一种M-Z调制器用正交偏置点控制装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种M‑Z调制器用正交偏置点控制装置，其特征在于：所述正交偏置点控制装置包括光探测放大器、A/D转换器、微控制器、D/A转换器、低通滤波器I、全波整流器I、低通滤波器II、带通滤波器、全波整流器II、低通滤波器III、乘法器、1KHz正弦信号发生器、加法器；基于前述正交偏置点控制装置，本发明专利技术还提供了一种M‑Z调制器正交偏置点的控制方法。本发明专利技术的有益效果是：对M‑Z调制器正交偏置点漂移的控制适用工作温度范围大、控制精度高。

A quadrature offset point control device for M-Z modulator and its control method

The present invention provides an orthogonal bias point control device for M Z modulator, which is characterized in that the orthogonal bias point control device includes an optical probe amplifier, a A/D converter, a microcontroller, a D/A converter, a low pass filter I, a full wave rectifier I, a low-pass filter II, a bandpass filter, a full wave rectifier II, a low pass filter. The wave device III, multiplier, 1KHz sine signal generator and adder, and based on the foregoing orthogonal bias point control device, the invention also provides a control method of the orthogonal bias point of the M Z modulator. The beneficial effect of the invention is that the control of the deviation of the orthogonal bias point of the M Z modulator is applicable to large working temperature range and high control accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种M-Z调制器用正交偏置点控制装置及其控制方法
本专利技术涉及调制器控制
，特别是一种M-Z调制器用正交偏置点控制装置及其控制方法。
技术介绍
目前，光纤通信系统朝高速、长距离、大容量的方向发展，由于采用铌酸锂基底的M-Z调制器(马赫曾德尔调制器)具有调制速率高、工作性能稳定、调制信号的频率啁啾小、光损耗较低、适用于多种码型等优势，被广泛应用于高速光通信系统、微波光子学链路等相关光传输处理系统中。由于M-Z调制器的传输函数为非线形函数，所以在使用M-Z调制器时需要给它加载一个直流偏置电压来保证其信号调制时可以工作在其传输函数合适的工作点上。但是工作中由于时间、环境温度、外电场、应力等因素的变化都会对M-Z调制器的稳定性产生影响，M-Z调制器偏置点发生漂移，导致调制信号质量变差、传输系统误码率上升。为了保证M-Z调制器可以稳定工作在其传输函数合适的工作点上，需要根据输入和输出光信号情况，及时对由于各种原因导致的M-Z调制器工作点漂移进行修正。为了减小M-Z调制器偏置点漂移对光通信系统性能影响，科研技术人员做了大量的研究工作，提出各种M-Z调制器偏置点控制方法,主要归纳为两种：一种是功率法，一种是扰频法；前者基于调制器输入和输出的光功率比对其工作点漂移进行反馈控制补偿，然而调制器输出反馈光信号会随输入光功率波动与光路损耗变化而变化，造成偏置点控制精度差；目前工程上大都采用后一种方法，即采用一个低频抖动信号的反馈控制方法来实现调制器偏置点的锁定，然而，由于理论分析不全面、电路设计不合理等因素的影响，现有技术中抑制M-Z调制器正交偏置点漂移的方法在实际应用中存在缺陷，例如工作温度范围小、控制精度低等。
技术实现思路
针对
技术介绍
的问题，本专利技术提供一种M-Z调制器用正交偏置点控制装置及其控制方法，以解决现有技术中，对调制器正交偏置点漂移的控制方法适用的工作温度范围小、控制精度低的问题。为实现本专利技术的目的，本专利技术提供了一种M-Z调制器用正交偏置点控制装置，其创新点在于：所述正交偏置点控制装置包括光探测放大器、A/D转换器、微控制器、D/A转换器、低通滤波器I、全波整流器I、低通滤波器II、带通滤波器、全波整流器II、低通滤波器III、乘法器、1KHz正弦信号发生器和加法器；所述光探测放大器的输出端分别与A/D转换器、低通滤波器I和带通滤波器的输入端连接；所述A/D转换器与微控制器连接，所述微控制器分别与D/A转换器、1KHz正弦信号发生器和乘法器(11)连接；所述低通滤波器I的输出端与全波整流器I的输入端连接，所述全波整流器I的输出端与低通滤波器II的输入端连接；所述带通滤波器的输出端与全波整流器II的输入端连接，所述全波整流器II的输出端与低通滤波器III的输入端连接；所述低通滤波器II和低通滤波器III的输出端分别与乘法器的两个输入端连接；所述D/A转换器、1KHz正弦信号发生器和乘法器的输出端分别与加法器的三个输入端连接；所述加法器的输出端作为正交偏置点控制装置的输出端；所述乘法器能对两路输入信号做除法运算；所述加法器能对三路输入电压信号进行求和运算。本专利技术还提供了一种M-Z调制器正交偏置点的控制方法，所涉及的硬件包括激光器、M-Z调制器、光耦合器和正交偏置点控制装置，所述正交偏置点控制装置如前所述；M-Z调制器的光载波输入端与一激光器连接，M-Z调制器的输出端与一光耦合器连接，光耦合器为单输入双输出，该光耦合器的第一输出端与第二输出端分光比为99:1，所述第二输出端与光探测放大器的输入端连接，所述加法器的输出端与M-Z调制器的偏置电压输入端连接；其创新点在于：正交偏置点控制装置运行过程中：所述光探测放大器能通过所述第二输出端对M-Z调制器的输出光信号进行连续采样，并将得到的采样信号分别传输给A/D转换器、低通滤波器I和带通滤波器；所述A/D转换器能对采样信号实时进行AD转换处理，并将得到的数字信号传输至微控制器；所述D/A转换器能对微控制器的输出信号实时进行DA转换处理，并将得到的信号传输至加法器；所述带通滤波器、全波整流器II和低通滤波器III记为第一滤波模块，所述低通滤波器I、全波整流器I和低通滤波器II记为第二滤波模块；所述第一滤波模块能对采样信号实时进行滤波处理，并将得到的滤波信号1传输至乘法器；所述第二滤波模块能对采样信号实时进行滤波处理，并将得到的滤波信号2传输至乘法器；所述乘法器能对滤波信号1和滤波信号2实时进行除法运算处理得到处理信号1；所述加法器能对乘法器、1KHz正弦信号发生器和D/A转换器三者的输出信号实时进行加法处理并将得到的处理信号2加载到M-Z调制器的偏置电压输入端；正交偏置点控制装置刚开始工作时，乘法器的输出端处于关断状态，微控制器先通过D/A转换器向加法器输出扫描电压，同时，微控制器根据所述数字信号进行偏置点搜索操作，搜索到M-Z调制器当前的正交偏置点后，微控制器通过D/A转换器向加法器持续输出与M-Z调制器的正交偏置点相匹配的偏置电压，输出偏置电压的同时，微控制器控制1KHz正弦信号发生器向加法器持续输出1kHz的正弦抖动信号，输出偏置电压的同时，微控制器控制乘法器的输出端选通；所述第一滤波模块按如下方式对采样信号进行滤波处理：所述带通滤波器对采样信号中的2kHz正弦信号分量进行提取，并将得到的信号输出至全波整流器II；全波整流器II对带通滤波器的输出信号进行全波整流处理，并将得到的信号输出至低通滤波器III；低通滤波器III对全波整流器II的输出信号中的低频直流分量进行提取，即可得到相应的滤波信号1；所述第二滤波模块按如下方式对采样信号进行滤波处理：所述低通滤波器I对采样信号中的1kHz一次谐波分量进行提取，并将得到的信号输出至全波整流器I；全波整流器I对低通滤波器I的输出信号进行全波整流处理，并将得到的信号输出至低通滤波器II；低通滤波器II对全波整流器I的输出信号中的低频直流分量进行提取，即可得到相应的滤波信号2。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：利用模拟电路处理手段获得一个偏置点修正电压反馈到M-Z调制器的直流偏置端，实现对M-Z调制器的正交偏置点的锁定控制，该调制器和控制方法适用的温度范围广、控制精度高。附图说明本专利技术的附图说明如下。图1为本专利技术提供的M-Z调制器用正交偏置点控制装置及其应用系统示意图。图中：1、光探测放大器；2、A/D转换器；3、微控制器；4、D/A转换器；5、低通滤波器I；6、全波整流器I；7、低通滤波器II；8、带通滤波器；9、全波整流器II；10、低通滤波器III；11、乘法器；12、1KHz正弦信号发生器；13、加法器14、激光器；15、M-Z调制器；16、光耦合器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如附图1所示的M-Z调制器用正交偏置点控制装置的应用系统，包括激光器14、M-Z调制器15、光耦合器16和本专利技术所述的M-Z调制器用正交偏置点控制装置。在本实施例中，激光器14采用emcore公司生产的DFB激光器MODEL1782，工作波长为1550nm，输出功率光50mW；M-Z调制器15采用oclaro公司生产的AM20强度调制器，工作波长为1550nm，调制带宽为20GHz，半波电压为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种M‑Z调制器用正交偏置点控制装置，其特征在于：所述正交偏置点控制装置包括光探测放大器(1)、A/D转换器(2)、微控制器(3)、D/A转换器(4)、低通滤波器I(5)、全波整流器I(6)、低通滤波器II(7)、带通滤波器(8)、全波整流器II(9)、低通滤波器III(10)、乘法器(11)、1KHz正弦信号发生器(12)和加法器(13)；所述光探测放大器(1)的输出端分别与A/D转换器(2)、低通滤波器I(5)和带通滤波器(8)的输入端连接；所述A/D转换器(2)与微控制器(3)连接，所述微控制器(3)分别与D/A转换器(4)、1KHz正弦信号发生器(12)和乘法器(11)连接；所述低通滤波器I(5)的输出端与全波整流器I(6)的输入端连接，所述全波整流器I(6)的输出端与低通滤波器II(7)的输入端连接；所述带通滤波器(8)的输出端与全波整流器II(9)的输入端连接，所述全波整流器II(9)的输出端与低通滤波器III(10)的输入端连接；所述低通滤波器II(7)和低通滤波器III(10)的输出端分别与乘法器(11)的两个输入端连接；所述D/A转换器(4)、1KHz正弦信号发生器(12)和乘法器(11)的输出端分别与加法器(13)的三个输入端连接；所述加法器(13)的输出端作为正交偏置点控制装置的输出端；所述乘法器(11)能对两路输入信号做除法运算；所述加法器(13)能对三路输入电压信号进行求和运算。...

【技术特征摘要】
1.一种M-Z调制器用正交偏置点控制装置，其特征在于：所述正交偏置点控制装置包括光探测放大器(1)、A/D转换器(2)、微控制器(3)、D/A转换器(4)、低通滤波器I(5)、全波整流器I(6)、低通滤波器II(7)、带通滤波器(8)、全波整流器II(9)、低通滤波器III(10)、乘法器(11)、1KHz正弦信号发生器(12)和加法器(13)；所述光探测放大器(1)的输出端分别与A/D转换器(2)、低通滤波器I(5)和带通滤波器(8)的输入端连接；所述A/D转换器(2)与微控制器(3)连接，所述微控制器(3)分别与D/A转换器(4)、1KHz正弦信号发生器(12)和乘法器(11)连接；所述低通滤波器I(5)的输出端与全波整流器I(6)的输入端连接，所述全波整流器I(6)的输出端与低通滤波器II(7)的输入端连接；所述带通滤波器(8)的输出端与全波整流器II(9)的输入端连接，所述全波整流器II(9)的输出端与低通滤波器III(10)的输入端连接；所述低通滤波器II(7)和低通滤波器III(10)的输出端分别与乘法器(11)的两个输入端连接；所述D/A转换器(4)、1KHz正弦信号发生器(12)和乘法器(11)的输出端分别与加法器(13)的三个输入端连接；所述加法器(13)的输出端作为正交偏置点控制装置的输出端；所述乘法器(11)能对两路输入信号做除法运算；所述加法器(13)能对三路输入电压信号进行求和运算。2.一种M-Z调制器用正交偏置点控制装置的控制方法，所涉及的硬件包括：激光器(14)、M-Z调制器(15)、光耦合器(16)和正交偏置点控制装置，所述正交偏置点控制装置包括光探测放大器(1)、A/D转换器(2)、微控制器(3)、D/A转换器(4)、低通滤波器I(5)、全波整流器I(6)、低通滤波器II(7)、带通滤波器(8)、全波整流器II(9)、低通滤波器III(10)、乘法器(11)、1KHz正弦信号发生器(12)和加法器(13)；所述光探测放大器(1)的输出端分别与A/D转换器(2)、低通滤波器I(5)和带通滤波器(8)的输入端连接；所述A/D转换器(2)与微控制器(3)连接，所述微控制器(3)分别与D/A转换器(4)、1KHz正弦信号发生器(12)和乘法器(11)连接；所述低通滤波器I(5)的输出端与全波整流器I(6)的输入端连接，所述全波整流器I(6)的输出端与低通滤波器II(7)的输入端连接；所述带通滤波器(8)的输出端与全波整流器II(9)的输入端连接，所述全波整流器II(9)的输出端与低通滤波器III(10)的输入端连接；所述低通滤波器II(7)和低通滤波器III(10)的输出端分别与乘法器(11)的两个输入端连接；所述D/A转换器(4)、1KHz正弦信号发生器(12)和乘法器(11)的输出端分别与加法器(13)的三个输入端连接；所述加法器(13)的输出端作为正交偏置点控制装置的输出端；所述乘法器(11)能对两路输入信号做除法运算；所述加法器(13)能对三路输入电压信号进行求和运算；M-Z调制器(15)的光载波输入端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭敬，孙力军，张羽，陈行，王克依，徐啸，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十四研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50