光放大板（OA板）培训讲义

ZXWM系统的光放大器EDFA原理及OA单板简介中兴通讯北京研究所朱晓宇主要内容OA板单板概述OA板的功能和EDFA模块的原理OA的指标要求OA的调试方法OA的常见故障及排除方法OA的使用注意事项OA单板OA单板：

又叫光放大板，主要功能是实现光信号的功率放大功能（补偿线路衰减）影响光通信系统信号传输的主要因素：损耗、色散、非线性单板在系统中的位置系统框架

OA单板的分类根据在系统中所处的位置OBA、OLA、OPA根据所用EDFA模块的放大信号波段C波段、L波段根据EDFA模块具体类型有制冷、无制冷单泵、双泵OA单板命名规则命名规则：OA类型（OBA、OLA或OPA）+OA带宽表示+OA标准增益值+OA最大输出光功率值。

例如：OPA（C）1715OA单板的原理及作用OA即光放大单板，主要功能为利用掺铒光纤放大器（EDFA）实现对光信号的放大。OA的作用：补偿在终端节点中由合波器、分波器的插入损耗或线路中光传输引入的衰减损耗，使放大后的光信号有足够的光功率完成光纤线路的传输。光放大器放大作用示意图OpticalPowersatInput&OutputGPOut=GPInPInPOutPlaserpumpEDFA光放大作用的物理基础980nmpump1480nmpumpFastnon-radiationdecayN1N3~0N21530-1560nmSimulatedEmissionandSpontaneousEmission1550nmSignalsSimulatedAbsorptionEDFA放大作用和噪声产生过程OpticalPumping(StimulatedAbsorption)OpticalAmplification(StimulatedEmission)BeforeE1h

pE0E1h

sE0AfterE1E0E12h

sE0NoiseGeneration(SpontaneousEmission)E1E0E1h

nE0

EDFA模块结构示意图一（前向泵浦）ErbiumDopedSilicaFiberIsolatorIsolatorIsolatorPumpLaser980nmor1480nmWDMPinPoutForwardPumpingEDFA模块结构示意图二（双向泵浦）ErbiumDopedSilicaFiberIsolatorIsolatorIsolatorPumpLaser980nmor1480nmWDMPinPoutBidirectionalPumpingWDMPumpLaser980nmor1480nmEDFA模块结构示意图三（后向泵浦）ErbiumDopedSilicaFiberIsolatorIsolatorIsolatorPumpLaser980nmor1480nmWDMPinPoutBackwardPumpingEDFA模块里包含的器件无源器件WDM耦合器隔离器（Isolator）增益平坦滤波器（GFF）有源器件掺铒光纤泵浦激光器EDFA的优点放大带宽大对速率透明大的增益（33dB）、高的输出功率（21dBm）、低噪声系数（理论上的极限值约为3dB）能量的转换效率比较高可以多通道同时放大，无串扰对偏振不敏感放大波长区与光纤的低损耗区重叠OA单板可以实现的功能增益锁定、功率箝制、增益调节(-3dB~+3dB)输入、输出光功率检测及输入弱光、无光告警自动功率衰减APR/自动功率关断APSD泵浦激光器的驱动电流、制冷电流、管芯温度检测及超限告警环境温度检测及超限告警完成1510nm监控信道光的合分波功能OA单板的基本构成——光模块OA单板的基本构成——驱动控制电路

增益锁定与增益调整单板增益锁定功能由输入、输出电压V3和V5在比例积分放大器处的平衡实现，增益锁定精度取决于输入光功率与输出光功率的采集电压的精度

EDFA光增益调整是通过调整V2/V3电压的增益倍数实现的

功率箝制

上箝位

保证OA有一个最大输出光功率；下箝位

在OA无输入光功率的情况下，系统要求OA（OBA和OLA）有一定光功率的输出；

输出端箝位当入光功率瞬间迅速减小的情况下，可以导致比例积分的输出过零。这种现象将会引起比例积分恢复正常状态的时间比较长，导致瞬态响应很漫长。

性能采集与无光中断电路OA单板采集两类性能量：EDFA主光通道性能量，包括EDFA输入、输出光功率（单位dBm）；泵浦性能量，包括泵浦驱动电流（单位A）、制冷电流（单位A）、管芯温度（单位°C）、背光电流（单位mA）。

硬件无光中断电路：滞洄比较器主要芯片和关键技术主要芯片：（1）

最小系统，CPU为AM186CC；（2）

模拟控制电路；（3）

AD芯片ADC10738，DA芯片MAX515CSA；（4）

模拟弱信号保护；（5）

高压高电流运放

关键技术:模拟控制电路；OA在V2系统中的应用－功能OBA（光功率放大器）：置于OMU单板之后，对OMU输出光进行放大，并完成1550nm通道和1510nm监控通道的合波OPA（光前置放大器）：置于分波板ODU之前，用于弥补传输引入的插损，完成1550nm通道和1510nm监控通道的分波，将分出的1550nm信号光放大后送给ODU板。OPA＋DCM＋OBA用作线路放大及色散补偿。OPA＋OAD＋OBA用作光通道的上下路及功率放大。OA在V2系统中的应用－保护APR/APSD：即自动保护关泵（自动功率减小）。为了防止光功率的强烈浪涌对系统造成损坏，同时也为了保护操作者的人身安全，要求DWDM系统在当前EDFA接收信号丢失的情况下，自动关断上游放大器（或把EDFA的输出光功率减小到安全功率范围内）。该功能通过APS总线（HDLC）由OA板与其他单板（OSC）配合完成。APS：即自动保护倒换，复用段的保护倒换由OA、OSC、OP等单板协同实现。同一节点机架内通信通过APS总线，节点之间通信走监控信道的K1，K2字节。APR进程原理APR重启动进程APR进程的一些重要参数APR完成后OA的输出功率<0dBmAPR重启动脉冲的功率<10dBm光信号丢失（LOC）确认时间为500msAPR进程去激活时间<3000msAPR进程激活时间<2500ms重启动脉冲持续时间为9±0.5s

重启动脉冲间隔时间为100～300s（自动）OA的指标要求增益平坦度噪声系数增益锁定范围端口反射及泵浦泄漏工作温度OBA的指标要求（1）光学特性

最小值典型值最大值单位光波长范围15291561nm总输入光功率范围-23-5-2dBm总输出光功率范围22020dBm标称增益Gain25dB增益平坦度Flatness（测试条件：全增益调节范围，全温度范围）2.0dB噪声指数NF5.5dB偏振相关增益变化PDG

0.5dBOBA的指标要求（2）光学特性

最小值典型值最大值单位极化模色散PMD0.5ps动态增益变化DGV+2dB/dB输入端泵浦泄漏-40dBm输出端泵浦泄漏-30dBm光输入回损（静态）45dB光输出回损（静态）45dB工作温度-10650COLA的指标要求（1）光学特性

最小值典型值最大值单位光波长范围15291561nm总输入光功率范围-20-2+1dBm总输出光功率范围22020dBm标称增益Gain22dB增益平坦度Flatness（测试条件：全增益调节范围，全温度范围）2.0dB噪声指数NF5.5dB偏振相关增益变化PDG

0.5dBOLA的指标要求（2）光学特性

最小值典型值最大值单位极化模色散PMD0.5ps动态增益变化DGV+2dB/dB输入端泵浦泄漏-40dBm输出端泵浦泄漏-30dBm光输入回损（静态）45dB光输出回损（静态）45dB工作温度-10650COPA的指标要求（1）光学特性

最小值典型值最大值单位光波长范围15291561nm总输入光功率范围-20-2+1dBm总输出光功率范围-61212dBm标称增益Gain14dB增益平坦度Flatness（测试条件：全增益调节范围，全温度范围）2.0dB噪声指数NF5.0dB偏振相关增益变化PDG

0.5dBOPA的指标要求（2）光学特性

最小值典型值最大值单位极化模色散PMD0.5ps动态增益变化DGV+2dB/dB输入端泵浦泄漏-40dBm输出端泵浦泄漏-30dBm光输入回损（静态）45dB光输出回损（静态）45dB工作温度-10650COA调试方法及步骤下载正确的单板软件在EEPROM中写入正确的重要参数焊接合适的限流电阻对光功率进行定标调整OA的增益到标称值OA增益平坦度和噪声系数测试方法OA指标的测试方法－回损对回损仪进行校准把回损仪测试光纤插入待测光口，看反射的光功率是不是小于规定值（OA未上电的情况输入输出光口均应大于45dB）如果测试不通过，则按照光纤头的连接顺序对光头进行清洁如果清洁之后测试仍然不能通过，则需要对OA的其他光口作终结处理如果清洁和终结处理无效，则可判定是光纤头损坏或EDFA模块内部出现故障OA的常见故障及排除方法（1）光衰减突然增大多数的原因是光纤头脏了导致插损变大，此时可检查并擦拭光纤；也有可能是法兰盘质量不好，插损较大导致。如若以上问题都不是，再检查1510/1550合、分波器的插损。OA的常见故障及排除方法（2）OA单板增益不正确光口脏了，擦拭光纤头。输