P-Pt |＜Δp                                    (式4)
|S-St |＜Δs                                    (式5)
式中，Δp为通道平均功率的偏移门限，Δs为增益谱平均斜率偏移门限。
图4是本发明增益谱调节方法的流程图：
开始。本进程开始于以下三种情况下，一、在设备启动时，二、在设备 运行状态下，控制器经外部控制接口电路获得包含信号平均功率Pt和增益谱 平均斜率St的指标指令时，三、在线路光纤因环境影响发生随机变化时，导 致公式4或公式5不被满足时。
1.1设置泵浦功率初始值，在设备启动情况下可取较小的泵浦功率值作为 初始值；在其它情况下可取泵浦当前工作功率为初始值。
1.2实施信号功率谱扫描，运用当前信号功率谱计算通道平均功率P(式 2)，平均增益斜率S(式3)。
1.3增益渐进。控制器持续发出控制数据，驱动放大器泵浦激光器功率变 化，直到公式4得到满足。本步骤的具体实施方式见图5。
1.4增益谱平均斜率渐进，控制器持续发出控制数据，驱动放大器泵浦激 光器功率变化，直到公式5得到满足。本步骤的具体实施方式见图6。
1.5因第4.5步的调节可能导致第1.3步调节结果被破坏，因此必须重新判 断是否满足增益控制要求(式4)？是，则本次控制进程结束，否则，进入第 1.3步，重新进行增益渐进控制。
1.6直到公式4和公式5都得到满足时，本运算和控制进程结束。进程结 束后，控制器仍可以周期性地采集光谱数据，并进行计算，在线路光纤因环 境影响发生随机变化时，导致公式4或公式5不被满足时启动上述工作进程。 控制器还需要周期性地访问外部控制接口，在有增益谱调节指令时启动上述 工作进程。
图5是信号平均功率渐进控制流程，作为图4所示第1.3步的实施例。其 中，
起点来源于1.2或1.5；在开始迭代之前，首先需要预设以下辅助变量： 设置迭代标志数变量J＝0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，误差变量 A＝0。
第4.1步：设A’＝A，计算A＝P-Pt，判断满足增益控制要求(式4)？若 是则进入第3.5步，若否则进入第4.2步。
第4.2步：判断误差变化(式6)，是则进入第4.3步，否进入第4.4步；
设误差变化条件为：
J＝0，或A’/A＞1                                    (式6)
式6表示首次迭代，或表示二次迭代已经收敛。
第4.3步：各泵浦功率更新。设N个波长的泵浦光功率为Pp＝[P1， P2，...，PN]，将泵浦光功率更新设置为：
Pp＝Pp+Δ’，其中Δ’＝k1Δ，(k1＞1)                (式7)
泵浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1。
第4.4步：各泵浦功率更新。设N个波长的泵浦光功率为Pp＝[P1， P2，...，PN]，将泵浦光功率更新设置为：
Pp＝Pp+Δ’，其中Δ’＝k2Δ，(-1＜k2＜0)             (式8)
泵浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1。
第4.5步：信号功率检测，获得实有有通道功率谱(式1)，并计算得到 通道平均功率P(式2)，平均增益斜率S(式3)，然后进入第4.1步。
图6是增益谱平均斜率渐进控制流程，作为图4所示第1.4步的实施例。 其中
起点来源于1.3，在自开始迭代之前，首先需要预设以下辅助变量：设置 迭代标志数变量J＝0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，误差变量 B＝0。
第5.1步：泵浦波长序号i＝1
第5.2步：设B’＝B，计算B＝S-St满足斜率控制要求(式5)？是则进 入第1.5步，否则进入第5.3步
第5.3步：判断误差变化(式9)，是则进入5.4，否则进5.5
|B’-B |＜δ                                     (式9)
第5.4步：泵浦波长序号i＝i+1(当i＞N时取i＝i-N)，设置迭代标志数变 量J＝0，初始迭代步长变量Δ为一较小功率值，
第5.5步：判断误差变化(式10)，是进入第5.6步，否则进入第5.7步；
J＝0，或B’/B＞1                                 (式10)
式10表示对波长i首次实施迭代控制，或表示二次迭代已经收敛。
第5.6步：泵浦波长i功率更新(式11)
Pi＝Pi+Δ’，其中Δ’＝k1Δ，(k1＞1)             (式11)
泵浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1。
第5.7步：泵浦波长i功率更新(式12)
Pi＝Pi+Δ’，其中Δ’＝k2Δ，(-1＜k2＜0)         (式12)
泵浦功率更新后，取Δ＝Δ’，J＝J+1。
第5.8步：信号功率谱扫描，获得实有有通道功率谱(式1)，并计算得 到通道平均功率P(式2)，平均增益斜率S(式3)，然后进入第5.2步。
图7.1至7.4是泵浦功率控制情况图。其中7.1表示泵浦功率分配初始 值，7.2表示第一步：增益渐进，7.3表示第二步：斜率渐进，7.4表示经N步 控制后实现最佳逼近；以2个波长的泵浦实现最佳平坦性调节为例，图中表示 出了泵浦波长1和泵浦波长2的功率分配曲线，对应与某特定的增益值，曲线 1和曲线2所对应的光功率为实现最佳平坦性增益的泵浦光功率值。泵浦1和 泵浦2的光功率初始值分别为P1(0)和P2(0)。以目标增益GT所对应的 平均信号信号光功率为目标，按照图5所示算法，经过迭代控制，使泵浦1和 泵浦2获得新的功率值P1(1)和P2(1)。以目标斜率为目标，分别调节2 个波长的泵浦激光器，经过迭代控制，使泵浦1和泵浦2获得新的功率值P1 (2)和P2(2)，...，经过N步控制后，最终的结果P1(N)和P2(N)实 现了公式4和公式5所规定的两类约束条件，实现了最佳逼近。
实施本发明所述增益调节方法的装置的结构及原理如图3所示，包含有多 个泵浦激光器的放大器1，光耦合器3，光检测器4，控制系统5和外部通信 接口6。沿方向2传递的光功率经过放大器2后，输出至光耦合器3，耦合的 少量光功率进入光检测器4，经过检测得到放大器3的输出光功率谱，谱数据 进入控制器5。控制器运用所得光功率谱数据计算光通道平均光功率、增益谱 平均斜率等性能值，与保存在其内部的光功率目标值、增益谱平均斜率目标 值相比较，经过分析、计算得出控制数据，形成控制信号送至放大器，调节 泵浦光功率值。以上各功能单元形成检测和控制回路。
在开机后，以上各功能单元不间断地运行，一旦检测所得光功率谱数据 偏离目标值，即自动实现有效的调节、直到满足目标值要求。除非控制器在 外部指令要求下静止。
控制器5通过外部控制接口6可接受装置外部的指令控制。通过指令控制 可以操作控制器使能/静止；可以接受缺省配置数据；还可以通过指令获得相 关的信号平均功率和增益谱平均斜率目标值。
图8是有增益谱自动控制功能的反向分布式多泵浦拉曼放大器装置结构 图，在图中，光信号经过传输光纤7和泵浦功率输出光纤接口8沿2的方向传 送。经过合波器11端口a输入，端口b输出。由多个泵浦激光器1，2，...， N构成的泵浦激光器阵列12将输出光经过合波器11端口c输入，端口a输 出，沿与信号传输方向相反的方向进入传输光纤7，以传输光纤为增益介质对 信号进行放大。构成反向分布式多泵浦拉曼放大器。泵浦激光器1，2，...，N 具有驱动端子JP1，JP2，...，JPN。在合波器信号输出端口b，有光耦合器 3，将检测光送入多通道光检测器4。多通道光检测器可在使能控制(经 D41)下，对多通道光功率谱进行检测，称光谱扫描。得到的光谱数据经过数 据线D42进入控制系统5内之CPU系统51。CPU系统经按照上为所述公式计 算信号平均功率Pt和增益谱平均斜率St等指标后，按照上文所述迭代控制进 程生成控制数据，经过控制数据输出信号线D51，送到多路DA转换器52； 形成模拟信号电流后，经过多路信号放大器53连接到泵浦激光器的驱动端 子。控制系统5内之CPU系统与外部通信接口相连，以便接受控制相关的指 令和数据。
图9是有增益谱自动控制功能的正向分布式多泵浦拉曼放大器装置结构 图；在图中，光信号经过合波器11端口b输入，端口c输出，经过泵浦功率 输出光纤接口8进入传输光纤7，沿2的方向传送直到经过信号输出光纤接口 9到达下游节点。由多个泵浦激光器1，2，...，N构成的泵浦激光器阵列12 将输出光经过合波器11端口c输入，端口a输出，沿与信号传输方向相同的 方向进入传输光纤7，以传输光纤为增益介质对信号进行放大。构成正向分布 式多泵浦拉曼放大器。泵浦激光器1，2，...，N具有驱动端子JP1， JP2，...，JPN。在下游节点内部有光耦合器3，将检测光送入多通道光检测器 4。多通道光检测器可在使能控制(经D41)下，对多通道光功率谱进行检 测，称光谱扫描。得到的光谱数据经过数据线D42进入控制系统5内之CPU 系统51。CPU系统经按照上为所述公式计算信号平均功率Pt和增益谱平均斜 率St等指标后，按照上文所述迭代控制进程生成控制数据，经过控制数据输 出信号线D51，送到本地节点路由转发器54，经过控制信号传输路径到达上 游节点所有路由转发器55。路由转发器55将控制数据发送给上游节点之CPU 系统56，在输出至上游节点内多路DA转换器52；形成模拟信号电流后，经 过多路信号放大器53连接到泵浦激光器的驱动端子。控制系统5内下游节点 之CPU系统与外部通信接口相连，以便接受控制相关的指令和数据，在下游 节点可以实现对上游装置之正向应用的分布式多泵浦拉曼放大器实施自动增 益谱控制。