[發明專利]雙平行馬赫曾德爾調制器偏置電壓自動控制系統及方法

有效

• 申請號: 201911336358.0
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111130645B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 馬佳超;儲濤
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B10/516
• 分類號: H04B10/516;H04B10/54;H04B10/548;H04B10/564
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳升華

本發明公開了一種雙平行馬赫曾德爾調制器偏置電壓自動控制系統及方法，該系統包括：光發射模塊；射頻驅動模塊；接收帶偏振的光信號和射頻信號以及偏置電壓自動控制裝置輸出偏置電壓控制信號并調制的雙平行馬赫曾德爾調制器；接收調制光信號的偏置電壓自動控制裝置。本發明利用不同頻率的正弦波微擾，實現低兩路子強度調制器同時調控和鎖定。主調制器直流調相電極偏置點采用搜尋微擾一次諧波極值點鎖定在正交點，子強度調制器偏置點采用分析微擾一次諧波與平均光功率比值函數鎖定在任意偏置點。通過數值計算偏置電壓修正值快速鎖定預設偏置點，通過鎖定后提取特定信號值與參考值比較，驗證鎖定效果。通過切換不同直流調相電極偏置電壓控制，實現偏置電壓自動實時閉環控制。

技術領域

本發明涉及光通信技術領域，具體涉及一種雙平行馬赫曾德爾調制器偏置電壓自動控制系統及方法。

背景技術

目前，四電平脈沖幅度調制(4Pulse Amplitude Modulation，PAM4)已成為中短距光通信的主流調制格式。電光調制分為激光器直調和外調制。馬赫曾德爾調制器(Mach–Zehnder modulator，MZM)是一種典型的外調制器件。MZM包含Y分支光波導、高頻電極、直流電極等。脈沖光進入馬赫曾德爾調制器后經過Y分支分為兩束，一般分光比為50:50，高速電信號通過高頻電極調制到光載波上，直流電極調節兩臂光信號相位差，最后兩束光通過Y分支器相干，將電信號調制產生的相位變化轉換為光信號強度和相位的變化。

目前，商用PAM4調制系統一般通過數模轉換器(Digital to Analog Converter，DAC)將二電平信號轉換為四電平信號。根據DAC工作原理，在高速PAM4系統中，要求DAC采樣速率遠高于通信速率，這就大大增加了PAM4調制系統的成本和設計難度。

為了解決上述問題，近年來，不少科研人員將目光轉向了不使用DAC的PAM4系統，即直接在電光調制器上產生PAM4信號，比較典型的有兩路幅度不同的不歸零碼(NotReturnto Zero,NRZ)通過雙驅馬赫曾德爾調制器(Dual-Drive Mach–Zehnder modulator，DD-MZM)生成PAM4信號；兩路完全相同的NRZ通過分段式馬赫曾德爾調制器(Multi-Electrode Mach–Zehnder modulator，ME-MZM)生成PAM4信號，兩路幅度和偏置點不同的NRZ通過雙平行馬赫曾德爾調制器(Dual-Parallel Mach–Zehnder modulator，DP-MZM)生成PAM4信號等。

雙平行馬赫曾德爾調制器PAM4系統基于雙平行馬赫曾德爾調制器實現PAM4信號生成。由于雙平行馬赫曾德爾調制器有三個偏置電極，實現偏置電壓的控制較復雜。目前還未有相關研究者提出過雙平行馬赫曾德爾調制器PAM4偏置電壓自動控制方案，本發明意在解決這一難題。

發明內容

針對雙平行馬赫曾德爾調制器PAM4偏壓控制難的問題，本發明提供了一種雙平行馬赫曾德爾調制器偏置電壓自動控制系統及方法，偏置電壓自動控制裝置可利用閉環模擬和數字電路實現雙平行馬赫曾德爾調制器PAM4偏壓自動控制。

偏壓自動控制方案包括對雙平行馬赫曾德爾調制器PAM4初始化以及后續偏置點的實時鎖定。

一種雙平行馬赫曾德爾調制器偏置電壓自動控制系統，包括：

光發射模塊；

射頻驅動模塊；接收所述光發射模塊輸出帶偏振的光信號并接收所述射頻驅動模塊輸出的射頻信號并調制的雙平行馬赫曾德爾調制器模塊；

接收所述雙平行馬赫曾德爾調制器模塊輸出的調制光信號并向所述雙平行馬赫曾德爾調制器模塊輸出偏置電壓控制信號的偏置電壓自動控制裝置。

本發明偏置電壓自動控制裝置可利用實現雙平行馬赫曾德爾調制器PAM4偏壓自動控制。