Mz調(diào)制器任意點偏置控制裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光通信和光傳感技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種MZ調(diào)制器任意點偏置控 制裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈮酸鋰（LiNb03)馬赫-曾德爾（Mach-Zehnder，MZ)調(diào)制器是一種在光纖通信系 統(tǒng)、光纖傳感等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的光電器件。MZ調(diào)制器由兩個波導(dǎo)臂和兩個Y型分支構(gòu)成，通 過調(diào)節(jié)兩個波導(dǎo)臂上的電場使光束在兩個波導(dǎo)臂傳輸?shù)乃俣炔煌a(chǎn)生光程差，從而使兩 束光發(fā)生干涉，實現(xiàn)對光信號的調(diào)制。MZ調(diào)制器的傳輸特性曲線是一條類余弦函數(shù)曲線，一 般為周期性的。由于MZ調(diào)制器自身結(jié)構(gòu)的原因，如環(huán)境穩(wěn)定、機械振動等，傳輸特性曲線會 隨著時間發(fā)生改變，引起調(diào)制器工作點的漂移，導(dǎo)致調(diào)制器工作不穩(wěn)定，給實際應(yīng)用帶來很 大影響。因此，對MZ調(diào)制器的工作點進行偏置控制是十分必要的。
[0003] 現(xiàn)有的MZ調(diào)制器偏置控制方法主要分為兩類：（1)基于抖動信號的方法；（2)基 于功率檢測的方法。基于抖動信號的方法是在MZ調(diào)制器的輸入端加入一個低頻率的抖動 信號，檢測MZ調(diào)制器輸出信號中抖動信號的諧波信號作為反饋信號，由于需要利用抖動信 號的多次諧波信號作為反饋，因此結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，而且通常只能將MZ調(diào)制器偏置控制在四 個常用的工作點?；诠β蕶z測的方法使用MZ調(diào)制器輸入光功率，輸出光功率，或者兩者 的比值作為反饋信號，基于功率檢測的方法相對簡單，但是反饋信號與輸入光功率密切相 關(guān)，由于在實際應(yīng)用當(dāng)中，MZ調(diào)制器的輸入光功率信號會發(fā)生波動，因此會影響反饋信號， 無法實現(xiàn)MZ調(diào)制器工作點偏置控制。
[0004] 在光通信和光傳感系統(tǒng)中會需要將MZ調(diào)制器工作點控制在任意點，而現(xiàn)有的大 部分MZ調(diào)制器偏置控制方法只是將調(diào)制器的工作點控制在4個工作點中的1個或幾個，并 且存在MZ調(diào)制器工作點漂移的問題，限制了 MZ調(diào)制器的應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一）要解決的技術(shù)問題
[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何解決MZ調(diào)制器工作點漂移的問題，同時實現(xiàn)將 MZ調(diào)制器工作點控制在任意點。
[0007] (二）技術(shù)方案
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種MZ調(diào)制器任意點偏置控制裝置，所述 裝置包括光分路器、光探測器、功率檢測器、模數(shù)變換器、數(shù)字信號處理控制器、數(shù)模變換 器；
[0009] MZ調(diào)制器的輸出光信號由光分路器分出部分光信號作為反饋信號光，所述反饋信 號光經(jīng)過光探測器變?yōu)殡娦盘?，再?jīng)過功率檢測器獲得輸出光信號的平均光功率，經(jīng)由模 數(shù)轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字信號，送入數(shù)字信號處理控制器進行計算處理，確定偏置點，并由數(shù)模 變換器變換設(shè)置合適的偏置電壓輸入MZ調(diào)制器的偏置輸入端。
[0010] 本發(fā)明還提出了一種MZ調(diào)制器任意點偏置控制方法，所述方法包括以下步驟：
[0011] (1)初始化數(shù)字信號處理控制器，控制偏置電壓，并在整個傳輸曲線周期內(nèi)掃描， 獲得MZ調(diào)制器的半波電壓的值；
[0012] (2)設(shè)置所述MZ調(diào)制器的工作點，使MZ調(diào)制器偏置到任意點；
[0013] (3)檢測所述MZ調(diào)制器輸出光功率，由所述數(shù)字信號處理控制器計算獲得輸出光 功率對偏置電壓的一階偏導(dǎo)數(shù)Di、二階偏導(dǎo)數(shù)D2以及D2與Di的比值R，記錄下當(dāng)前偏置工 作點的Di和R的值；
[0014] (4)經(jīng)過一段時間后，重新檢測所述MZ調(diào)制器輸出光功率，由所述數(shù)字信號處理 控制器計算獲得輸出光功率對偏置電壓的一階偏導(dǎo)數(shù)D/、二階偏導(dǎo)數(shù)D2'以及D2'與D/的 比值R' ；
[0015] (5)比較D/和Di的正負(fù)是否一致，以及比值R'和R的大小是否相等，當(dāng)D/與Di 的正負(fù)不一致，或者R'和R的大小不相等時，調(diào)整所述MZ調(diào)制器的偏置電壓使D/和Di的 正負(fù)一致，并且比值R'和R的大小相等；
[0016] (6)重復(fù)步驟（4)和步驟（5)。
[0017] (三）有益效果
[0018] 本發(fā)明提供了一種MZ調(diào)制器任意點偏置控制裝置及方法，基于功率檢測，解決了 MZ調(diào)制器工作點漂移的問題，能夠?qū)崿F(xiàn)將MZ調(diào)制器工作點控制在任意點，與現(xiàn)有技術(shù)相 t匕，MZ調(diào)制器偏置控制過程不受光功率波動的影響，結(jié)構(gòu)和方法相對簡單。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020] 圖1為MZ調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為傳輸特性曲線圖；
[0022] 圖3為本發(fā)明的一個較佳實施例的MZ調(diào)制器任意點偏置控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖4為MZ調(diào)制器輸出光功率一階導(dǎo)數(shù)Di和比值R與偏置電壓關(guān)系圖。
[0024] 圖例說明：
[0025] 1、光導(dǎo)波；2、射頻輸入端；3、偏置輸入端；4、光分路器；5、光探測器；6、功率檢測 器；7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器；8、數(shù)字信號處理器；9、數(shù)模轉(zhuǎn)換器；10、激光器。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā) 明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0027] 圖1為MZ調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為傳輸特性曲線圖。MZ調(diào)制器包括光波導(dǎo)1、 偏置輸入端3、射頻輸入端2;其中射頻信號由射頻輸入端輸入，偏置電壓由偏置輸入端輸 入。MZ調(diào)制器的傳輸特性曲線如圖2所示，為類余弦函數(shù)曲線，且具有周期性，因此MZ調(diào)制 器工作點的控制只需要實現(xiàn)一個周期內(nèi)的偏置控制即可。MZ調(diào)制器輸出光功率Pjt)可以 表示為：
[0029] 其中Pi為輸入光功率，k為MZ調(diào)制器插入損耗，為調(diào)制器半波電壓，Vs(t)為 射頻輸入信號，VB為直流偏置電壓。
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