一种电光调制器工作点自动偏压控制的装置及方法制造方法及图纸

本申请公开了一种电光调制器工作点自动偏压控制的装置及方法，由硬件控制MZM的工作点，即光电探测器探测MZM的输出光功率，由乘法器、滤波器和积分器对输出光功率和第一RC振荡器产生的第一振荡信号进行乘法、滤波、积分计算，将计算结果和第二RC振荡器产生的第二振荡信号输入加法器中进行加法计算，由微控制单元根据加法计算结果控制热电偶的加热程度，改变MZM的输出光功率。可见，该方法可以实现一旦MZM偏离工作点，微控制单元接收到斜率会发生变化，微控制单元会控制偏压变化，使斜率一直维持在最高点或最低点，维持工作点稳定。本发明专利技术通过硬件的方法实现MZM的自动偏压控制，可以节约一半以上的时间，提高工作点的控制速度。

【技术实现步骤摘要】
一种电光调制器工作点自动偏压控制的装置及方法
本申请涉及通信光传感
，尤其涉及一种电光调制器工作点自动偏压控制的装置及方法。
技术介绍
在基于硅光技术的光模块中，光信号的调制通过马赫-增德尔电光调制器(Mach-ZehnderModulator，MZM)实现。马赫-增德尔电光调制器(MZM)是将输入光分成两路相等的信号，分别进入调制器的两个光支路，这两个光支路采用的材料是电光性材料(或者随热度变化的材料)，其折射率随外部施加的电信号大小(或者是热度)而变化。由于光支路的折射率变化会导致信号相位的变化，当两个支路信号调制器输出端再次结合在一起时，合成的光信号将是一个大小变化的干涉信号，相当于把电信号的变化转换成了光信号的变化，实现了光强度的调制。使用时，需先将MZM稳定在工作点，即平均光功率点，在此基础上施加小信号来传递信息。马赫-增德尔电光调制器(MZM)由于其自身结构因素的制约，容易受到自身温度变化和外界环境的干扰，导致其工作点(平均光功率点)不稳定。因此，在使用过程中，需对工作点进行控制，以将其控制在稳定状态。传统方案中，一般通过软件控制实现MZM的稳定工作点控制，但是软件控制较慢，有超出通信协议中时间限制的风险。
技术实现思路
本申请提供了一种电光调制器工作点自动偏压控制的装置及方法，以解决现有的工作点控制方法控制速度较慢的问题。第一方面，本申请提供了一种电光调制器工作点自动偏压控制的装置，包括：光电探测器，用于探测MZM的输出光功率；第一RC振荡器，用于产生第一振荡信号；乘法器，所述乘法器的输入端分别与光电探测器和第一RC振荡器连接，所述乘法器用于获取输出光功率和第一振荡信号，进行相乘处理；滤波器，所述滤波器的输入端和所述乘法器的输出端连接，所述滤波器用于对所述乘法器的处理结果进行滤噪处理；积分器，所述积分器的输入端与所述滤波器的输出端连接，所述积分器用于对经过滤噪处理的结果进行积分处理；第二RC振荡器，用于产生第二振荡信号；加法器，所述加法器的输入端分别与所述第二RC振荡器和所述积分器的输出端连接，所述加法器用于获取所述第二振荡信号和所述积分处理后的结果，进行相加处理；微控制单元，所述微控制单元的输入端与加法器的输出端连接，所述微控制单元用于对相加处理后的结果进行处理；热电偶，所述热电偶的输入端与所述微控制单元的输出端连接，所述热电偶用于根据所述微控制单元的处理结果改变加热程度，以改变MZM的输出光功率。第二方面，本专利技术实施例提供的一种电光调制器工作点自动偏压控制的方法，包括以下步骤：获取由光电探测器探测MZM的输出光功率值和第一RC振荡器产生的第一振荡信号；根据所述输出光功率值和第一振荡信号，由乘法器进行相乘处理，得到输出光功率和时间的变化关系；利用积分器对所述输出光功率和时间的变化关系进行积分处理，得到斜率和直流偏压的关系；获取第二RC振荡器产生的第二振荡信号；根据所述第二振荡信号及所述斜率和直流偏压的关系，利用加法器进行相加处理，将处理结果发送至微控制单元；所述微控制单元根据相加处理后得到的结果调整MZM中热电偶的加热程度，以根据所述斜率和直流偏压的关系中斜率的变化，确定MZM的工作点。由以上技术方案可知，本专利技术实施例提供的一种电光调制器工作点自动偏压控制的装置及方法，由硬件控制MZM的工作点，即光电探测器探测MZM的输出光功率，由乘法器、滤波器和积分器对输出光功率和第一RC振荡器产生的第一振荡信号进行乘法、滤波、积分计算，将计算结果和第二RC振荡器产生的第二振荡信号输入加法器中进行加法计算，由微控制单元根据加法计算结果控制热电偶的加热程度，改变MZM的输出光功率。该装置和方法通过在MZM中输入微扰动信号，经过一系列计算确定出斜率和直流偏压的关系，进而根据斜率的变化，调节热电偶电压，使MZM的工作点恒定。本专利技术通过硬件的方法实现MZM的自动偏压控制，硬件计算比软件计算可以节约一半以上的时间，硬件实现工作点控制更加容易满足通信协议中对于寻找工作点的时间要求。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为光模块的结构示意图图2为本申请实施例提供的电光调制器工作点自动偏压控制的装置的硬件实现的电路原理；图3为本申请实施例提供的输出光功率和时间的变化关系示意图；图4为本申请实施例提供的斜率和直流偏压的关系示意图；图5为本申请实施例提供的电光调制器工作点自动偏压控制的方法流程图。具体实施方式光模块在光纤通信
中实现光电转换功能，光信号与电信号的相互转换是光模块的核心功能。图1为光模块的结构示意图。如图1所示，光模块包括盖板100、底座200，盖板100扣合在底座200上，形成光模块的壳体。壳体内设有电路板300、光接收次模块400和光发射次模块500。光接收次模块400和光发射次模块500均与电路板300电连接，光接收次模块400和光发射次模块500均设置在电路板300长度方向的一端边缘，在电路板300长度方向的另一端边缘设置有用于与光模块外部进行电通信的金手指700。光接收次模块400的一端与电路板300电连接，光波进入光接收次模块400，经光接收次模块400将光信号转换为电信号后，将电信号传输进电路板300，实现光信号到电信号的转换。光发射次模块500的一端与电路板300电连接，电路板300向光发射次模块500传输电信号，经光发射次模块500将电信号转换为光信号，实现电信号到光信号的转换。为实现光信号的调制，在电路板300上设置电光调制器10，电光调制器10的一端与金手指700连接，另一端与光发射次模块500连接。电光调制器10可以是硅光调制器，如马赫-增德尔电光调制器(MZM，Mach-ZehnderModulator)。电光调制器10可将输入光分成两路相等的信号，分别进入调制器的两个光支路。当两个光支路信号调制器输出端再次结合在一起时，合成的光信号将是一个强度大小变化的干涉信号，相当于把电信号的变化转换成了光信号的变化，实现光强度的调制。简而言之，电光调制器10通过控制其偏置电压，可以实现不同边带的调制。由于电光调制器10自身结构因素的制约，容易受到自身温度变化和外界环境的干扰，导致其工作点(平均光功率点)不稳定。因此，在使用过程中，本专利技术提出采用硬件的方式实现MZM工作点控制，可以实现较快的工作点控制。已知，光信号强弱与偏置电压成正弦关系，那么可以通过光信号强弱与偏置电压关系的斜率来判断光信号的最弱点(关光点)和平均光功率点(工作点)，关光点对应的斜率为0且随偏压增加斜率变大，工作点对应的斜率为最大值或最小值。因此，本实施例将一个微小正弦信号输入MZM作为扰动信号，然后对它的调制信号进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电光调制器工作点自动偏压控制的装置，应用于光模块，其特征在于，包括：/n光电探测器，用于探测MZM的输出光功率；/n第一RC振荡器，用于产生第一振荡信号；/n乘法器，所述乘法器的输入端分别与光电探测器和第一RC振荡器连接，所述乘法器用于获取输出光功率和第一振荡信号，进行相乘处理；/n滤波器，所述滤波器的输入端和所述乘法器的输出端连接，所述滤波器用于对所述乘法器的处理结果进行滤噪处理；/n积分器，所述积分器的输入端与所述滤波器的输出端连接，所述积分器用于对经过滤噪处理的结果进行积分处理；/n第二RC振荡器，用于产生第二振荡信号；/n加法器，所述加法器的输入端分别与所述第二RC振荡器和所述积分器的输出端连接，所述加法器用于获取所述第二振荡信号和所述积分处理后的结果，进行相加处理；/n微控制单元，所述微控制单元的输入端与加法器的输出端连接，所述微控制单元用于对相加处理后的结果进行处理；/n热电偶，所述热电偶的输入端与所述微控制单元的输出端连接，所述热电偶用于根据所述微控制单元的处理结果改变加热程度，以改变MZM的输出光功率。/n

【技术特征摘要】
1.一种电光调制器工作点自动偏压控制的装置，应用于光模块，其特征在于，包括：
光电探测器，用于探测MZM的输出光功率；
第一RC振荡器，用于产生第一振荡信号；
乘法器，所述乘法器的输入端分别与光电探测器和第一RC振荡器连接，所述乘法器用于获取输出光功率和第一振荡信号，进行相乘处理；
滤波器，所述滤波器的输入端和所述乘法器的输出端连接，所述滤波器用于对所述乘法器的处理结果进行滤噪处理；
积分器，所述积分器的输入端与所述滤波器的输出端连接，所述积分器用于对经过滤噪处理的结果进行积分处理；
第二RC振荡器，用于产生第二振荡信号；
加法器，所述加法器的输入端分别与所述第二RC振荡器和所述积分器的输出端连接，所述加法器用于获取所述第二振荡信号和所述积分处理后的结果，进行相加处理；
微控制单元，所述微控制单元的输入端与加法器的输出端连接，所述微控制单元用于对相加处理后的结果进行处理；
热电偶，所述热电偶的输入端与所述微控制单元的输出端连接，所述热电偶用于根据所述微控制单元的处理结果改变加热程度，以改变MZM的输出光功率。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：ADC转换器；
所述ADC转换器设置在所述加法器和所述微控制单元之间，所述ADC转换器用于将加法处理的结果进行转换，并发送至所述微控制单元。


3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：DAC转换器；
所述DAC转换器设置在所述微控制单元和所述热电偶之间，所述DAC转换器用于根据所述微控制单元的处理结果改变输出电压，以控制热电偶的加热程度。


4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一RC振荡器产生的第一振荡信号的频率为2f。


5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二RC振荡器产生的第二振荡信号的频率为f。


6.一种电光调制器工作点自动偏压控制的方法，应用于光模块，其特征在于，包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙祥勋，王华强，郑龙，杨思更，
申请(专利权)人：青岛海信宽带多媒体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37