本實用新型涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種馬赫曾德爾強度調(diào)制器 (MZM)的直流偏置工作點控制回路。

背景技術(shù)：

鈮酸鋰馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)是光通信鏈路中常用的光外調(diào)制器，主要用于滿足長距離高速光傳輸?shù)男枨蟆ZM的傳輸函數(shù)近似余弦曲線，因此是非線性的，這種非線性是限制模擬電信號無雜散動態(tài)指標(biāo)的主要因素之一。通常把MZM的直流偏置工作點設(shè)置在對應(yīng)于該曲線的某個最佳工作電壓，當(dāng)調(diào)制電輸入信號以該偏置電壓點為中心變化時，被調(diào)制輸出的光信號將基本按照與調(diào)制電信號對應(yīng)的規(guī)律變化，從而實現(xiàn)信息的調(diào)制。由于溫度和外界電場等環(huán)境因素影響，MZM的傳輸函數(shù)曲線容易發(fā)生漂移。當(dāng)傳輸函數(shù)曲線產(chǎn)生漂移時，如果直流偏置電壓值還是保持不變，由于調(diào)制信號將不再是圍繞最佳工作點變化，最終影響調(diào)制信號的質(zhì)量。因此MZM需要專門的直流偏置控制回路以解決漂移問題，保證MZM的最佳工作點鎖定。

目前常用的直流偏置工作點穩(wěn)定方案是采用反饋控制，已有的多種反饋控制方式基本上都只應(yīng)用于高速數(shù)字信號(如QPSK)光外調(diào)制鏈路，用光探測器恢復(fù)出電信號后，通過監(jiān)測二次諧波或基波信號幅度的變化，把直流偏置工作點鎖定于MZM的傳輸函數(shù)曲線的4個特殊點上(如正交點、最低點或最高點)，以獲得較低的數(shù)字信號誤碼率，但這種方法并不合適于長距離寬帶模擬光傳輸系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)的直流偏置工作點控制回路，監(jiān)測MZM最佳工作電壓的偏移導(dǎo)致的三階交調(diào)抑制值變化，然后采用反饋電路控制MZM的直流偏置電壓的改變，從而鎖定馬赫曾德爾強度調(diào)制器于最佳工作點。該電路抑制馬赫曾德爾強度調(diào)制器的非線性導(dǎo)致的三階交調(diào)失真，適用于長距離寬帶模擬光傳輸系統(tǒng)中，以獲取最佳的模擬電信號無雜散動態(tài)范圍。

本實用新型提供的一種馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)的直流偏置工作點控制回路，包括100km～500km的長光纖連接的光發(fā)射端和光接收端，在光發(fā)射端，激光器的輸出連接到馬赫曾德爾強度調(diào)制器的光輸入端口，頻率為FIN ＝300MHz～30GHz的調(diào)制電信號被輸入到馬赫曾德爾強度調(diào)制器的調(diào)制端口，在馬赫曾德爾強度調(diào)制器的偏置端口連接直流偏置電壓電路，馬赫曾德爾強度調(diào)制器的光輸出端口經(jīng)所述長光纖連接光接收端的光電探測器，光電轉(zhuǎn)換后恢復(fù)出電信號經(jīng)過高通濾波器，得到調(diào)制電信號被輸出。

由于馬赫曾德爾強度調(diào)制器的傳輸函數(shù)的非線性，在電光調(diào)制過程中將產(chǎn)生三階交調(diào)信號，其頻率分別為2F₁-F₂和2F₂-F₁。本回路的光發(fā)射端馬赫曾德爾強度調(diào)制器的偏置端口還連接頻率分別為F₁和F₂的第一參考電信號和第二參考電信號，F(xiàn)₁或F₂均低于調(diào)制電信號頻率FIN,且與電信號頻率FIN 差的絕對值均大于或等于100MHz。兩個參考電信號的頻率F₁和F₂不相等，F(xiàn)₁和F₂差的絕對值大于或等于1MHz。在光接收端，光探測器還連接反饋控制電路，反饋控制電路包括第一極窄帶濾波器和第二極窄帶濾波器，與之對應(yīng)的 2個模數(shù)變換器和2個對數(shù)放大器，以及比較器。光電轉(zhuǎn)換后恢復(fù)出電信號有小部分經(jīng)第一極窄帶濾波器和第二極窄帶濾波器分別得到頻率為F₁的第一參考電信號和頻率為2F₁-F₂的三階交調(diào)信號，各經(jīng)第一、第二模數(shù)變換器和第一、第二對數(shù)放大器后，接入比較器進行幅度比較，得到三階交調(diào)抑制值 IM3。比較器的輸出端連接電光轉(zhuǎn)換器，所得三階交調(diào)抑制值光信號經(jīng)另一根長光纖連接光發(fā)射端的光電轉(zhuǎn)換器，恢復(fù)三階交調(diào)抑制值電信號，接入直流偏置電壓電路，自動按當(dāng)前反饋的三階交調(diào)抑制值微調(diào)馬赫曾德爾強度調(diào)制器的直流偏置電壓，鎖定馬赫曾德爾強度調(diào)制器于最佳工作點。

所述反饋控制電路也可設(shè)置于光發(fā)射端，馬赫曾德爾強度調(diào)制器的光輸出端口連接光耦合器，光耦合器分光后大部分的光接入長光纖傳輸?shù)焦饨邮斩说墓馓綔y器，小部分光接入光電轉(zhuǎn)換器，恢復(fù)的電信號接入反饋控制電路，反饋控制電路輸出的三階交調(diào)抑制值直接接入直流偏置電壓電路。

所述光耦合器的分光比為(90～99)/(10～1)。

所述第一參考電信號的頻率F₁或第二參考電信號的頻率F₂與電信號頻率FIN差的絕對值大于或等于100MHz。

第一參考電信號的頻率F₁和三階交調(diào)信號頻率2F₁-F₂的差大于或等于 1MHz，選用的極窄帶濾波器為3dB頻寬小于或等于1kHz的極窄帶濾波器，以有效地得到第一參考電信號F₁和三階交調(diào)信號2F₁-F₂。

選擇適當(dāng)?shù)膮⒖茧娦盘栴l率F₁＝10～12MHz和F₂＝11～13MHz，以降低極窄帶濾波器的設(shè)計難度和成本。

所述2個對數(shù)放大器和比較器選擇并行運算速度優(yōu)于或等于10G次乘法累加的可編程器件，以便將IM3值的變化實時地反饋回光發(fā)射端。

所述直流偏置電壓電路為數(shù)字可調(diào)式參考電壓源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型一種馬赫曾德爾強度調(diào)制器的直流偏置工作點控制回路的優(yōu)點為：1、當(dāng)馬赫曾德爾強度調(diào)制器的傳輸函數(shù)曲線受環(huán)境等因素影響產(chǎn)生漂移時，將影響到三階交調(diào)抑制值。本實用新型反饋控制電路計算的三階交調(diào)抑制值反映了光傳輸系統(tǒng)中全部元器件的非線性，除影響最大的馬赫曾德爾強度調(diào)制器的非線性之外，還有光纖線路及光探測等部份的非線性，本實用新型方案所得到的三階交調(diào)抑制值自動修正馬赫曾德爾強度調(diào)制器的直流偏置電壓，鎖定其最佳工作點，有效補償整個遠距離光傳輸系統(tǒng)的傳輸函數(shù)的漂移，有利于長距離寬帶模擬信號光傳輸；采用本實用新型的100km距離的光傳輸系統(tǒng)接收寬帶模擬信號無雜散動態(tài)范圍可達90dB～ 100dB；2、本回路設(shè)計使用常規(guī)元器件，制作簡單成本低，適合于推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本馬赫曾德爾強度調(diào)制器的直流偏置工作點控制回路實施例1結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本馬赫曾德爾強度調(diào)制器的直流偏置工作點控制回路實施例2結(jié)構(gòu)框圖。

圖標(biāo)代碼為：

1、激光器(LD)，2、馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)，3、光電探測器(PD)， 4、高通濾波器(HPF)，5、第一對數(shù)放大器(LOG AMP)，6、第一極窄帶濾波器(BPF)，7、第一模數(shù)變換器(ADC)，8、第二極窄帶濾波器(bpf)，9、第二模數(shù)變換器(adc)，10、第二對數(shù)放大器(log amp)，11、電光轉(zhuǎn)換器(E/O)， 12、光電轉(zhuǎn)換器(O/E)，13、直流偏置電壓電路(VREF)。

括號內(nèi)為圖內(nèi)所用的部件代碼。

具體實施方式

實施例1

本馬赫曾德爾強度調(diào)制器的直流偏置工作點控制回路實施例1如圖1所示，在光發(fā)射端，激光器(LD)1的尾纖連接到馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM) 2的光輸入端口，用電纜將頻率為FIN＝500MHz的調(diào)制電信號輸入到馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)2的調(diào)制端口，在馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)2 的偏置端口連接直流偏置電壓電路(VREF)13，還連接頻率分別為F₁＝10MHz 和F₂＝11MHz的第一參考電信號和第二參考電信號。馬赫曾德爾強度調(diào)制器 (MZM)2的光輸出端口經(jīng)100km的長光纖連接光接收端的光電探測器(PD) 3。

光接收端的光電探測器(PD)3光電轉(zhuǎn)換后恢復(fù)出電信號分為兩路，直通通路接入高通濾波器(HPF)4，得到頻率FIN的調(diào)制電信號被輸出。光探測器(PD)的反饋通路連接反饋控制電路，反饋控制電路包括3dB頻寬均為 1kHz的第一極窄帶濾波器(BPF)6和第二極窄帶濾波器(bpf)8，與之對應(yīng)的第一、第二模數(shù)變換器(ADC、adc)7、9和第一、第二對數(shù)放大器(LOGAMP、 logamp)5、10，以及比較器。光電轉(zhuǎn)換后恢復(fù)出電信號經(jīng)第一極窄帶濾波器 (BPF)6和第二極窄帶濾波器(bpf)8分別得到頻率為F₁的第一參考電信號和頻率為2F₁-F₂的三階交調(diào)信號，各經(jīng)第一模數(shù)變換器7、第二模數(shù)變換器9和第一、第二對數(shù)放大器5、10后，接入比較器進行幅度比較，得到三階交調(diào)抑制值IM3。比較器的輸出端連接電光轉(zhuǎn)換器(E/O)11，所得三階交調(diào)抑制值光信號經(jīng)另一根長光纖連接光發(fā)射端的光電轉(zhuǎn)換器(O/E)12，恢復(fù)三階交調(diào)抑制值電信號，接入直流偏置電壓電路(VREF)13，自動按當(dāng)前反饋的三階交調(diào)抑制值微調(diào)馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)2的直流偏置電壓，鎖定馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)2于最佳工作點。

實驗表明，本例的光發(fā)射端發(fā)送的調(diào)制電信號經(jīng)長距離光纖傳輸后，光接收端所得的寬帶模擬信號無雜散動態(tài)范圍可達90dB～100dB。

實施例2

本馬赫曾德爾強度調(diào)制器的直流偏置工作點控制回路實施例2如圖2所示，100km的光纖連接光發(fā)射端和光接收端，在光發(fā)射端，激光器1的輸出光信號被送到馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)2的光輸入端口，調(diào)制電信號FIN 被輸入到馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)2的調(diào)制端口，在馬赫曾德爾強度調(diào)制器(MZM)2的偏置端口連接直流偏置電壓電路(VREF)13，還連接頻率分別為F₁和F₂的第一參考電信號和第二參考電信號。馬赫曾德爾強度調(diào)制器 (MZM)2的光輸出端口連接光耦合器，本例光耦合器的分光比為9/1。光耦合器分光后90％的光接入長光纖傳輸?shù)焦饨邮斩说墓馓綔y器(3)，10％的光接入光電轉(zhuǎn)換器(O/E)12，恢復(fù)的電信號接入反饋控制電路，反饋控制電路與實施例1相同。反饋控制電路輸出的三階交調(diào)抑制值直接接入直流偏置電壓電路13。

光接收端的光電探測器(PD)3光電轉(zhuǎn)換后恢復(fù)出電信號接入高通濾波器(HPF)4，得到頻率FIN的調(diào)制電信號被輸出。

實驗表明，本例的光發(fā)射端發(fā)送的調(diào)制電信號經(jīng)長距離光纖傳輸后，光接收端所得的寬帶模擬信號無雜散動態(tài)范圍達90dB～100dB。

上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。