一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统及方法，属于光电芯片设计领域。系统包括驱动器、电压/电流转换模块、第一开关电容积分器、光学调制器、光电转换模块、第二开关电容积分器、解算器、控制单元和执行器。第一开关电容积分器根据电流格式的调制数据产生代表调制数据统计分布的电压信号，第二开关电容积分器根据检测到的光学调制器的光学参数转换得到的电流信号产生包含光学调制器光学参数变化、调制数据统计分布的电压信号，两者计算出控制信号，从而通过执行器实现对光学调制器光学参数的调谐。本发明专利技术克服了传统方法中存在的需要特殊数据序列、功耗大、芯片面积大的问题。积大的问题。积大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统及方法


[0001]本专利技术属于光电芯片设计领域，更具体地，涉及一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统及方法。

技术介绍

[0002]光学调制器具有高传输速率、低能量损耗以及易于大规模集成等诸多优点，在数据中心、无线通信等领域具有广泛的应用。为了防止光学调制器的光学参数由于温度变化、制造工艺偏差以及输入激光变化等影响而发生改变，通常会引入控制系统对其光学参数进行检测及锁定。对于脉冲幅度调制格式，光学调制器的光学参数同时会随着调制数据而发生高频变化，通常会引入预处理或者数据检测系统配合参数控制系统对其调制性能进行控制及优化。
[0003]比如，环型调制器(RM)的谐振波长易受到温度变化、制造工艺偏差以及输入激光变化的影响而发生偏移，导致其调制性能的恶化。美国专利US10651933B1公开了一种利用光电二极管、控制单元以及热调器的闭环反馈控制系统，这种控制系统通过光电二极管实现对环形调制器下载端口处光强的检测，其中通过插入测试数据的方式实现对调制数据的预处理，然后通过控制单元根据光电二极管输出的光电流产生控制信号，最后通过热调器控制环形调制器。中国专利技术专利CN2017110298491也公开了一种对调制数据进行预编码的预处理技术，从而配合闭环反馈控制系统实现对环形调制器谐振波长的控制与锁定。在这两种用于环形调制器的闭环反馈控制系统中，由于均需要对高速调制数据进行预处理而产生特定的调制数据序列，导致预处理模块的工作频率需要与调制数据速率相匹配，因此会降低有效的调制数据速率，不能很好的满足高带宽、低功耗和随机数据序列的数据传输需求。
[0004]此外，通过检测调制数据序列的方式可以在传输随机数据序列的同时实现对光学调制器的光学参数的闭环反馈控制，但是在已有的工作中检测高速调制数据序列通常需要高速检测模块，并且高速检测模块的工作速率通常受限于工艺节点，并且已有的高速调制数据检测方法中也需要特定的调制数据序列，因此也不能很好的满足实际数据传输过程中高带宽、低功耗以及随机数据序列的需求。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统及方法，旨在解决现有的基于预处理以及数据检测的光学调制器参数闭环锁定方法中存在的瓶颈的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统，包括驱动器、电压/电流转换模块、第一开关电容积分器、光学调制器、光电转换模块、第二开关电容积分器、解算器、控制单元和执行器，电压/电流转换模块的输出端与第一开关电容积分器相连，第一开关电容积分器用于根据电压/电流转换模块的输入端输入的调
制数据产生代表调制数据统计分布的电压信号；驱动器的输出端与光学调制器相连，光学调制器的输出端与光电转换模块的输入端相连，光电转换模块的输出端与第二开关电容积分器相连，第二开关电容积分器用于产生代表光学调制器光学参数变化、调制数据统计分布的电压信号；第一开关电容积分器以及第二开关电容积分器输出的电压信号传输至解算器，解算器的输出端与控制单元相连，控制单元的输出与执行器相连，控制单元用于通过预设控制得到控制信号，执行器用于根据控制信号实现对光学调制器光学参数的调谐。
[0007]进一步地，第一开关电容积分器与第二开关电容积分器通过控制开关的通断，在相同的积分区间内实现对输入电流信号的积分，最终输出积分得到的电压信号。
[0008]进一步地，该系统使用单路或多路开关电容积分器，实现对输入电流信号的积分，最终输出单个或多个电压信号。
[0009]进一步优选地，该系统使用光学调制器阵列，电压/电流转换模块的输出端与第一开关电容积分器相连，第一开关电容积分器用于根据电压/电流转换模块的输入端输入的多个调制数据产生代表调制数据统计分布的电压信号；驱动器阵列的输出端与光学调制器阵列相连，光学调制器阵列的输出端与光电转换模块阵列的输入端相连，光电转换模块阵列的输出端与第二开关电容积分器相连，第二开关电容积分器用于产生代表光学调制器阵列光学参数变化、调制数据统计分布的电压信号；第一开关电容积分器以及第二开关电容积分器输出的电压信号传输至解算器，解算器的输出端与控制单元相连，控制单元的输出与执行器阵列相连，控制单元用于通过预设控制得到控制信号，执行器阵列用于根据控制信号实现对光学调制器阵列光学参数的调谐。
[0010]按照本专利技术的另一方面，提供了一种基于积分前端的光学调制器参数控制方法，包括以下步骤：
[0011]将电压格式的调制数据转换为电流格式，输入给第一开关电容积分器，第一开关电容积分器根据电流格式的调制数据产生代表调制数据统计分布的电压信号；
[0012]受加载了调制数据的驱动器驱动的光学调制器的光学参数随调制数据而改变，检测光学调制器的光学参数并转换为电流信号，第二开关电容积分器根据转换得到的电流信号产生包含光学调制器光学参数变化、调制数据统计分布的电压信号；
[0013]根据第一开关电容积分器以及第二开关电容积分器输出的电压信号计算出与调制数据序列无关且仅与光学调制器的光学参数相关的数字信号，通过预设控制得到控制信号；
[0014]执行器根据控制信号实现对光学调制器光学参数的调谐。
[0015]其中，将电压格式的调制数据转换为电流格式通过电压控制开关实现。
[0016]通过本专利技术所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
[0017]1、本专利技术所提出的基于积分前端的光学调制器参数控制系统与方法能够通过第一开关电容积分器和电压/电流转换模块得到调制数据的统计分布，并结合第二开关电容积分器和光电转换模块得到的包含光学调制器光学参数变化、数据统计分布的电压信号，计算出与光学调制器光学参数变化相关且与数据序列无关的数字信号，从而克服传统方法中存在的需要特殊数据序列的问题。
[0018]2、本专利技术所提出的基于积分前端的光学调制器参数闭环反馈控制系统与方法中包括的电压/电流转换模块、第一开关电容积分器、光学调制器、光电转换模块、第二开关电
容积分器、解算器、控制单元和执行器均处于低速工作状态，从而克服传统方法中存在的功耗大的问题。
[0019]3、本专利技术所提出的基于积分前端的光学调制器参数控制系统与方法能够通过复用核心控制模块来实现光学调制器阵列的有效控制，从而克服传统方法存在的芯片面积大的问题。
附图说明
[0020]图1是基于积分前端的光学调制器参数闭环反馈控制方法的原理图；
[0021]图2是沿图1中所述电压/电流转换模块的原理图；
[0022]图3(a)是沿图1中所述开关电容积分器的单路实现方式原理图；
[0023]图3(b)是沿图1中所述开关电容积分器的双路实现方式原理图；
[0024]图4是基于单路开关电容积分器且检测直通/下载端口的环形调制器的谐振波长闭环锁定原理图；
[0025]图5是基于双路开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统，其特征在于，包括驱动器、电压/电流转换模块、第一开关电容积分器、光学调制器、光电转换模块、第二开关电容积分器、解算器、控制单元和执行器，所述电压/电流转换模块的输出端与所述第一开关电容积分器相连，第一开关电容积分器用于根据电压/电流转换模块的输入端输入的调制数据产生代表调制数据统计分布的电压信号；所述驱动器的输出端与所述光学调制器相连，所述光学调制器的输出端与所述光电转换模块的输入端相连，所述光电转换模块的输出端与所述第二开关电容积分器相连，第二开关电容积分器用于产生代表光学调制器光学参数变化、调制数据统计分布的电压信号；第一开关电容积分器以及第二开关电容积分器输出的电压信号传输至所述解算器，解算器的输出端与所述控制单元相连，控制单元的输出与所述执行器相连，执行器用于根据控制单元输出的控制信号实现对光学调制器光学参数的调谐。2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述第一开关电容积分器与第二开关电容积分器通过控制开关的通断，在相同的积分区间内实现对输入电流信号的积分，最终输出积分得到的电压信号。3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，该系统使用单路或多路开关电容积分器，实现对输入电流信号的积分，最终输出单个或多个电压信号。4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，该系统使用光学调制器阵列，所述电压/电流转换模块的输出端与所述第一开关电容积分器相连，第一开关电容积分器用于根据电压/电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭旻，明达，汪志城，汪宇航，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：