一种微环调制器最佳调制点搜寻系统及其反馈控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种硅基微环的最佳调制点搜寻系统及其反馈控制装置

【技术实现步骤摘要】
一种微环调制器最佳调制点搜寻系统及其反馈控制装置


[0001]本专利技术属于调制器检测和控制领域，涉及一种微环调制器最佳调制点搜寻系统及其反馈控制装置
。

技术介绍

[0002]随着现代信息技术快速发展，数据通信的流量和带宽亟需得到提高
。
传统的电子技术受到电互连物理层面限制，在功耗
、
延时
、
散热和带宽等方面均无法满足高通量数据交换的应用要求
。
光互连技术的出现突破了电传输的性能瓶颈，但是由于硅基对于温度改变的高敏感性，使得在一个高度集成的大规模光子器件系统中，相邻器件的一个瞬态热负载或者周围环境温度的缓慢升高都可能导致器件工作状态的改变
。
[0003]微环调制器是硅光子学中实现在光域产生超高频
RF
信号的重要器件
。
它同样易受温度影响导致器件特性改变，使得
RF
信号调制效果恶化
。
幸运的是，我们可以通过反馈控制的方式控制微环器件的温度，锁定微环的调制工作位置，使其满足使用要求
。
不过在光链路中，激光器源输出波动以及链路插入损耗变化均会导致监测点平均光功率波动，从而导致反馈控制的锁定点同样不稳定
。
[0004]另一方面，如何确立微环调制器的最佳调制点在相关研究领域中并无统一标准
。
现有技术大部分以光调制幅值最大处作为最佳调制点，另还有取微环传输曲线斜率最大处或是依据线性度指标
——/>级别分离不匹配率确立等等
。
影响微环调制器最终调制效果的因素包括光调制幅值，传输曲线为洛伦兹线型带来的静态非线性失真
、
动态响应带来的动态非线性失真
。
现有技术基本只考虑其中的某一方面因素，并无综合考虑所有影响
。
因此，找到一个衡量标准能综合考量多个因素，并依据其建立一个可搜寻得最佳调制点的模型对于微环调制器的反馈控制系统来说十分关键
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术缺陷，本专利技术提供一种微环调制器最佳调制点搜寻系统及其反馈控制装置
。
所述的最佳调制点搜寻系统创新性地使用误码率作为衡量标准，结合微环调制器实测静态传输曲线，综合考量多个影响调制效果的因素，确立反馈控制系统需锁定的最佳调制点
。
另外，进一步结合设计的外部反馈控制装置，实现对最佳调制点的锁定
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术首先提供了一种硅基微环的最佳调制点搜寻系统，其包括：
[0008]伪随机序列生成模块，用于生成发射端调制信号的数字码流；
[0009]信号重映射模块，用于把伪随机序列生成模块生成的数字码流的二阶信号重映射为
PAM4
四阶信号
[0010]静态传输曲线导入模块，用于将微环调制器各阶调制电压下的静态传输曲线导入搜寻系统并进行曲线拟合；
[0011]信号调制模块，用于将重映射后的符号序列依据拟合后的静态传输曲线调制为功
率信号流；
[0012]噪声引入模块，用于向信号调制模块调制后的功率信号流中引入高斯白噪声，干扰信号传输；
[0013]接收带宽限制模块，包含数字滤波器，用于限制接收端带宽；
[0014]误码判决模块，用于接收端接收并判决接收带宽限制模块输出的信号，得到最终误码率结果；
[0015]所述微环调制器最佳调制点搜寻系统扫描搜寻区域内的光载波工作波长，在各工作波长下依次经由上述模块；扫描得到与波长相关的误码率特性曲线，搜寻得到的误码率最小处即为最佳调制点
。
[0016]本专利技术还提供了一种基于所述搜寻系统的反馈控制装置，其包括：
[0017]两个光电二极管
PD
，两个光电二极管分别设置在微环调制器的输入端和输出端，分别用于提取微环调制器在传输曲线平带和调制点处光功率信息；其中，输入端提取得的光功率信息进入通道1，输出端提取得的光功率信息进入通道2；两处光功率之比可用于确定当前调制点位置，且比值免疫光功率波动；
[0018]数字电位计
DP
，用于把光电二极管
PD
输出的电流形式的监测信号转为电压形式；用于设置反馈电路锁定的工作波长位置；
[0019]电压比较器
VC
，用于采样两路通道的监测信号，当通道1电压大于通道2电压时，电压比较器输出的增量变化信息为1；当通道1电压小于通道2电压时，电压比较器输出的增量变化信息为0；
[0020]微控制器
MCU
，用于控制数字电位计的增益倍数，控制电源输出模块的输出电压；
[0021]电压输出模块，根据微控制器输出的调控信号，输出稳定的驱动电压信号施加于集成在微环调制器内的热电极上
。
[0022]作为本专利技术的优选方案，所述微控制器接收到电压比较器输出的增量变化信息后，相应地增加或减小反馈调控信号，并以数字信号形式输出至电压输出模块；
[0023]微控制器接收来自搜寻系统的最佳调制点搜寻结果，最佳调制点位置可用微环调制器在传输曲线平带和最佳调制点处光功率之比进行描述；微控制器将两个通道上数字电位计阻值之比
R2/R1设置为前述的光功率之比，同时输出时钟信号至电压比较器进行采样；电压输出模块根据微控制器输出的调控信号，输出稳定的驱动电压信号施加于集成在微环调制器内的热电极上，所述热电极用于调谐微环调制器的调制点位置
。
[0024]作为本专利技术的优选方案，所述的比较器采用时控比较器，时钟信号由微控制器输出，时钟频率与采样速率相关；所述的微控制器为单片机或用
FPGA
实现；所述的电压输出模块包含一个数模转换器
DAC
，
DAC
输出电压经过整流和放大电路后输出
。
[0025]与现有技术相比，本专利技术所述搜寻系统相较以往研究方案，最佳调制点搜寻结果会随实测微环
、
偏置电压
、
调制幅值和数据传输速率变化而进行调整，是具备更强适应性的个性化考量方案
。
除此之外，系统搜寻结果可结合反馈控制装置实现在最佳调制点的锁定
。
所述的反馈控制装置可抵抗由激光器源输出波动以及链路插入损耗变化带来的光功率波动，提高反馈控制的稳定性
。
整体系统及装置独立于微环调制器以外，可以做成电芯片，与光芯片共封装，实时监测调整微环调制器的工作位置
。
附图说明
[0026]图1是本专利技术硅基微环的最佳调制点搜寻系统的原理框图
。
[0027]图2是搜寻模型中接收带宽限制模块具体流程图
。
[0028]图3是本专利技术整体反馈控制装置的原理框图和测试框图
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微环调制器最佳调制点搜寻系统，其特征在于包括：伪随机序列生成模块，用于生成发射端调制信号的数字码流；信号重映射模块，用于把伪随机序列生成模块生成的数字码流的二阶信号重映射为
PAM4
四阶信号静态传输曲线导入模块，用于将微环调制器各阶调制电压下的静态传输曲线导入搜寻系统并进行曲线拟合；信号调制模块，用于将重映射后的符号序列依据拟合后的静态传输曲线调制为功率信号流；噪声引入模块，用于向信号调制模块调制后的功率信号流中引入高斯白噪声，干扰信号传输；接收带宽限制模块，包含数字滤波器，用于限制接收端带宽；误码判决模块，用于接收端接收并判决接收带宽限制模块输出的信号，得到最终误码率结果；所述微环调制器最佳调制点搜寻系统扫描搜寻区域内的光载波工作波长，在各工作波长下依次经由上述模块；扫描得到与波长相关的误码率特性曲线，搜寻得到的误码率最小处即为最佳调制点
。2.
根据权利要求1所述的微环调制器最佳调制点搜寻系统，其特征在于，所述的伪随机序列生成模块生成的数字码流的码型为伪随机比特序列
(PRBS)
；
。
数字码流的序列长度需进行先验测试确认，具体测试流程为：随机设置序列长度，在该序列长度下重复生成多个
PRBS
，将每次生成结果通过所述微环调制器最佳调制点搜寻系统进行单次误码率计算，其中，所述搜寻系统的所有参数均不变；误码率计算结果间进行比对，若测试结果偏差在
1e
‑3量级以内则该序列长度满足要求，可作为数字码流的序列长度
。3.
根据权利要求1所述的微环调制器最佳调制点搜寻系统，其特征在于，所述硅基微环选择
PAM4
调制方式，
PAM4
采用四个不同的信号电平来进行信号传输，四个信号电平分别表征
0、1、2、3
四个
PAM4
符号，每个符号包含
2bit
的数字码流逻辑信息，因此需对伪随机序列生成层生成的数字码流进行重映射；数字码流以
2bit
为一组进行分配，共存在四种
2bit
分配情况：
00、01、10、11
；
2bit
配对与
PAM4
符号的对应关系为
00
‑
0、01
‑
1、10
‑
2、11
‑3，信号重映射模块中，配对序列依据所述对应关系完成重映射得到符号序列
。4.
根据权利要求1所述的微环调制器最佳调制点搜寻系统，其特征在于，所述静态传输曲线导入模块导入的静态传输曲线为硅基微环实测结果，共需导入四条静态传输曲线，分别为在实际调制过程中四阶电压下工作的微环静态传输曲线；四条微环静态传输曲线导入后各自进行拟合平滑化，得到四条拟合后的静态传输曲线，拟合曲线类型为洛伦兹线型
。5.
根据权利要求1所述的微环调制器最佳调制点搜寻系统，其特征在于，所述信号调制模块的输入参数为重映射后的
PAM4
信号流和拟合后的四条静态传输曲线，在该模块中，搜寻系统确立该次误码率计算的调制点，并完成将
PAM4
信号转换为静态传输曲线在该点处对应的功率大小，模拟调制过程，最终输出结果为调制后的功率信号流...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈思汉，余辉，张强，樊靖阳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：