【技术实现步骤摘要】
一种光IQ调制器任意偏置点控制方法及控制系统
本专利技术属于光纤通信和微波光子学领域，更具体地，涉及一种光IQ调制器任意偏置点控制方法及控制系统。
技术介绍
在光纤通信系统中，为了提高信道容量，增大频谱效率，QPSK、16QAM、64QAM等高阶调制格式，得到了广泛的应用。而为了产生高阶调制格式的光信号，光同相/正交调制(In-phaseandQuadrature-phase，IQ)调制器得到了广泛的应用。此外，由于光IQ调制器工作在非线性点时，能产生多种高阶谐波的特性，微波光子学领域也应用光IQ调制器来产生多倍频的射频微波信号。为了实现高阶调制格式的信号的调制，需要将光IQ调制器偏置在最佳线性点，而为了产生多倍频信号，则需要将光IQ偏置在其他非线性点。由于现有光IQ调制器多由铌酸锂材料制成，对温度和应力有着较高的敏感性，其偏置点和偏置电压的关系是时变的，这会导致输出光信号的畸变和劣化。因此，为了更便利地使用光IQ调制器，需要通过一定的外围控制电路，按照不同的需求，将IQ调制器调节到不同的偏置点，同时，在角度设置完成之后，还需要实时改变偏置电压，使偏置点保持不变。...
【技术保护点】
1.一种光IQ调制器任意偏置点控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)设置幅值相同的第一扰动信号和第二扰动信号；分别将所述第一扰动信号和所述第二扰动信号附加在偏置电压VI和偏置电压VQ上，且偏置电压VP不附加扰动信号；其中，所述偏置电压VI、所述偏置电压VQ和所述偏置电压VP分别为子调制器MZMI、子调制器MZMQ和母调制器MZMP的直流偏置输入端加载的偏置电压；(2)利用光IQ调制器输出的光电信号、所述第一扰动信号和所述第二扰动信号分别计算母调制器MZMP的第一类相关积分系数CIDP、子调制器MZMI的第一类相关积分系数CIDI和子调制器MZMQ的第一类相关积分系数CI...
【技术特征摘要】
1.一种光IQ调制器任意偏置点控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)设置幅值相同的第一扰动信号和第二扰动信号；分别将所述第一扰动信号和所述第二扰动信号附加在偏置电压VI和偏置电压VQ上，且偏置电压VP不附加扰动信号；其中，所述偏置电压VI、所述偏置电压VQ和所述偏置电压VP分别为子调制器MZMI、子调制器MZMQ和母调制器MZMP的直流偏置输入端加载的偏置电压；(2)利用光IQ调制器输出的光电信号、所述第一扰动信号和所述第二扰动信号分别计算母调制器MZMP的第一类相关积分系数CIDP、子调制器MZMI的第一类相关积分系数CIDI和子调制器MZMQ的第一类相关积分系数CIDQ，并由此获得子调制器MZMI、子调制器MZMQ和母调制器MZMP的特征电压的粗略值；(3)利用各调制器的特征电压的粗略值，获得子调制器MZMI、子调制器MZMQ和母调制器MZMP的特征电压的精确值；(4)利用各调制器的特征电压的精确值，分别计算各调制器在目标偏置点下其直流偏置输入端所需加载的偏置电压，并分别设置所述偏置电压VI、所述偏置电压VQ和所述偏置电压VP为对应的取值，以实现对目标偏置点的控制；(5)将所述第一扰动信号附加到所述偏置电压VI上，将所述第二扰动信号附加到所述偏置电压VQ上，并且所述偏置电压VP不附加扰动信号，由此计算在目标偏置点下所述第一类相关积分系数CIDP的取值，记为(6)关闭所述第一扰动信号和所述第二扰动信号，并设置第三扰动信号；利用光IQ调制器输出的光电信号和所述第三扰动信号，分别计算各调制器的第二类相关积分系数，并由此得到参考相关系数向量ψ；(7)获得当前偏置点的偏置相位并将其作为实时相关系数向量ψ(t)；根据所述参考相关系数向量ψ和所述实时相关系数向量ψ(t)计算误差电压，并利用所述误差电压对应地调节所述偏置电压VI、所述偏置电压VQ和所述偏置电压VP，从而将光IQ调制器稳定在目标偏置点。2.如权利要求1所述的光IQ调制器任意偏置点控制方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：(21)设置所述偏置电压VI和所述偏置电压VQ均为0V并保持不变；(22)改变所述偏置电压VP的取值，采集对应的光IQ调制器的输出信号并将其转换为对应的交流数字信号IAC，然后计算对应的第一类相关积分系数CIDP，由此绘制所述第一类相关积分系数CIDP与所述偏置电压VP的关系曲线所述第一类相关积分系数CIDP的计算公式为：其中，T为积分时间，ωI和ωQ分别为所述第一扰动信号和所述第二扰动信号的角频率；(23)根据所述关系曲线获得母调制器MZMP的特征电压的粗略值；其中，母调制器MZMP的第一线性偏置电压的粗略值VP(π/2)0为所述关系曲线上距离0V电压最近的负斜率零点的电压值，母调制器MZMP的第二线性偏置电压的粗略值VP(-π/2)0为所述关系曲线上距电压VP(π/2)0最近的正斜率零点的电压值，母调制器MZMP的半波电压的粗略值VπP0为母调制器MZMP的第一线性偏置电压的粗略值VP(π/2)0和第二线性偏置电压的粗略值VP(-π/2)0之差；(24)设置所述偏置电压VP为VP(π/2)0并保持不变，设置所述偏置电压VQ为0V并保持不变；(25)改变所述偏置电压VI的取值，采集对应的光IQ调制器的输出信号并将其转换为对应的交流数字信号IAC，然后计算对应的第一类相关积分系数CIDI，由此绘制所述第一类相关积分系数CIDI与所述偏置电压VI的关系曲线所述第一类相关积分系数CIDI的计算公式为：(26)根据所述关系曲线获得子调制器MZMI的特征电压的粗略值；其中，子调制器MZMI的线性偏置电压的粗略值VI(π)0为所述关系曲线上距0V电压最近的正斜率零点的电压值，子调制器MZMI的零相移点电压的粗略值VI(0)0为所述关系曲线上距电压VI(π)0最近的负斜率零点的电压值，子调制器MZMI的半波电压的粗略值VπI0为子调制器MZMI的线性偏置电压的粗略值VI(π)0和零相移点电压的粗略值VI(0)0之差；(27)设置所述偏置电压VP为VP(π/2)0并保持不变，设置所述偏置电压VI为VI(π)0并保持不变；(28)改变所述偏置电压VQ的取值，采集对应的光IQ调制器的输出信号并将其转换为对应的交流数字信号IAC，然后计算对应的第一类相关积分系数CIDQ，由此绘制所述第一类相关积分系数CIDQ与所述偏置电压VQ的关系曲线所述第一类相关积分系数CIDQ的计算公式为：(29)根据所述关系曲线获得子调制器MZMQ的特征电压的粗略值；其中，子调制器MZMQ的线性偏置电压的粗略值VQ(π)0为所述关系曲线上距0V电压最近的正斜率零点的电压值，子调制器MZMQ的零相移点电压的粗略值VQ(0)0为所述关系曲线上距电压VQ(π)0最近的负斜率零点的电压值，子调制器MZMQ的半波电压的粗略值VπQ0为子调制器MZMQ的线性偏置电压的粗略值VQ(π)0和零相移点电压的粗略值VQ(0)0之差。3.如权利要求1所述的光IQ调制器任意偏置点控制方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：(31)设置所述偏置电压VI为VI(π)0并保持不变，设置所述偏置电压VQ为VQ(π)0并保持不变；其中，VI(π)0为子调制器MZMI的线性偏置电压的粗略值，VQ(π)0为子调制器MZMQ的线性偏置电压的粗略值；(32)以VP(π/2)0为所述偏置电压VP的初值，利用牛顿迭代法，重新寻找所述第一类相关积分系数CIDP和所述偏置电压VP的关系曲线的负斜率零点，从而得到母调制器MZMP的第一线性偏置电压的精确值VP(π/2)；以VP(-π/2)0为所述偏置电压VP的初值，利用牛顿迭代法，得到所述第一类相关积分系数CIDP与所述偏置电压VP的关系曲线的正斜率零点，从而得到母调制器MZMP的第二线性偏置电压的精确值VP(-π/2)；其中，VP(π/2)0和VP(-π/2)0分别为母调制器MZMP的第一线性偏置电压和第二线性偏置电压的粗略值；(33)计算母调制器MZMP的半波电压的精确值VπP，其计算公式为：VπP＝VP(π/2)-VP(-π/2)；然后计算母调制器MZMP的相干相消点电压的精确值VP(π)，其计算公式为：VP(π)＝VP(π/2)+VπP/2；(34)将子调制器MZMI和子调制器MZMQ的特征电压的粗略值分别作为对应的特征电压的精确值，从而满足：VI(π)＝VI(π)0、VI(0)＝VI(0)0、VπI＝VπI0、VQ(π)＝VQ(π)0、VQ(0)＝VQ(0)0以及VπQ＝VπQ0；其中，VI(π)为子调制器MZMI的线性偏置电压的精确值，VI(0)0和VI(0)分别为子调制器MZMI的零相移点电压的粗略值和精确值，VπI0和VπI分别为子调制器MZMI的半波电压的粗略值和精确值，VQ(π)为子调制器MZMQ的线性偏置电压的粗略值，VQ(0)0和VQ(π)分别为子调制器MZMQ的零相移点电压的粗略值和精确值，VπQ0和VπQ分别为子调制器MZMQ的半波电压的粗略值和精确值...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓磊，李晓雷，程孟凡，唐明，付松年，刘德明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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