專利名稱：外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種外調式光發(fā)射機的光調變器的偏壓控制技術及其裝置，且特別是有關于一種用于外調式光發(fā)射機的光調變器的偏壓控制器自動校正技術及其裝置。
不過在實際使用的時候，發(fā)現應用于高線性傳輸系統(tǒng)的光調變器的偏壓點會隨著周遭溫度而飄移，且若光調變器偏壓點誤差為正負1度時，將導致二階非線性失真特性急劇惡化。因此，在一般商業(yè)用的外調式光發(fā)射機中，為了得到高線性低失真的傳輸特性所必須作的是除了將光調變器的偏壓固定在偏壓點Quad上，還有就是補償因為溫度所造成偏壓點Quad的飄移。
目前在光調變器的偏壓控制上，已有多人提出解決方案(如美國專利5812297、美國專利5343324…等)，請參考圖4，圖4是公知一種外調式光發(fā)射機的光調變器的偏壓控制裝置。此公知的偏壓控制裝置為利用一個10.85MHz信號產生器410產生一個10.85MHz的基準信號與一直流電壓結合后送至光調變器的偏壓輸入端，當光調變器的最佳偏壓點，也就是圖3中的Quad點上產生偏移時，將會導致此光發(fā)射機所傳輸的傳輸光信號二階非線性失真，而在光調變器所輸出的此傳輸光信號中產生一個21.7MHz的信號。此傳輸光信號的經由一個90∶10分光光耦合器進入一個光接收器420將傳輸光信號成一個光電信號，并將此光電信號送到檢波器430中。檢波器430根據此21.7MHz信號的振幅與相位產生一個誤差電壓，此誤差電壓可能很小，所以經過窄頻低通濾波器440須再經過一個直流放大器450進行直流放大。為了將放大后的噪聲濾除，因此必須再通過一個窄頻低通濾波器460。經過直流準位偏移器470將此誤差電壓偏移至微處理器490可接受的準位經過模擬/數字轉換電路480輸入至微處理器490中，再由微處理器490依據誤差電壓的大小，控制數字/模擬轉換電路490輸出一補償電壓(Offset)使光調變器的偏壓點落Quad點上。
不過，檢波器與直流放大器本身都具有產生補償電壓與零點飄移電壓的特性。因此，當溫度變化時，其在此偏壓控制器的輸出端將會產生額外的電壓，而這些電壓會造成偏壓控制器不能提供正確的補償電壓以使光調變器的偏壓維持在Quad點上。
本發(fā)明提出一種外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正方法，此光調變器為使用偏壓控制器提供基準信號與直流電壓結合的偏壓控制信號至光調變器時，偏壓控制器的接收端接收光調變器所輸出的第一二次諧波分量信號，偏壓控制器取與第一二次諧波分量信號頻率相同且由基準信號衍生的第二二次諧波分量信號與第一二次諧波分量信號相比以產生直流電壓用以控制光調變器的偏壓，而此偏壓自動校正方法包括一個測量周期以及一個校正周期。當偏壓控制器處于測量周期時，接收端接地。然后測量偏壓控制器所產生的額外補償電壓以及零點飄移電壓。當偏壓控制器處于校正周期時，接收端接收第一二次諧波分量信號。接著以第一二次諧波分量信號與第二二次諧波分量信號相比以得到直流誤差電壓。再將直流誤差電壓減去額外補償電壓以及零點飄移電壓以得到直流電壓。最后使用直流誤差電壓以作為光調變器偏壓的控制。
本發(fā)明另外提出一種外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，此偏壓自動校正裝置于送出偏壓控制信號至光調變器時，接收光調變器所輸出的第一二次諧波信號，且該偏壓自動校正裝置根據該第一二次諧波信號產生直流電壓以控制光調調變器的偏壓，此偏壓自動校正裝置包括基準信號產生器、結合裝置、光耦合裝置、光接收器、電阻、射頻開關、檢波器、第一窄頻低通濾波器、直流放大器、第二窄頻低通濾波器、直流準位偏移器、模擬/數字轉換電路、微處理器、數字/模擬轉換電路。其中，基準信號產生器產生基準信號以及由基準信號衍生的第二二次諧波分量信號。結合裝置電連接基準信號產生器以接收基準信號以及直流電壓以輸出偏壓控制信號至光調變器。光耦合器接收第一二次諧波信號以輸出。光接收器接收由光耦合器所輸出的第一二次諧波信號以輸出。電阻具有第一連接端以及第二連接端，且電阻的第二連接端電連接至地。射頻開關用以選擇接收由光接收器輸出的第一二次諧波信號或是電連接電阻。檢波器電連接基準信號產生器以及射頻開關以輸出第一二次諧波分量信號、第二二次諧波分量信號以及一直流誤差電壓信號。第一窄頻低通濾波器，第一窄頻低通濾波器電連接該檢波器。直流放大器電連接第一窄頻低通濾波器。第二窄頻低通濾波器電連接直流放大器。直流準位偏移電路電連接第二窄頻低通濾波器。模擬/數字轉換電路電連接直流準位偏移電路。微處理器電連接模擬/數字轉換電路以及射頻開關。數字/模擬轉換器電連接微處理器以及一該結合裝置以輸出該直流電壓。
綜上所述，本發(fā)明提出一種由微處理器控制射頻開關以得到偏壓控制器中的循環(huán)電路所產生的額外補償電壓以及零點飄移電壓，并以此二電壓作為真正誤差電壓的校正，使得光調變器的偏壓可以落在正確的偏壓點上，再經由測量周期以及校正周期的循環(huán)以達到自動校正偏壓控制器。使得溫度造成偏壓點飄移的效應降到最低，并可調節(jié)偏壓控制器本身的輸出電壓。


圖1為公知目前的光纖傳輸網絡；圖2A為公知的直調式光發(fā)射機的簡單電路方框圖；圖2B為公知的外調式光發(fā)射機的簡單電路方框圖；圖3為光調變器的特性曲線圖；圖4為公知的外調式光發(fā)射機的光調變器的偏壓控制器；圖5為根據本發(fā)明實施例的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置；以及圖6為根據本發(fā)明實施例的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正方法的流程圖。
附圖標記說明1101550nm外調式光纖發(fā)射機120光放大器130光接收器210、250、526激光光源260、524光調變器230、270光放大器240直調式光發(fā)射機280外調式光發(fā)射機410、502信號產生器430、504檢波器440、460、506、510窄頻低通濾波器450、508直流放大器470、512直流準位偏移器
480、514模擬/數字轉換電路490、516微處理器495、518數字/模擬轉換電路520結合裝置538偏壓控制器601-609光調變器偏壓自動校正方法流程的步驟請參考圖5，圖5為根據本發(fā)明實施例的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置。此偏壓控制器538為由基準信號產生器502、結合裝置520、光耦合裝置528、光接收器530、電阻532、射頻開關522、乘法檢波器504、窄頻低通濾波器506、直流放大器508、窄頻低通濾波器510、直流準位偏移器512、模擬/數字轉換電路514、微處理器516、數字/模擬轉換電路518所構成。
在本發(fā)明實施例中，作法為當偏壓控制器538于溫度變化對光調變器524作偏壓補償時，使用微處理器516送出一控制信號給射頻開關522，使得射頻開關522選擇電連接電阻532而接地使得從數字/模擬轉換電路518、結合裝置520、檢波器504、窄頻低通濾波器506、直流放大器508、窄頻低通濾波器510、直流準位偏移器512、模擬/數字轉換電路514到微處理器516的各級電路接地，再以微處理器516測量模擬/數字轉換電路514所輸出的電壓值。此電壓值即為此偏壓控制器538于溫度變化時所額外產生的額外補償電壓以及零點飄移電壓。
當得到此額外補償電壓以及零點飄移電壓后，微處理器516暫存此兩電壓值作為校正用并送出另一個控制信號給射頻開關522，使得射頻開關522選擇電連接光接收器530。此時受溫度變化影響的光調變器所輸出的光信號便會產生一個帶有基準信號兩倍頻率的第一二次諧波分量信號的光信號。由光耦合器528將此第一二次諧波分量信號耦合下來并送至光接收器530。此第一二次諧波分量信號從光接收器530輸出并經由射頻開關522送至乘法檢波器504中。乘法檢波器504便會根據由基準信號產生器502所產生的與第一二次諧波分量信號頻率相同的一個第二二次諧波分量信號與第一二次諧波分量信號作振幅的比較以產生一個直流誤差電壓信號。此時檢波器504并會將此第一二次諧波分量信號、第二二次諧波分量信號以及直流誤差電壓信號輸出至窄頻低通濾波器506，窄頻低通濾波器506將此三信號過濾只留下此直流誤差電壓信號。由于此直流誤差電壓信號可能很小，因此必須經過直流放大器508作直流放大。而經過放大后的直流誤差電壓信號可能帶有噪聲因此必須再做一次濾波，所以通過窄頻低通濾波器510輸入至直流準位偏移電路512。此直流準位偏移電路512將此直流誤差電壓信號作準位的調整，目的是讓直流誤差電壓信號能順利通過模擬/數字轉換電路514，也就是使得直流誤差電壓信號的波型能夠完整的通過數字/模擬轉換電路514。此直流誤差電壓信號經過模擬/數字轉換電路514作模擬信號轉換為數字信號的動作以輸出至微處理器516。而微處理器516所接收的此數字信號則包含額外補償電壓、零點飄移電壓以及光調變器本身所產生的誤差電壓。微處理器516使用減法運算將此數字信號所代表的電壓值減去剛才所測量出的額外補償電壓以及零點飄移電壓的電壓值以得到一個光調變器本身因為溫度影響所需的補償偏壓值。微處理器516再將此補償偏壓值經過數字/模擬轉換電路輸出，成為一個直流電壓信號。此直流電壓信號再經由結合裝置520與基準信號結合送至光調變器524中，使得光調變器524的偏壓能落在最佳的偏壓點上。
如果微處理器516以射頻開關522電連接電阻532后所做的動作為一個測量周期，以電連接光接收器所做的動作作為一個校正周器，并依據外界溫度的變化幅度作為兩個周期間隔的判斷，利用兩個周器的動作對偏壓控制器538周期性的偏壓校正。那么就可以溫度造成偏壓點飄移的效應降到最低，并可調節(jié)偏壓控制器本身的輸出電壓。而達到最有效率的偏壓控制方式。
本發(fā)明還提出一種外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正方法，此方法也用于當光調變器使用偏壓控制器提供基準信號與直流電壓結合的偏壓控制信號至光調變器時，偏壓控制器的接收光調變器所輸出的第一二次諧波分量信號，且偏壓控制器取與第一二次諧波分量信號頻率相同以及由基準信號衍生的第二二次諧波分量信號與第一二次諧波分量信號相比以產生直流電壓用以控制光調變器的偏壓，其偏壓自動校正方法流程，請參考圖6。此偏壓自動校正方法可分為兩個周期，測量周期以及校正周期。
當偏壓控制器處于測量周期時，步驟601，偏壓控制器不接收第一二次諧波分量信號而選擇接地。步驟603，測量偏壓控制器內部各級電路由于溫度產生的額外補償電壓以及零點飄移電壓。步驟605，當偏壓控制器處于校正周期時，接收端選擇接收第一二次諧波分量信號而不接地。步驟607，以第一二次諧波分量信號與第二二次諧波分量信號相比以得到一個直流誤差電壓。再將直流誤差電壓減去額外補償電壓以及零點飄移電壓以得到直流電壓。步驟609，使用直流誤差電壓以作為光調變器偏壓的控制。
綜合上述，本發(fā)明提出一種由微處理器控制射頻開關以得到偏壓控制器中的循環(huán)電路所產生的額外補償電壓以及零點飄移電壓，并以此二電壓作為真正誤差電壓的校正，使得光調變器的偏壓可以落在正確的偏壓點上，再經由測量周期以及校正周期的循環(huán)以達到自動校正偏壓控制器。使得溫度造成偏壓點飄移的效應降到最低，并可調節(jié)偏壓控制器本身的輸出電壓。
雖然本發(fā)明已以實施例說明如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當權利要求書為準。
權利要求
1.一種外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正方法，其特征為該光調變器使用一偏壓控制器提供一基準信號與一直流電壓結合的一偏壓控制信號至該光調變器時，該偏壓控制器的一接收端接收該光調變器所輸出的一第一二次諧波分量信號，該偏壓控制器取與該第一二次諧波分量信號頻率相同且由該基準信號衍生的一第二二次諧波分量信號與該第一二次諧波分量信號相比以產生該直流電壓用以控制該光調變器的偏壓，其偏壓自動校正方法包括該偏壓控制器處于一測量周期時，該接收端接地；測量該偏壓控制器所產生的一額外補償電壓以及一零點飄移電壓；該偏壓控制器處于一校正周期時，該接收端接收該第一二次諧波分量信號；以該第一二次諧波分量信號與該第二二次諧波分量信號相比以得到一直流誤差電壓；將該直流誤差誤差電壓減去該額外補償電壓以及該零點飄移電壓以得到該直流電壓；使用該直流誤差電壓以作為該光調變器偏壓的控制。
2.如權利要求1所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正方法，其特征為其中以該第一二次諧波分量信號的振幅與該第二二次諧波分量信號的振幅相比以得到該電壓。
3.如權利要求1所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正方法，其特征為其中可先將該直流誤差電壓作直流放大并作準位偏移，再將該直流誤差電壓減去該額外補償電壓以及該零點飄移電壓以得到該直流電壓。
4.如權利要求1所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正方法，其特征為其中可依據一溫度變化程度調整該測量周期的間隔或該校正周期的間隔。
5.一種外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為該偏壓自動校正裝置于送出一偏壓控制信號至該光調變器時，接收該光調變器所輸出的一第一二次諧波信號，且該偏壓自動校正裝置根據該第一二次諧波信號產生一直流電壓以控制該光調調變器的偏壓，該偏壓自動校正裝置包括一基準信號產生器，該基準信號產生器用以產生一基準信號以及由該基準信號衍生的一第二二次諧波分量信號；一結合裝置，該結合裝置電連接該基準信號產生器并接收該直流電壓以輸出該偏壓控制信號至該光調變器；一光耦合器，該光耦合器接收該第一二次諧波信號以輸出；一光接收器，該光接收器接收由該光耦合器所輸出的該第一二次諧波信號以輸出；一電阻，具有第一連接端以及第二連接端，且該電阻的第二連接端電連接至地；一射頻開關，該射頻開關用以接收由光接收器輸出的該第一二次諧波信號與電連接該電阻中兩者擇一；一檢波器，該檢波器電連接該基準信號產生器以及該射頻開關以輸出該第一二次諧波分量信號、該第二二次諧波分量信號以及一直流誤差電壓信號；一第一窄頻低通濾波器，該第一窄頻低通濾波器接收該第一二次諧波分量信號、該第二二次諧波分量信號以及一直流誤差電壓信號；一直流放大器，該直流放大器電連接該第一窄頻低通濾波器；一第二窄頻低通濾波器，該第二窄頻低通濾波器電連接該直流放大器；一直流準位偏移電路，該直流準位偏移電路電連接該第二窄頻低通濾波器；一模擬/數字轉換電路，該模擬/數字轉換電路電連接該直流準位偏移電路；一微處理器，該微處理器電連接該模擬/數字轉換電路以及該射頻開關；以及一數字/模擬轉換器，該數字/模擬轉換器電連接該微處理器以及該結合裝置以輸出該直流電壓。
6.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該射頻開關可為一半導體開關。
7.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該射頻開關可為一繼電器。
8.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該檢波器可為一乘法檢波器。
9.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該檢波器可為一二極管檢波器。
10.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該檢波器可為一集成電路。
11.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該檢波器可為一離散電路。
12.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該窄頻低通濾波器可由一電容、一電阻以及一電感中三者擇一的被動元件所組成。
13.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該窄頻低通濾波器可為一晶體管、一場效應晶體管以及一運算放大器中三者擇一的主動元件所組成。
14.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該直流放大器的組成可為一晶體管、一場效應晶體管以及一運算放大器中三者擇一。
15.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該模擬/數字轉換電路可為一集成電路。
16.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該模擬/數字轉換電路可為一離散電路。
17.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該數字/模擬轉換電路可為一集成電路。
18.如權利要求5所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該數字/模擬轉換電路可為一離散電路。
19.如權利要求11所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該離散電路的組成可為一晶體管、一場效晶體管以及一運算放大器中三者擇一。
20.如權利要求16所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該離散電路的組成可為一晶體管、一場效晶體管以及一運算放大器中三者擇一。
21.如權利要求18所述的外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正裝置，其特征為其中該離散電路的組成可為一晶體管、一場效晶體管以及一運算放大器中三者擇一。
全文摘要
一種外調式光發(fā)射機的光調變器偏壓自動校正方法及裝置，是利用基準信號產生器、光信號接收器、二階信號產生器、二階信號檢波器、直流放大器以及溫度自動校正裝置所組成的閉回路控制系統(tǒng)，使得光調變器偏壓點保持固定且得以穩(wěn)定輸出光功率并達到降低失真的傳輸效果。避免因周圍環(huán)境及溫度變化，造成光輸出改變，使得傳輸信號產生額外失真。
文檔編號H04B10/04GK1440142SQ0210508
公開日2003年9月3日 申請日期2002年2月20日 優(yōu)先權日2002年2月20日
發(fā)明者林明忠, 許祐豪, 高志榮 申請人:新怡力科技股份有限公司