一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法及裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法及其裝置，包括將頻率f

Method and device for locking arbitrary working point of MZI external modulator

The invention discloses a locking method of an arbitrary working point of an external modulator of an MZI and a device thereof, including the frequency f

【技術實現步驟摘要】
一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法及裝置
本專利技術涉及一種MZI外調制器工作點的鎖定方法及裝置，特別涉及一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法及裝置，本專利技術屬于通信領域。
技術介紹
調制技術是將信號加載在載波上進行傳輸的一種技術，實現將低速電信號加載在高速電載波的功能器件是電調制器，而將電信號加載在光信號上進行傳輸的是電光調制器。電光調制器按照調制器結構可以分為兩類，一類是直接調制，另一類是外調制。直接調制一般是指將強度電信號直接用于驅動激光器，使激光器輸出光的強度信號；而外調制器則是讓激光器穩定輸出，對輸出端的光進行操作(電吸收，干涉相長抵消等)，得到包含有信號的光，實現將電信號加載在光載波上進行傳輸。馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)結構，由于其具有不錯的消光比，結構簡單，體積小，易于集成，在電光調制器(外調制器)領域得到了極為廣泛的應用。單個MZI光學結構將輸入光分成兩路，兩路光經一段距離的傳輸之后合波，發生干涉。通過外加電壓來改變MZI兩路傳輸光的相位差，可以改變輸出光的強度和相位。對于單MZI結構，讓其偏置在輸出光強最小的無光偏置點，再給兩臂加相反極性的偏壓，周期性改變兩臂偏壓的極性，可以得到光強度不變、相位相差180°的周期性光信號，形成光的二相位調制(BPSK)；讓其偏置在電光曲線斜率最大點，再給兩臂加相反極性的偏壓，周期性改變兩臂偏壓的極性，可以得到光強度開、關交替的周期性光信號，形成光的開關強度調制(OOK)。MZI結構既可以實現簡單的相位/強度調制格式，如BPSK、OOK，也能實現復雜的高階調制格式，例如PAM信號、QAM信號(需要并聯MZI結構)。對于單個MZI，運用最多最廣泛的調制格式是OOK和BPSK。調制器的偏置(bias)工作點往往需要閉環反饋控制，使調制器能長期穩定地工作在最佳工作態。對于電光響應線性度較好的材料做成的MZI外調制器(例如LN調制器)，一般地有如下規律：OOK工作態時，bias要置于電光響應曲線斜率最大的點(quad點)，BPSK工作態時，bias要置于電光響應曲線最低點(min點)。由于這些點在電光曲線的特殊位置，使得對bias的實時控制算法變得比較容易，目前業內有很多方案，對MZI工作點進行控制，主要實現將bias鎖定在4個特殊點：max點，min點，quad點(2個)。對于鎖定4個特殊工作點(max點，min點，quad點2個)，業界已經有很多種技術方案。比較普遍的一種方案是：在bias電壓上加上方波擾動，監控光功率反饋方波波形。min點的鎖定方法：當反饋方波與擾動同向時，減小bias，當反饋方波與擾動反向時，增加bias，直到反饋方波的幅度最小(理論上接近于0)，此時bias鎖定在min工作點，min工作點下的bias擾動方波7的反饋方波形為min工作點的反饋方波10；max點的鎖定方法：在bias電壓上加上方波擾動，監控光功率反饋方波波形，當反饋方波與擾動同向時，增加bias，當反饋方波與擾動反向時，減小bias，直到反饋方波的幅度最小(理論上接近于0)，此時bias鎖定在max工作點，max工作點的bias擾動方波9的反饋方波形為max工作點的反饋方波12；quad點的鎖定方法：當反饋方波幅度最大，且與擾動方波同向，此時bias處在quad2工作點，當反饋方波幅度最大，且與擾動方波反向，此時bias處在quad1工作點，quad工作點下的bias擾動方波8的反饋方波形為quad2工作點的反饋方波11；然而，對于有些材料和結構制作的MZI，其電光響應曲線的線性度不是很好，使得調制器的工作點，不是上述4個特殊點，這樣的調制器的自動偏壓控制就顯得比較困難。
技術實現思路
專利技術了一種MZI外調制器工作點的鎖定方法及其裝置，能實現調制器電光曲線上任意工作點的鎖定。本專利技術的技術方案是：一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法，包括如下步驟：步驟1、初始化使MZI外調制器處在最佳工作狀態；步驟2、給MZI外調制器偏置電壓上疊加頻率f1的方波串擾，讀取反饋方波的幅度A0和相位；步驟3、將頻率f2的方波串擾和頻率f1的方波串擾通過加法器相加后疊加在MZI外調制器上，產生包含f1和f2頻率分量的總反饋方波，其中頻率f2遠小于頻率f1；步驟4、在總反饋方波中提取頻率f1的方波串擾導致光功率變化的波形作為一階反饋方波，提取一階反饋方波的幅值，頻率f2的方波串擾處在高電平時，一階反饋方波幅值為Ah1，頻率f2的方波串擾處在低電平時，一階反饋方波幅值為Al1，計算獲得一階反饋方波平均幅值A1＝(Ah1+Al1)/2；比較一階反饋方波和f1串擾方波相位的同/反向關系，提取一階反饋方波的相位；將一階反饋方波幅度隨時間變化的波形做為二階反饋方波提取出來，比較二階反饋方波和頻率f2的方波串擾的同/反相關系的相位，提取二階反饋方波的相位；步驟5、在一個電壓周期內遍歷施加于MZI外調制器的偏置電壓，當一階反饋方波的平均幅值A1與A0相同且相位相同時，記錄該電壓值對應的一組可能的工作點類型；然后通過監控二階反饋方波的相位方向確定另一組可能的工作點類型；通過這兩組可能的工作點類型的交集確定滿足符合所述電壓值和相位方向條件的共同工作點，鎖定該工作點。所述二階反饋方波相位的提取方法為：比較二階反饋方波和頻率f2的方波串擾的同/反相關系；頻率f2的方波串擾處在高電平時，二階反饋方波電平為Ah2；頻率f2的方波串擾處在低電平時，二階反饋方波電平為Al2；當Ah2大于Al2時，二階反饋方波的相位為同向，當Ah2小于Al2時，二階反饋方波的相位為反向。所述初始化過程為：給MZI外調制器施加射頻信號驅動，輔助采樣示波器觀察波形眼圖進行判斷工作態，手調偏置電壓直至達到最佳工作態。所述步驟2中方波串擾速率不超過對MZI外調制器輸出光進行監控設置的背光探測器的帶寬范圍，串擾幅度不超過MZI外調制器偏置半波電壓的10％。所述步驟2中采用f1＝1KHz，幅度10mV的方波串擾。步驟4中提取的一階反饋方波的幅度、相位和二階反饋方波的相位，步驟5進行偏置電壓的反饋調節，實時鎖定工作點。所述步驟5在電壓周期為0.54V～1.125V內遍歷偏置電壓。一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法的裝置，包括控制單元、背光探測器，控制單元執行如下過程：初始化，使調制器處在最佳工作狀態；給調制器偏置電壓上疊加頻率f1的方波串擾，讀取反饋方波幅度A0和相位；將頻率f2的方波串擾和頻率f1的方波串擾通過加法器相加后疊加在MZI外調制器上，產生包含f1和f2的頻率分量的總反饋方波；在總反饋方波中提取頻率f1的方波串擾導致光功率變化的波形作為一階反饋方波，提取一階反饋方波的幅值，頻率f2的方波串擾處在高電平時，一階反饋方波幅值為Ah1，頻率f2的方波串擾處在低電平時，一階反饋方波幅值為Al1，計算獲得一階反饋方波平均幅值A1＝(Ah1+Al1)/2；比較一階反饋方波和頻率f1的方波串擾的同/反向相位關系，提取一階反饋方波的相位；將一階反饋方波幅度隨時間變化的波形做為二階反饋方波提取出來，比較二階反饋方波和頻率f2的方波串擾的同/反相關系的相位，提取二階反饋方波的相位；遍歷施加于MZI外調制器的偏置電壓，當一階反饋方波的平均幅值A1與本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟1、初始化使MZI外調制器處在最佳工作狀態；步驟2、給MZI外調制器偏置電壓上疊加頻率f

【技術特征摘要】
1.一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟1、初始化使MZI外調制器處在最佳工作狀態；步驟2、給MZI外調制器偏置電壓上疊加頻率f1的方波串擾，讀取反饋方波的幅度A0和相位；步驟3、將頻率f2的方波串擾和頻率f1的方波串擾通過加法器相加后疊加在MZI外調制器上，產生包含f1和f2頻率分量的總反饋方波，其中頻率f2遠小于頻率f1；步驟4、在總反饋方波中提取頻率f1的方波串擾導致光功率變化的波形作為一階反饋方波，提取一階反饋方波的幅值，頻率f2的方波串擾處在高電平時，一階反饋方波幅值為Ah1，頻率f2的方波串擾處在低電平時，一階反饋方波幅值為Al1，計算獲得一階反饋方波平均幅值A1＝(Ah1+Al1)/2；比較一階反饋方波和f1串擾方波相位的同/反向關系，提取一階反饋方波的相位；將一階反饋方波幅度隨時間變化的波形做為二階反饋方波提取出來，比較二階反饋方波和頻率f2的方波串擾的同/反相關系的相位，提取二階反饋方波的相位；步驟5、在一個電壓周期內遍歷施加于MZI外調制器的偏置電壓，當一階反饋方波的平均幅值A1與A0相同且相位相同時，記錄該電壓值對應的一組可能的工作點類型；然后通過監控二階反饋方波的相位方向確定另一組可能的工作點類型；通過這兩組可能的工作點類型的交集確定滿足符合所述電壓值和相位方向條件的共同工作點，鎖定該工作點。2.根據權利要求1所述一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法，其特征在于：所述二階反饋方波相位的提取方法為：比較二階反饋方波和頻率f2的方波串擾的同/反相關系；頻率f2的方波串擾處在高電平時，二階反饋方波電平為Ah2；頻率f2的方波串擾處在低電平時，二階反饋方波電平為Al2；當Ah2大于Al2時，二階反饋方波的相位為同向，當Ah2小于Al2時，二階反饋方波的相位為反向。3.根據權利要求1所述一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法，其特征在于：所述初始化過程為：給MZI外調制器施加射頻信號驅動，輔助采樣示波器觀察波形眼圖進行判斷工作態，手調偏置電壓直至達到最佳工作態。4.根據權利要求1所述一種MZI外調制器任意工作點的鎖定方法，其特征在于：所述步驟2中方波串擾速率不超過對MZI外調制器輸出光進行監控設置的背光探測器的帶寬范圍，串擾幅度不超過MZI外調制器偏置半波電壓的10％。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃釗，張博，胡毅，馬衛東，
申請(專利權)人：武漢光迅科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北,42