一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法及其装置，包括将频率f

Method and device for locking arbitrary working point of MZI external modulator

The invention discloses a locking method of an arbitrary working point of an external modulator of an MZI and a device thereof, including the frequency f

【技术实现步骤摘要】
一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法及装置
本专利技术涉及一种MZI外调制器工作点的锁定方法及装置，特别涉及一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法及装置，本专利技术属于通信领域。
技术介绍
调制技术是将信号加载在载波上进行传输的一种技术，实现将低速电信号加载在高速电载波的功能器件是电调制器，而将电信号加载在光信号上进行传输的是电光调制器。电光调制器按照调制器结构可以分为两类，一类是直接调制，另一类是外调制。直接调制一般是指将强度电信号直接用于驱动激光器，使激光器输出光的强度信号；而外调制器则是让激光器稳定输出，对输出端的光进行操作(电吸收，干涉相长抵消等)，得到包含有信号的光，实现将电信号加载在光载波上进行传输。马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构，由于其具有不错的消光比，结构简单，体积小，易于集成，在电光调制器(外调制器)领域得到了极为广泛的应用。单个MZI光学结构将输入光分成两路，两路光经一段距离的传输之后合波，发生干涉。通过外加电压来改变MZI两路传输光的相位差，可以改变输出光的强度和相位。对于单MZI结构，让其偏置在输出光强最小的无光偏置点，再给两臂加相反极性的偏压，周期性改变两臂偏压的极性，可以得到光强度不变、相位相差180°的周期性光信号，形成光的二相位调制(BPSK)；让其偏置在电光曲线斜率最大点，再给两臂加相反极性的偏压，周期性改变两臂偏压的极性，可以得到光强度开、关交替的周期性光信号，形成光的开关强度调制(OOK)。MZI结构既可以实现简单的相位/强度调制格式，如BPSK、OOK，也能实现复杂的高阶调制格式，例如PAM信号、QAM信号(需要并联MZI结构)。对于单个MZI，运用最多最广泛的调制格式是OOK和BPSK。调制器的偏置(bias)工作点往往需要闭环反馈控制，使调制器能长期稳定地工作在最佳工作态。对于电光响应线性度较好的材料做成的MZI外调制器(例如LN调制器)，一般地有如下规律：OOK工作态时，bias要置于电光响应曲线斜率最大的点(quad点)，BPSK工作态时，bias要置于电光响应曲线最低点(min点)。由于这些点在电光曲线的特殊位置，使得对bias的实时控制算法变得比较容易，目前业内有很多方案，对MZI工作点进行控制，主要实现将bias锁定在4个特殊点：max点，min点，quad点(2个)。对于锁定4个特殊工作点(max点，min点，quad点2个)，业界已经有很多种技术方案。比较普遍的一种方案是：在bias电压上加上方波扰动，监控光功率反馈方波波形。min点的锁定方法：当反馈方波与扰动同向时，减小bias，当反馈方波与扰动反向时，增加bias，直到反馈方波的幅度最小(理论上接近于0)，此时bias锁定在min工作点，min工作点下的bias扰动方波7的反馈方波形为min工作点的反馈方波10；max点的锁定方法：在bias电压上加上方波扰动，监控光功率反馈方波波形，当反馈方波与扰动同向时，增加bias，当反馈方波与扰动反向时，减小bias，直到反馈方波的幅度最小(理论上接近于0)，此时bias锁定在max工作点，max工作点的bias扰动方波9的反馈方波形为max工作点的反馈方波12；quad点的锁定方法：当反馈方波幅度最大，且与扰动方波同向，此时bias处在quad2工作点，当反馈方波幅度最大，且与扰动方波反向，此时bias处在quad1工作点，quad工作点下的bias扰动方波8的反馈方波形为quad2工作点的反馈方波11；然而，对于有些材料和结构制作的MZI，其电光响应曲线的线性度不是很好，使得调制器的工作点，不是上述4个特殊点，这样的调制器的自动偏压控制就显得比较困难。
技术实现思路
专利技术了一种MZI外调制器工作点的锁定方法及其装置，能实现调制器电光曲线上任意工作点的锁定。本专利技术的技术方案是：一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法，包括如下步骤：步骤1、初始化使MZI外调制器处在最佳工作状态；步骤2、给MZI外调制器偏置电压上叠加频率f1的方波串扰，读取反馈方波的幅度A0和相位；步骤3、将频率f2的方波串扰和频率f1的方波串扰通过加法器相加后叠加在MZI外调制器上，产生包含f1和f2频率分量的总反馈方波，其中频率f2远小于频率f1；步骤4、在总反馈方波中提取频率f1的方波串扰导致光功率变化的波形作为一阶反馈方波，提取一阶反馈方波的幅值，频率f2的方波串扰处在高电平时，一阶反馈方波幅值为Ah1，频率f2的方波串扰处在低电平时，一阶反馈方波幅值为Al1，计算获得一阶反馈方波平均幅值A1＝(Ah1+Al1)/2；比较一阶反馈方波和f1串扰方波相位的同/反向关系，提取一阶反馈方波的相位；将一阶反馈方波幅度随时间变化的波形做为二阶反馈方波提取出来，比较二阶反馈方波和频率f2的方波串扰的同/反相关系的相位，提取二阶反馈方波的相位；步骤5、在一个电压周期内遍历施加于MZI外调制器的偏置电压，当一阶反馈方波的平均幅值A1与A0相同且相位相同时，记录该电压值对应的一组可能的工作点类型；然后通过监控二阶反馈方波的相位方向确定另一组可能的工作点类型；通过这两组可能的工作点类型的交集确定满足符合所述电压值和相位方向条件的共同工作点，锁定该工作点。所述二阶反馈方波相位的提取方法为：比较二阶反馈方波和频率f2的方波串扰的同/反相关系；频率f2的方波串扰处在高电平时，二阶反馈方波电平为Ah2；频率f2的方波串扰处在低电平时，二阶反馈方波电平为Al2；当Ah2大于Al2时，二阶反馈方波的相位为同向，当Ah2小于Al2时，二阶反馈方波的相位为反向。所述初始化过程为：给MZI外调制器施加射频信号驱动，辅助采样示波器观察波形眼图进行判断工作态，手调偏置电压直至达到最佳工作态。所述步骤2中方波串扰速率不超过对MZI外调制器输出光进行监控设置的背光探测器的带宽范围，串扰幅度不超过MZI外调制器偏置半波电压的10％。所述步骤2中采用f1＝1KHz，幅度10mV的方波串扰。步骤4中提取的一阶反馈方波的幅度、相位和二阶反馈方波的相位，步骤5进行偏置电压的反馈调节，实时锁定工作点。所述步骤5在电压周期为0.54V～1.125V内遍历偏置电压。一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法的装置，包括控制单元、背光探测器，控制单元执行如下过程：初始化，使调制器处在最佳工作状态；给调制器偏置电压上叠加频率f1的方波串扰，读取反馈方波幅度A0和相位；将频率f2的方波串扰和频率f1的方波串扰通过加法器相加后叠加在MZI外调制器上，产生包含f1和f2的频率分量的总反馈方波；在总反馈方波中提取频率f1的方波串扰导致光功率变化的波形作为一阶反馈方波，提取一阶反馈方波的幅值，频率f2的方波串扰处在高电平时，一阶反馈方波幅值为Ah1，频率f2的方波串扰处在低电平时，一阶反馈方波幅值为Al1，计算获得一阶反馈方波平均幅值A1＝(Ah1+Al1)/2；比较一阶反馈方波和频率f1的方波串扰的同/反向相位关系，提取一阶反馈方波的相位；将一阶反馈方波幅度随时间变化的波形做为二阶反馈方波提取出来，比较二阶反馈方波和频率f2的方波串扰的同/反相关系的相位，提取二阶反馈方波的相位；遍历施加于MZI外调制器的偏置电压，当一阶反馈方波的平均幅值A1与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、初始化使MZI外调制器处在最佳工作状态；步骤2、给MZI外调制器偏置电压上叠加频率f

【技术特征摘要】
1.一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、初始化使MZI外调制器处在最佳工作状态；步骤2、给MZI外调制器偏置电压上叠加频率f1的方波串扰，读取反馈方波的幅度A0和相位；步骤3、将频率f2的方波串扰和频率f1的方波串扰通过加法器相加后叠加在MZI外调制器上，产生包含f1和f2频率分量的总反馈方波，其中频率f2远小于频率f1；步骤4、在总反馈方波中提取频率f1的方波串扰导致光功率变化的波形作为一阶反馈方波，提取一阶反馈方波的幅值，频率f2的方波串扰处在高电平时，一阶反馈方波幅值为Ah1，频率f2的方波串扰处在低电平时，一阶反馈方波幅值为Al1，计算获得一阶反馈方波平均幅值A1＝(Ah1+Al1)/2；比较一阶反馈方波和f1串扰方波相位的同/反向关系，提取一阶反馈方波的相位；将一阶反馈方波幅度随时间变化的波形做为二阶反馈方波提取出来，比较二阶反馈方波和频率f2的方波串扰的同/反相关系的相位，提取二阶反馈方波的相位；步骤5、在一个电压周期内遍历施加于MZI外调制器的偏置电压，当一阶反馈方波的平均幅值A1与A0相同且相位相同时，记录该电压值对应的一组可能的工作点类型；然后通过监控二阶反馈方波的相位方向确定另一组可能的工作点类型；通过这两组可能的工作点类型的交集确定满足符合所述电压值和相位方向条件的共同工作点，锁定该工作点。2.根据权利要求1所述一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法，其特征在于：所述二阶反馈方波相位的提取方法为：比较二阶反馈方波和频率f2的方波串扰的同/反相关系；频率f2的方波串扰处在高电平时，二阶反馈方波电平为Ah2；频率f2的方波串扰处在低电平时，二阶反馈方波电平为Al2；当Ah2大于Al2时，二阶反馈方波的相位为同向，当Ah2小于Al2时，二阶反馈方波的相位为反向。3.根据权利要求1所述一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法，其特征在于：所述初始化过程为：给MZI外调制器施加射频信号驱动，辅助采样示波器观察波形眼图进行判断工作态，手调偏置电压直至达到最佳工作态。4.根据权利要求1所述一种MZI外调制器任意工作点的锁定方法，其特征在于：所述步骤2中方波串扰速率不超过对MZI外调制器输出光进行监控设置的背光探测器的带宽范围，串扰幅度不超过MZI外调制器偏置半波电压的10％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄钊，张博，胡毅，马卫东，
申请(专利权)人：武汉光迅科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42