[發明專利]具有超高消光比的電光調制器偏置點自動鎖定裝置及方法

有效

• 申請號: 201310026652.8
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103048810A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 張益昕;張旭蘋;武學林;應宙鋒
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵

1.一種具有超高消光比的電光調制器偏置點自動鎖定裝置，其特征在于，包括激光器、電光調制器、光開關、電光調制器偏置電壓控制系統、時鐘同步模塊；其中所述電光調制器偏置電壓控制系統包括光電轉換信號放大模塊、模數轉換模塊、控制器、輸出驅動電路；其中：

所述激光器輸出連續光至電光調制器，所述電光調制器將連續光調制成脈沖光輸出至光開關的輸入端，所述光開關有兩路輸出端口：當光開關打開時，所述光開關從第一輸出端口輸出探測光脈沖；當光開關關閉時，所述光開關從第二輸出端口輸出光脈沖基底信號至光電轉換信號放大模塊，所述光電轉換信號放大模塊將光脈沖基底信號轉換成電壓信號輸出至模數轉換模塊，所述模數轉換模塊將電壓信號轉換成數字信號輸出至控制器，所述控制器運算處理此數字信號后得出電光調制器工作點漂移情況，根據該漂移情況控制器控制輸出驅動電路輸出偏置電壓信號至電光調制器的直流偏置輸入端口，使得電光調制器工作點向最適合工作點靠近；

所述時鐘同步模塊用于同步光開關的打開、電光調制器射頻端調制電脈沖輸入、電光調制器的直流偏置端擾動引入的時刻，該同步模塊包括時鐘分配器、調制脈沖輸出模塊；其中，所述時鐘分配器根據外部時鐘源產生一個時鐘信號分別輸入至光開關、控制器及調制脈沖輸出模塊，所述調制脈沖輸出模塊將該時鐘信號轉換成調制電脈沖輸出至電光調制器的射頻輸入端口。

2.如權利要求1所述的具有超高消光比的電光調制器偏置點自動鎖定裝置，其特征在于，在電光調制器與光開關之間還設置有延時光纖，用于匹配從調制電脈沖輸入電光調制器的射頻端到經電光調制器調制后的脈沖光到達光開關輸入端的時間與光開關打開的延時時間。

3.一種利用權利要求1或2所述的具有超高消光比的電光調制器偏置點自動鎖定裝置實現電光調制器偏置點自動鎖定的方法，其特征在于，具體如下：

（1）當電光調制器的射頻端沒有電脈沖輸入時，通過電光調制器偏置電壓控制系統的輸出驅動電路給電光調制器的直流偏置端加入擾動；

帶擾動的光脈沖基底信號從光開關的第二輸出端口輸出，之后進入電光調制器偏置電壓控制系統的光電轉換信號放大模塊變為電壓信號，此電壓信號經模數轉換模塊變為數字量，由控制器運算處理此數字量得出電光調制器工作點漂移情況，根據漂移情況控制器控制輸出驅動電路輸出一個電光調制器驅動電壓信號，使得電光調制器工作點向最適合工作點靠近；

（2）當電光調制器的射頻端有電脈沖輸入時，停止直流偏置端擾動的加入。

4.如權利要求3所述的具有超高消光比的電光調制器偏置點自動鎖定裝置實現電光調制器偏置點自動鎖定的方法，其特征在于：所述引入擾動方式為驅動電壓步進擾動，在引入此擾動情況下，具體如下：

A、先在整個電光調制器的驅動電壓范圍內進行掃描，找出平均光功率相對最低的工作點，此工作點在最適合工作點附近；

B、在步驟A所述平均光功率相對最低的工作點附近進行掃描，找出電光調制器的最適合工作點以及對應的平均光功率P0；在電光調制器的射頻端沒有電脈沖輸入時，采樣此最適合工作點對應的平均光功率P1；在電光調制器的射頻端有電脈沖輸入時停止采樣；

C、比較P0與P1，若P0=P1，則保持工作點不變；若P0≠P1，在電光調制器的射頻端沒有電脈沖輸入的期間，在當前偏置電壓值上加上一個輸出驅動電路中的數模轉換器可輸出的最小步進電壓，采樣此時的平均光功率P2；在電光調制器的射頻端有電脈沖輸入的期間，將電光調制器的驅動電壓恢復到其射頻端沒有電脈沖輸入的期間加入擾動前的電壓值，保證脈沖光沒有電壓步進擾動的引入；

D、比較P1和P2，若P1>P2，則表明最適合工作點向高電壓方向漂移，此時將工作點電壓變為平均光功率P2對應的工作點電壓；若P1<P2，則表明最適工作點向低電壓方向漂移，此時將平均光功率P1對應的工作點電壓減去一個輸出驅動電路中的數模轉換器可輸出的最小步進電壓，以此偏置電壓值作為新的工作點；

E、重復上述步驟B至D，逐步跟蹤鎖定電光調制器的最適合工作點。

5.如權利要求3所述的具有超高消光比的電光調制器偏置點自動鎖定裝置實現電光調制器偏置點自動鎖定的方法，其特征在于：所述引入擾動方式為數字正弦擾動，在引入此擾動情況下，具體步驟如下：

a、利用鎖相放大器的原理判別電光調制器的工作點的漂移方向及大小，即在電光調制器的射頻端沒有電脈沖輸入的期間，由控制器生成一個參考數字正弦擾動電壓信號，此信號由控制器控制輸出驅動電路輸出到電光調制器直流偏置端；

b、經電光調制器調制后的擾動光信號依次經光電轉換信號放大模塊、模數轉換模塊轉換為數字信號傳輸至控制器；在控制器內部，該數字信號與作為參考數字正弦擾動電壓信號的正弦幅值相乘，并通過一個數字低通濾波器消除乘法產生的高頻分量，得到一個反映工作點漂移情況的緩變量，然后進行如下判斷：

若緩變量為0，則表明此時的工作點為最適合工作點；

若緩變量為負，則表明最適合工作點向高電壓方向漂移，此時將當前工作點電壓加上一個輸出驅動電路中的數模轉換器可輸出的最小步進電壓，逐漸向最適合工作點靠近；

若緩變量為正，則表明最適合工作點向低電壓方向漂移，此時將當前工作點電壓減去一個輸出驅動電路中的數模轉換器可輸出的最小步進電壓，逐漸向最適合工作點靠近；

c、重復上述相乘濾波比較的過程，逐步鎖定電光調制器的最適合工作點。