[發明專利]一種MZ電光調制器偏置點控制方法及系統

在審

• 申請號: 202010089057.9
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111258092A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 余華;黃勤;史書新;石崇鈺;袁浚
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G02F1/03
• 分類號: G02F1/03
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 馮靜

本發明涉及一種MZ電光調制器偏置點控制方法及系統。所述控制方法包括：向馬赫曾德MZ電光調制器加入kHz級的擾動信號，并獲取所述MZ電光調制器的輸出光強以及偏置電壓；根據所述擾動信號確定所述輸出光強以及所述偏置電壓之間的輸出光強?偏置電壓關系；對所述輸出光強?偏置電壓關系進行預處理，確定處理后的輸出光強?偏置電壓關系；根據所述處理后的輸出光強?偏置電壓關系確定一次諧波分量與二次諧波分量的諧波比；根據所述諧波比控制所述MZ電光調制器的偏置點。采用本發明所提供的MZ電光調制器偏置點控制方法及系統能夠提高檢測結果準確度。

技術領域

本發明涉及MZ電光調制器偏置點控制領域，特別是涉及一種MZ電光調制器偏置點控制方法及系統。

背景技術

信息技術的發展對帶寬更大、速度更快、精度更高的模數轉換器(Analog-to-Digital Convertor，ADC)提出了更高的要求，為了解決傳統電子ADC采樣率難以實現進一步提升的難題，光學ADC開始受到關注，其中基于光采樣電量化ADC由于可以同時利用光信息處理的優越性能和電子量化的成熟技術而被高度關注。電光調制器作為光采樣電量化ADC的核心器件，對整個ADC的性能有著十分重要的影響，對解決調制器偏置點漂移問題具有非常重要的應用意義和實用價值。

光功率監測技術、擾動信號監測技術是最常用于現有的電光調制器偏置點控制的方法。在光功率監測方法中，通過監測調制器的光輸出功率，根據其變化來判斷調制器的工作點是否發生漂移，根據輸出功率改變幅度的大小調節調制器的偏置電壓，以實現對其工作點的穩定和控制。在擾動信號監測方法中，在調制器直流偏置端添加低頻擾動信號，對輸出調制信號進行快速傅里葉變換(FastFourierTransformation,FFT)，從中提取其一次諧波和二次諧波頻率信號的功率譜，通過對其諧波分量進行分析得到調制器工作點的位置，并對調制器的工作點進行穩定控制。

檢測輸出光功率法方法簡單，但是調制器的輸出光功率除了受到偏置電壓的影響外，還容易受到光源本身輸出光功率不穩定的影響，因此誤差較大，而檢測調制擾動信號一次諧波或者二次諧波的方式精確度提高了很多，不過調制信號的諧波分量也會受到輸入光功率的影響。

Kenro Sekine等人于2007年提出了基于光功率法控制光電調制器偏置點的方法，在所提出的方案中，在MZ調制器的輸出端放置一個連續波后向光源，該光源的輸出光沿反方向通過MZ調制器到達調制信號光。在MZ調制器的輸入端設置功率監控儀，控制目標MZ調制器的偏置電壓，使背向光的監控直流功率最小來穩定調制器的工作點。盡管該技術確實具有鎖定到任何偏置位置的能力的優點，但是需要在系統中添加額外的光源，增加了系統的復雜性，而且輸出光功率信號強烈地依賴于MZM輸入光功率波動和光路損耗變化，導致系統的控制精度有限。

2017年柯昌劍等人提出基于調制器輸出光功率的偏導數的方法實現對調制器工作點的控制，通過比較一個小范圍內的偏置電壓對應的平均光功率偏導數與設定的理論偏導數值，判斷并控制調制器的偏置電壓，該方法解決了光功率法依賴光路的插入損耗的弱點，但是沒有解決其依賴輸入光功率的不足。

為了進一步優化光功率法，郝崇正等人于2017年提出了一種基于平均光功率斜率值和余切值的復合控制算法，實現了利用FPGA技術的工作點穩定控制，設計框圖如圖1所示，在該方案中，同樣是監測調制器的輸出光功率，其不同之處在于利用平均光功率的斜率的余切值來判斷調制器的偏置點，并不斷調整偏置電壓大小來實現調制器工作點的穩定控制。該方案解決了調制器的輸出光功率大小受輸入光功率影響的缺點，但是需要對光功率求一階導數和二階導數，還需要得到其余切值，而且每次調整偏置電壓都需要進行一次計算，處理方式復雜又耗時。