[發明專利]基于線性調頻導頻的強度調制器偏置點控制方法、裝置

有效

• 申請號: 202010020546.9
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111103705B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 劉世鋒;朱楠;潘時龍;傅劍斌;康曉晨;潘萬勝;金宇騁
• 申請（專利權）人: 蘇州六幺四信息科技有限責任公司;南京航空航天大學
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01;G02F1/21
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 楊楠

本發明公開了一種基于線性調頻導頻的強度調制器偏置點控制方法，以低幅度線性調頻信號作為導頻信號加載在所述強度調制器的偏置電壓中；對調制光信號進行光電轉換，并對轉換后的電信號進行數字采樣；將采樣信號與導頻信號的基頻信號和二倍頻信號分別進行匹配濾波，并對一個采樣周期內所得到的兩個匹配濾波結果的比值進行數值濾波處理，得到當前的匹配濾波比值；通過將其與匹配濾波比值?偏置電壓參考曲線進行比較來對強度調制器的偏置電壓進行調整。本發明還公開了一種基于線性調頻導頻的強度調制器偏置點控制裝置。本發明可實現任意偏置點的控制，且具有控制精度高、反饋時間短、對輸出信號干擾小、抗噪聲和抗脈沖重復頻率能力強的優點。

技術領域

本發明涉及一種強度調制器偏置點控制方法，屬于微波光子技術領域。

背景技術

當今光纖通信系統正朝著高速、長距離、大容量的方向發展，電光調制器作為產生各種調制格式光信號的重要器件，在光纖通信領域內的應用越來越廣泛。電光調制器包括馬赫曾德爾強度調制器、單邊帶調制器、雙平行馬赫曾德爾調制器、雙驅動馬赫曾德爾調制器等。電光調制器是利用某些電光晶體，如鈮酸鋰(LiNbO₃)晶體、砷化鎵(GaAs)晶體和鉭酸鋰(LiTaO₃)晶體的電光效應制成的調制器。電光效應即當把電壓加到電光晶體上時，電光晶體的折射率將發生變化，結果引起通過該晶體的光波特性的變化，實現對光信號的相位、幅度、強度及偏振狀態的調制。所以，只要通過控制偏置電壓，就可以實現不同工作點(包括最大點、線性點、最小點)的調制工作方式。由于電光調制器具有調制速率高、工作性能穩定、調制信號的頻率啁啾小、光損耗較低、適用于多種碼型等優勢，被廣泛應用于高速光通信系統、微波光子學鏈路、光纖有線電視等相關光傳輸處理系統中。由于電光調制器的傳輸函數為非線性函數，所以在使用時需要加載一個直流偏置電壓來保證其信號調制時可以工作在其傳輸函數合適的工作點上。但由于時間、環境溫度、外電場、應力等因素的變化都會對調制器的穩定性產生影響，偏置點發生偏移，導致調制信號質量變差、傳輸系統誤碼率上升。為了保證調制器能夠穩定工作在其傳輸函數的任意點上，需要及時對其偏置點的漂移進行修正。

目前已有的控制調制器偏置點漂移的方法主要有兩種：一種是功率法，一種是導頻法。基于快速傅里葉變換算法和低頻小信號擾動的諧波響應反饋控制方法[馮振華,LiNbO₃馬赫-曾德爾調制器任意偏置工作點鎖定技術的研究.光學學報.32(12):73-78(2012)]，是在調制器直流偏壓上疊加一個低頻擾動信號，再將馬赫曾德爾調制器輸出端的二次諧波信號和基波信號的比值作為反饋參數以實現自動偏置電壓的控制和鎖定。本方法在3個常用工作點(最大點、線性點、最小點)上可以獲得優于0.01°的控制精度，其他工作點可以獲得優于0.5°的控制精度，但當MZM工作點漂移過大時很難將調制器鎖定于預設工作點。而無擾動信號的循環迭代鎖定算法[石躍武,馬赫-曾德爾調制器最佳偏置點自動鎖定技術研究.激光與光電子學進展.52(04):180-185(2015)]，系統運行過程中不斷取得反饋電壓與基準電壓比較，通過差量調整輸出電壓，結構簡單，鎖定快速穩定。但該方法只針對于最佳偏置點的鎖定，無法實現任意點的控制。利用數模轉換器(Digital-to-AnalogConverter,DAC)掃描馬赫曾德爾調制器的直流偏置電壓，放大器將光電探測器(Photodetector,PD)電流轉換為直流電壓并饋入微控制器[Fu Y.Mach-Zehnder:areview of bias control techniques for Mach-Zehnder modulators in photonicanalog links,IEEE microwave magazine,14(7):102-107(2013)]，該微控制器將PD的直流電壓記錄為查找表中的參考值，然后用糾錯功能對模數轉換器(Analog-to-DigitalConverter,ADC)的值進行采樣，將其與查找表中的參考值連續進行比較，若發生偏移，則DAC以微小增量增大或減少偏置電壓，該方法成本低，對無雜散動態范圍無影響，可實現任意點的控制，但其與輸入光功率有關，易受輸入光功率波動的影響。

發明內容