光放大板（OA板）介紹作者：朱曉宇張立軍主要內容OA板單板概述EDFA原理介紹OA板的功能OA的指標要求OA的調試方法OA的常見故障及排除方法OA的使用注意事項OA單板影響光通信系統信號傳輸的主要因素：損耗、光纖的色散、非線性OA單板：

又叫光放大板，主要功能為利用摻鉺光纖放大器（EDFA，Erbium-dopedOpticalFiberAmplifier）實現對光信號的放大。OA的作用：補償在終端節點中由合波器、分波器的插入損耗或線路(光纖的損耗大約為0.2dB/km)中光傳輸引入的衰減損耗，使放大后的光信號有足夠的光功率完成光纖線路的傳輸。單板在系統中的位置系統框架

OA單板的分類根據在系統中所處的位置OBA、OLA、OPA、ONA根據所用EDFA模塊的放大信號波段C波段、擴展C波段（CE）根據EDFA模塊具體類型單泵、雙泵、三泵、四泵普通OA、ONA根據發展歷史分OA、EOA、SEOAOA單板命名規則命名規則：OA類型（OBA、OLA、OPA、ONA）+

（占槽位數標識或高功率輸出標識）+OA標準增益值+OA最大輸出光功率值。

例如：OPA1715、EOPAS1717、EONAD2520、EONAH2724OA單板與EOA板的區別不同點OAEOA控制核心電路閉環模擬電路（慢速）閉環數字處理（快速）瞬態性能差好光檢測電路線性檢測（25dB）對數檢測（50dB）定標方法硬件定標軟件定標AD采集電路慢速AD（mS）快速AD（uS）DA設置電路慢速DA（mS）快速DA（nS）溫度控制電路線性控制（效率低、噪聲小）PWM控制（效率高、噪聲大）槽位雙槽位單槽位、雙槽位單板結構電板+光板EOA_D、EOA_D+EOA_AEDFA泵浦個數單泵、雙泵單泵——四泵EDFA類型OBA、OLA、OPAOBA、OLA、OPA、ONAEDFA接口34芯接口、扁平電纜連接160芯接口、電插座直連面板光接口SC、LCLC、E2000主要內容OA板單板概述EDFA原理介紹OA板的功能OA的指標要求OA的調試方法OA的常見故障及排除方法OA的使用注意事項EDFA的概念摻鉺光纖放大器（Erbium-dopedOpticalFiberAmplifier，EDFA）的組成基本上包括摻鉺光纖，泵浦激光器，光合路器幾個部分。EDFA的放大原理與激光產生原理類似，光纖中參雜的稀土族元素Er(3+)。其亞穩態（meta-stablestate）和基態（groundstate）的能量差相當于1550nm光子的能量。當吸收適當波長的泵浦光能量（980nm或1480nm）后，電子會從基態躍遷到能階較高的激發態（excitingstate），接著釋放少量能量轉移到較穩定的亞穩態(metastablelevel)，在泵浦光源足夠時鉺離子的電子會發生粒子數反轉（populationreverse），即高能階的亞穩態比能階低的基態電子數量多。當適當的光信號通過時，亞穩態電子會發生受激輻射效應，放射出大量同波長光子。EDFA的優點放大帶寬大對速率透明大的增益范圍（17~38dB）、高的輸出功率（26dBm）、低噪聲系數（理論上的極限值約為3dB）能量的轉換效率比較高可以多通道同時放大，無串擾對偏振不敏感放大波長區與光纖的低損耗區重疊其它放大器簡述光放大器一般可以分為光纖放大器和半導體光放大器兩種。光纖放大器還可以分為摻鉺(Er)光纖放大器，摻鐠(Pr)光纖放大器以及拉曼放大器等幾種。摻鐠的放大器可以工作于1310nm波長，但是由于轉換效率不理想，現在仍然處于實驗室研究階段。拉曼放大器是近幾年開始商用化的一種新型放大器，主要應用于需要分布式放大的場合。半導體光放大器結構小巧，方便集成，一直被很多人看好，但是由于偏振效應不太理想，一直沒有大規模商用化。光放大器放大作用示意圖OpticalPowersatInput&OutputGPOut=GPInPInPOutPlaserpump980nmpump1480nmpumpFastnon-radiationdecayN1atGroundLevelN3~0at980nmPumplevelN2atMetastableLevel

AmplifiedSignalsPlusASE1550nmSignalsEDFA工作原理980nm泵浦：噪聲性能好，激光器發光效率低，通常用在第一泵1480nm泵浦：激光器效率高，噪聲性能稍差EDFA能級結構圖EDFA放大作用和噪聲產生過程OpticalPumping(StimulatedAbsorption)OpticalAmplification(StimulatedEmission)BeforeE1h

pE0E1h

sE0AfterE1E0E12h

sE0NoiseGeneration(SpontaneousEmission)E1E0E1h

nE0

EDFA模塊結構示意圖一（前向泵浦）ErbiumDopedSilicaFiberIsolatorIsolatorIsolatorPumpLaser980nmor1480nmWDMPinPoutForwardPumpingEDFA模塊結構示意圖二（雙向泵浦）ErbiumDopedSilicaFiberIsolatorIsolatorIsolatorPumpLaser980nmor1480nmWDMPinPoutBidirectionalPumpingWDMPumpLaser980nmor1480nmEDFA模塊結構示意圖三（后向泵浦）ErbiumDopedSilicaFiberIsolatorIsolatorIsolatorPumpLaser980nmor1480nmWDMPinPoutBackwardPumpingC波段兩泵浦EDFA模塊示意圖無源器件WDM耦合器，將泵浦光和信號光耦合入餌纖；隔離器（Isolator），防止光反向傳輸；增益平坦濾波器（GFF，GainFlatteningFilter

），使輸出光譜滿足既定需求有源器件摻鉺光纖，是增益介質；泵浦激光器，實現粒子數反轉；VOA（VariableOpticalAttenuator

），在ONA中調整增益和增益斜率；EDFA模塊內部結構EEPROMEDFA內部，用于記錄EDFA的一些信息1，模塊信息：模塊型號，序列號，工作帶寬，增益特性等2，泵浦信息：在標稱和單波入光時候，各泵浦的驅動電流值3，ONA增加了各個增益點下，單波入光和標稱入光時候的各個泵浦的驅動電流值；NF（NoiseFigure）；GF（GainFlatness）；VOA衰減量、VOA本底衰減值、VOA最高工作電壓等信息

不同EDFA類型技術難點按工作波段分小類關注重點CC普通（OPA,OBA,OLA）GS,GF,20dBm以下，可靠性，小型發展：單槽位發展，單泵，C(ONA)NF的問題，ONAC2520（VOA，DCM帶來的衰減）C(大功率，21dBm以上)NF的問題,可靠性的問題CECE普通（OPA,OBA,OLA）波長范圍增加，對模塊內部的GFF有更高的要求，GF的問題CE(ONA)NF,全溫度范圍內的增益平坦度CE(大功率)GF,可靠性，OBAE2826,2624主要內容OA板單板概述EDFA原理介紹OA板的功能OA的指標要求OA的調試方法OA的常見故障及排除方法OA的使用注意事項OA單板可以實現的功能增益鎖定、功率箝制、增益調節(-5dB~+5dB)光功率檢測及告警上報自動功率衰減APR/自動功率關斷APSD泵浦激光器的驅動電流、制冷電流、管芯溫度檢測及超限告警環境溫度檢測及告警完成1510nm監控信道光的合分波功能主要芯片和關鍵技術主要芯片：(1)最小系統，CPU為AM186CC(CCM)，SEOA上換成了MPC852(CCSM3)；（2）

DSP，TMS320VC5409；（3）

AD芯片ADC10738、ADC10464，DA芯片DAC904；（4）

高電流達林頓管

關鍵技術:(1)激光器模擬控制電路；(2)激光器溫度控制；(3)增益控制算法；(4)

瞬態抑制算法；

普通EOA單板基本構成

單板功能結構圖

EONA結構示意圖OA單板的電路基本構成功率箝制

上箝位

保證光功率輸出不超過預設的最大值；下箝位

在OA無輸入光功率的情況下，系統要求OA（OBA和OLA）有一定光功率的輸出；

增益鎖定正常工作情況下，OA的增益等于設定增益。在系統運行過程中，由于業務擴容、業務調度或者檢修等原因，波長通道數目會發生改變，為保證其他通道業務的正常傳輸，要求在OA正常工作狀態下各波長通道的光功率保持恒定，即要求EOA單板具有增益鎖定功能。性能采集OA單板采集兩類性能量：

Ⅰ

EDFA主光通道性能量，包括EDFA輸入、輸出光功率（單位dBm）；

Ⅱ

泵浦性能量，包括泵浦驅動電流（單位A）、制冷電流（單位A）、管芯溫度（單位°C）、背光電流（單位mA）。

OA在系統中的應用－功能OBA（光功率放大器）：置于OMU單板之后，對OMU輸出光進行放大，并完成1550nm通道和1510nm監控通道的合波OPA（光前置放大器）：置于分波板ODU之前，用于彌補傳輸引入的插損，完成1550nm通道和1510nm監控通道的分波，將分出的1550nm信號光放大后送給ODU板。OPA＋DCM＋OBA用作線路放大及色散補償ONA＋DCM用作線路放大及色散補償OPA＋OAD＋OBA用作光通道的上下路及功率放大。OA在系統中的應用－保護APR/APSD：即自動功率減小/自動保護關泵。為了防止光功率的強烈浪涌對系統造成損壞，同時也為了保護操作者的人身安全，要求DWDM系統在當前EDFA接收信號丟失的情況下，自動關斷上游放大器（或把EDFA的輸出光功率減小到安全功率范圍內）。該功能通過APS總線（HDLC）由OA板與其他單板（OSC）配合完成。APS：即自動保護倒換，復用段的保護倒換由OA、OSC、OP等單板協同實現。同一節點機架內通信通過APS總線，節點之間通信走監控信道的K1，K2字節。APR進程原理APR重啟動進程APR進程的一些重要參數APR完成后OA的輸出功率<0dBmAPR重啟動脈沖的功率<10dBm光信號丟失（LOC）確認時間為500msAPR進程去激活時間<3000msAPR進程激活時間<2500ms重啟動脈沖持續時間為9±0.5s

重啟動脈沖間隔時間為100～300s（自動）主要內容OA板單板概述EDFA原理介紹OA板的功能OA的指標要求OA的調試方法OA的常見故障及排除方法OA的使用注意事項OA的指標要求增益平坦度（GainFlatness）噪聲系數（NoiseFigure）增益斜率（GainSlop）增益鎖定范圍端口反射及泵浦泄漏工作溫度EDFA相關指標概念說明GS:

由于光纖非線性效應SRS（StimulatedRamanScattering，SRS，受激拉曼散射）的影響，當多個信道同向傳輸時，短波長的光會將能量向長波長的信道轉移。設置為-1是為了降低這種效應對系統的影響。GF:受兩個方面的影響：GS，GREDFA相關指標OBAC2220-N

PARAMETERMINTYPMAXUNITSWavelength1529（C-BAND）

1565（L-BAND）1561（C-BAND）1605（L-BAND）nmInputPower-190+2dBmOutputPower@0dBmInput20dBmNormalGain20dBExtendedGainRangeInputPowerrange:-17dBm～+4dBm18dBInputPowerrange:-21dBm～0dBm22dBGainFlatness@NormalGain,25℃,overallinputrange1.5dB@Extendedgainrange,-10℃～65℃,overallinputrange3.0dBGainRipple@NormalGain,25℃,overallinputrange1.0dB@Extendedgainrange,-10℃～65℃,overallinputrange1.5dBNoiseFigure（@Extendedgainrange,-10℃～65℃,overallinputrange）5.8dBEDFA相關指標ONAE2724-N

PARAMETERMINTYPMAXUNITSWavelengthRange1528.581568.76nmGainRange222732dBInputPower-330dBmOutputPower@AllGainRange24dBmEVOAAttenuationRange020dBDCMIsolationLoss10.51111.5dBOpticalPowerperchannelonDCM10dBmGainFlatness@0℃～40℃,allGainRange,-1dB/32nmGainslope2.0dB@-10℃～65℃,allGainRange,-1dB/32nmGainslope3.0dBGainRipple@0℃～40℃,allGainRange,-1dB/32nmGainslope1.5dB@-10℃～65℃,allGainRange,-1dB/32nmGainslope2.5dBNoiseFigure（@Gain=20dB,-10℃～65℃,overallinputrange）7.5dBGainSlopeRange-4-1+1dB/32nm主要內容OA板單板概述EDFA原理介紹OA板的功能OA的指標要求OA的調試內容OA的常見故障及排除方法OA的使用注意事項OA調試方法及步驟下載正確的單板軟件在EEPROM中寫入正確的重要參數焊接合適的限流電阻對光功率進行定標調整OA的增益到標稱值小信號增益定標瞬態響應調試小信號增益補償補償原理：在大信號時，由于Psignal較大，Pase功率所占比例很小，信號增益的偏差并不大；而在小信號時，由于Psignal較小，Pase功率所占比例很大，所以增益的偏差較大。通常需要提高泵浦輸出功率，來補償ASE(AmplifiedSpontaneousEmission)造成的增益下降。

對于固定增益，ASE功率就固定了。以dB為單位可以計算ASE補償的量為：小信號增益補償原理示意小信號增益補償原理

EDFA瞬態響應測試裝置結構示意圖瞬態響應特性說明：

1.如果沒有40波或80波系統，可以用光功率的降低模擬掉波情況；2.示波器要用兩只表筆，1路作為觸發源，觀測2路功率變化情況瞬態響應特性

EDFA瞬態響應參