一種iq光調(diào)制器偏置電壓的控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種IQ光調(diào)制器偏置電壓控制系統(tǒng)及方法，該控制系統(tǒng)包括順次連接的激光光源、偏振控制器、IQ光調(diào)制器、光耦合器、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)處理模塊，IQ光調(diào)制器的輸出經(jīng)光耦合器分光后連接到光電探測(cè)器，其輸出與數(shù)據(jù)處理模塊的輸入相連，數(shù)據(jù)處理模塊的三個(gè)輸出分別送至IQ光調(diào)制器的三個(gè)子調(diào)制器的直流偏置電壓輸入端口。該控制方法為首先通過(guò)測(cè)量輸出光功率的最大值及相鄰最小值，優(yōu)化子相位調(diào)制器的偏壓，然后在此基礎(chǔ)上，依次在兩個(gè)子強(qiáng)度調(diào)制器上加載一路低頻方波信號(hào)搜索光功率最小值來(lái)優(yōu)化兩個(gè)子強(qiáng)度調(diào)制器的偏壓，最終實(shí)現(xiàn)IQ光調(diào)制器每個(gè)子調(diào)制器工作點(diǎn)的控制與鎖定。該發(fā)明可以快速、自動(dòng)控制IQ光調(diào)制器最佳偏置點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】-種IQ光調(diào)制器偏置電壓的控制系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光纖通信【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地，涉及一種IQ光調(diào)制器偏置電壓控制系 統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著諸如移動(dòng)互聯(lián)、云計(jì)算、3D電視、高清視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程醫(yī)療、虛擬現(xiàn)實(shí)等大帶寬 業(yè)務(wù)的廣泛開(kāi)展，W及寬帶網(wǎng)絡(luò)接入用戶數(shù)量和范圍的不斷擴(kuò)展，作為現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)骨干 的長(zhǎng)距離光纖通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量仍將面臨著巨大的增長(zhǎng)壓力，并對(duì)光傳輸系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)到 器件都提出了更高的要求。相干光通信能夠提供更高的接收靈敏度、適用各種高階調(diào)制碼 型、能夠采用數(shù)字信號(hào)處理值S巧均衡多種光域傳輸損傷，極大的提高了光通信系統(tǒng)的容 量距離積炬L)，它將取代傳統(tǒng)的強(qiáng)度調(diào)制直接探測(cè)（IMDD)方案，并成為解決未來(lái)網(wǎng)絡(luò)容量 需求的必然選擇。
[0003] 但是受到光通信器件（如光纖、調(diào)制器、放大器、接收機(jī)等）的帶寬限制，單根光纖 的容量是有限的。要提高光通信系統(tǒng)的容量，必須提高單位頻帶上的信息傳輸速率，即頻譜 效率。要提高頻譜效率，有兩種可行思路。其一是減小信道間隔，壓縮信道間隔會(huì)引起信道 間串?dāng)_，劣化傳輸性能；其二是提高單信道的傳輸速率，但受到電子瓶頸的限制，目前光通 信系統(tǒng)波特率還不能突破100G，因此要提高單信道傳輸速率，只能提高每個(gè)符號(hào)攜帶的信 息量（比特?cái)?shù)）?？梢?jiàn)，提高頻譜效率的根本途徑是采用高階碼型，保證在相同波特率時(shí)，能 提高容量。隨著l〇〇G、400G甚至1T等高速光通信需求的發(fā)展，光正交頻分復(fù)用（0-0FDM)， PDM-QPSK，16QAM等高階調(diào)制格式將發(fā)揮重要作用。
[0004] IQ光調(diào)制器作為實(shí)現(xiàn)高階調(diào)制碼型的關(guān)鍵器件，常用于產(chǎn)生各種高級(jí)調(diào)制碼型如 值)QPSK、MPSK、MQAM等。但是在調(diào)制器的使用過(guò)程中，通常都需要將IQ光調(diào)制器偏置在 合適的工作點(diǎn)，即上下兩臂的兩個(gè)子強(qiáng)度調(diào)制器需要偏置在MZM傳輸曲線的最低點(diǎn)，W實(shí) 現(xiàn)載波抑制，而子相位調(diào)制器需要控制在正交點(diǎn)，W產(chǎn)生精確的90°相移，保證IQ兩支路 的正交性。同時(shí)，IQ光調(diào)制器中的強(qiáng)度調(diào)制器和相位調(diào)制器在實(shí)際使用中很容易受到如溫 度、壓力等環(huán)境因素的影響，而導(dǎo)致其靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生漂移，影響光調(diào)制信號(hào)的質(zhì)量和穩(wěn)定 性，劣化傳輸系統(tǒng)誤碼性能。為確保光信號(hào)質(zhì)量的穩(wěn)定，提高光傳輸系統(tǒng)性能，通常需要對(duì) IQ光調(diào)制器上每個(gè)子調(diào)制器的偏置電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，使得每個(gè)子調(diào)制器都工作在最佳 工作點(diǎn)上。
[0005] 目前已有不少關(guān)于調(diào)制器偏置電壓的控制方法方面的研究，如在每個(gè)調(diào)制器的直 流偏壓輸入端加上不同頻率的正弦擾動(dòng)信號(hào)，在接收端進(jìn)行頻譜分析，提取多個(gè)頻率分量 再進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)處理運(yùn)算，得到各偏置點(diǎn)的控制信息，該種方法需要同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)不同 頻率的正弦擾動(dòng)信號(hào)，同時(shí)還需要做較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理運(yùn)算，對(duì)硬件要求高，同時(shí)計(jì)算延時(shí) 大，其實(shí)際適用范圍受限。而其它已報(bào)導(dǎo)的IQ光調(diào)制器偏置點(diǎn)控制方法如基于監(jiān)測(cè)背向 光功率的方法，基于微分相位監(jiān)測(cè)的方法，它們需要加入額外的激光，需要監(jiān)測(cè)復(fù)雜的星座 圖，或者需要鎖相放大器，該不僅增加系統(tǒng)復(fù)雜度和成本，也有可能干擾其它波長(zhǎng)信道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種IQ光調(diào)制器偏置電壓控制系統(tǒng)及方法， 目的在于通過(guò)對(duì)IQ光調(diào)制器中的每個(gè)子調(diào)制器的偏置電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，使得每個(gè)子 調(diào)制器都工作在最佳偏置電壓，從而確保光信號(hào)質(zhì)量的穩(wěn)定，提高光傳輸系統(tǒng)性能。
[0007] 本發(fā)明提供了一種IQ光調(diào)制器偏置電壓的控制系統(tǒng)，包括激光光源、偏振控制 器、IQ光調(diào)制器、光禪合器、光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)處理模塊、第一模塊和第二模塊；所述IQ光調(diào) 制器包括I支路和Q支路，I支路上設(shè)置有第一子強(qiáng)度調(diào)制器a, Q支路上設(shè)置有依次連接 的第二子強(qiáng)度調(diào)制器b和子相位調(diào)制器C ;所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的輸入端和所述第二 子強(qiáng)度調(diào)制器b的輸入端均連接至所述偏振控制器的輸出端，所述偏振控制器的輸入端連 接所述激光光源；所述光禪合器的輸入端連接所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的輸出端和所述子 相位調(diào)制器C的輸出端；所述光電探測(cè)器的輸入端連接至所述光禪合器的輸出端，所述數(shù) 據(jù)處理模塊的輸入端連接至所述光電探測(cè)器的輸出端；所述第一模塊的直流輸入端和所述 第二模塊的直流輸入端連接至所述數(shù)據(jù)處理模塊的第一輸出端，所述第一模塊的交流輸入 端和所述第二模塊的交流輸入端連接至所述數(shù)據(jù)處理模塊的第二輸出端，所述第一模塊的 輸出端連接至所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的偏置電壓控制端；所述第二模塊的輸出端連接至 所述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的偏置電壓控制端，所述數(shù)據(jù)處理模塊的第H輸出端連接至所述 子相位調(diào)制器C的偏置電壓控制端。
[0008] 更進(jìn)一步地，工作時(shí)，通過(guò)所述數(shù)據(jù)處理模塊的第H輸出端調(diào)節(jié)所述子相位調(diào)制 器C的偏置電壓，所述IQ光調(diào)制器輸出的光功率也隨之變化，所述數(shù)據(jù)處理模塊監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò) 光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后的光功率的大小并進(jìn)行反饋控制，得到所述子相位調(diào)制器C的 最佳偏置電壓，實(shí)現(xiàn)I、Q兩路正交；設(shè)定所述子相位調(diào)制器C的偏置電壓為最優(yōu)值，通過(guò)數(shù) 據(jù)處理模塊的第二輸出端給所述第一子強(qiáng)度器a發(fā)送低頻方波信號(hào)，并且通過(guò)所述數(shù)據(jù)處 理模塊的第一輸出端調(diào)節(jié)所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的偏置電壓，所述數(shù)據(jù)處理模塊監(jiān)測(cè)經(jīng) 過(guò)光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后的光功率的大小并進(jìn)行反饋控制，得到所述第一子強(qiáng)度調(diào)制 器a的最佳偏置電壓；設(shè)定所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的偏置電壓為最優(yōu)值，調(diào)節(jié)通過(guò)數(shù)據(jù)處 理模塊的第二輸出端給第二子強(qiáng)度器b發(fā)送低頻方波信號(hào)，并且通過(guò)其第一輸出端調(diào)節(jié)第 二子強(qiáng)度調(diào)制器b的偏置電壓，數(shù)據(jù)處理模塊監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后的光功 率的大小并進(jìn)行反饋控制，得到第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的最佳偏置電壓，最終完成IQ光調(diào)制 器偏置電壓的控制。
[0009] 更進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)處理模塊包括；依次連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字低通濾波器、 數(shù)字處理單元、數(shù)字方波發(fā)生器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，連接在所述數(shù)字處理單元的另一個(gè)輸出端 的直流可調(diào)電壓源，W及用于為所述數(shù)據(jù)處理模塊供電且與所述數(shù)字處理單元連接的供電 電路；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端用于連接至所述光電探測(cè)器的輸出端，對(duì)經(jīng)過(guò)所述光電探 測(cè)器光電轉(zhuǎn)換后的光電流進(jìn)行采集和數(shù)字化，所述數(shù)字低通濾波器對(duì)數(shù)模轉(zhuǎn)換后的光電流 進(jìn)行低通濾波，提取所需低頻分量，所述數(shù)字處理單元對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并產(chǎn)生控 制信號(hào)；所述數(shù)字方波發(fā)生器用于給兩個(gè)子強(qiáng)度調(diào)制器（a和b)提供低頻方波信號(hào)，便于提 取反饋信號(hào)；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器用于將數(shù)字方波信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬的方波信號(hào)輸出，所述可調(diào) 直流電壓源用于給IQ光調(diào)制器提供可調(diào)的偏置電壓，供電電路則為整個(gè)數(shù)據(jù)處理模塊供 電，w保證正常工作。
[0010] 更進(jìn)一步地，所述數(shù)字低通濾波器化2)、所述數(shù)字處理單元化3)和所述數(shù)字方 波發(fā)生器化4)由FPGA實(shí)現(xiàn)；所述數(shù)字方波發(fā)生器化4)輸出的低頻方波信號(hào)的頻率低于 IMHz，幅度小于0. 5V。
[0011] 更進(jìn)一步地，所述激光光源（1)為半導(dǎo)體激光器，所述半導(dǎo)體激光器的線寬小于 20MHz〇
[0012] 更進(jìn)一步地，所述光禪合器（4)的分光比為95 ;5。
[0013] 更進(jìn)一步地，所述光電探測(cè)器巧）為窄帶寬的光電探測(cè)器，其3地帶寬不大于 lOMHzo
[0014] 本發(fā)明還提供了一種IQ光調(diào)制器偏置電壓的控制方法，包括下述步驟：
[0015] (1)對(duì)第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的直流偏壓值Vci、第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的直流偏壓值 Vb2和子相位調(diào)制器C的直流偏壓值V B3進(jìn)行初始化，使得V Bl= V bi。，Vb2= V b2。，Vb3= V b3。；
[0016] (2)打開(kāi)激光光源，并w-定步長(zhǎng)掃描子相位調(diào)制器C的直流偏置電壓Ve3,測(cè)量IQ 光調(diào)制器的輸出光功率，獲得一個(gè)周期內(nèi)與所述輸出光功率最大值對(duì)應(yīng)的第一直流偏置電 壓Vim，與所述輸出光功率最小值對(duì)應(yīng)的第二直流偏置電壓Vm2;
[0017] 做根據(jù)所述第一直流偏置電壓心1和所述第二直流偏置電壓V 獲得所述子相 位調(diào)制器C的最佳偏置電壓+ ;將所述子相位調(diào)制器C的最佳偏置電壓 VbSDpt輸入至所述相位調(diào)制器C的直流偏壓端并使之保持不變；
[0018] (4)通過(guò)先在第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的偏壓輸入端施加低頻方波信號(hào)，且所述第二 子強(qiáng)度調(diào)制器b的直流偏壓值維持初始值不變，再W-定步長(zhǎng)掃描所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器 a的直流偏置電壓Vci，測(cè)量IQ光調(diào)制器的輸出光功率，獲得與所述輸出光功率最小時(shí)對(duì)應(yīng) 的第H直流偏壓Vbw。；
[0019] (5)將所述第H直流偏壓作為所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的最佳偏置電壓Vbiwt = Vbimi。，將所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的最佳偏置電壓VbiDpt輸入至所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的 直流偏壓端并使之保持不變；
[0020] (6)通過(guò)在第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的偏壓輸入端施加低頻方波信號(hào)，W-定步長(zhǎng)掃 描所述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的直流偏置電壓Vc2,測(cè)量IQ光調(diào)制器的輸出光功率，獲得與所 述輸出光功率最小時(shí)對(duì)應(yīng)的第四直流偏壓Vb2mi。；
[0021] (7)將所述第四直流偏壓Vb2mi。作為所述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的最佳偏置電壓Vb2Dpt =Vb2mi。，將所述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的最佳偏置電壓Vb2Dpt輸入至所述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b 的直流偏壓端并使之保持不變。
[0022] 更進(jìn)一步地，所述低頻方波信號(hào)頻率低于IMHz，幅度小于0.5V。
[0023] 更進(jìn)一步地，掃描的步長(zhǎng)不超過(guò)0. 02V。
[0024] 由于本發(fā)明采用逐步優(yōu)化的方法，將復(fù)雜的H維優(yōu)化問(wèn)題簡(jiǎn)化為分步優(yōu)化問(wèn)題， 首先優(yōu)化子相位調(diào)制器C的偏置電壓W保證IQ光調(diào)制器上下兩支路光場(chǎng)的正交性（相位 為90度），然后保持子相位調(diào)制器的偏置電壓不變，再依次優(yōu)化兩個(gè)子強(qiáng)度調(diào)制器的偏置 電壓，每次只優(yōu)化一個(gè)變量，使得反饋控制更簡(jiǎn)單。其次，本發(fā)明無(wú)需用到額外的有源光器 件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，既不會(huì)對(duì)原有通信系統(tǒng)帶來(lái)影響，也不會(huì)大幅增加成本。另外，在控制算法方 面，僅需要完成平均值計(jì)算，極大值、極小值搜索等簡(jiǎn)單操作，運(yùn)算復(fù)雜度低，能方便準(zhǔn)確將 IQ光調(diào)制器控制在其最佳工作點(diǎn)上。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[00巧]圖1為本發(fā)明IQ光調(diào)制器偏置電壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明IQ光調(diào)制器偏置電壓控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理模塊主要功能框圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明IQ光調(diào)制器偏置電壓控制系統(tǒng)控制方法流程圖；
[002引 1為激光光源，2為偏振控制器，3為IQ光調(diào)制器，4為光禪合器，5為光電探測(cè)器， 6為數(shù)據(jù)處理模塊；7為第一模塊，8為第二模塊，a為第一子強(qiáng)度調(diào)制器，b為第二子強(qiáng)度調(diào) 制器，C為子相位調(diào)制器，Biasl、Bias2、Bias3分別為H個(gè)子調(diào)制器的直流偏置電壓。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0030] 本發(fā)明提供了一種快速、簡(jiǎn)便控制IQ光調(diào)制器偏置電壓的系統(tǒng)和方法，先通過(guò)掃 描相位調(diào)制器的偏壓，優(yōu)化子相位調(diào)制器的直流偏置點(diǎn)，再依次在兩個(gè)子強(qiáng)度調(diào)制器上加 載一路低頻方波信號(hào)搜索光功率最小值來(lái)優(yōu)化兩個(gè)子強(qiáng)度調(diào)制器的偏置點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)IQ 光調(diào)制器每個(gè)子調(diào)制器工作點(diǎn)的控制與鎖定。
[0031] 本發(fā)明提供一種適用于IQ光調(diào)制器偏置電壓控制系統(tǒng)，IQ光調(diào)制器3分為I、Q 兩個(gè)支路，I路上包括第一子強(qiáng)度調(diào)制器a, Q路上包括第二子強(qiáng)度調(diào)制器b和子相位調(diào)制 器C ;偏置電壓控制系統(tǒng)還包括半導(dǎo)體激光器1、偏振控制器2、95 ;5的光禪合器4、光電探 測(cè)器5、數(shù)據(jù)處理模塊6、第一模塊7和第二模塊8。
[0032] 激光光源1輸出的光經(jīng)偏振控制器2調(diào)整其偏振態(tài)后與IQ光調(diào)制器輸入相連，光 調(diào)制器的輸出與光禪合器4輸入相連，光禪合器4輸出的5%的光被送至光電探測(cè)器5,光 電探測(cè)器5與數(shù)據(jù)處理模塊6輸入相連，數(shù)據(jù)處理模塊6的H個(gè)輸出分別連接到IQ光調(diào)制 器的H個(gè)子調(diào)制器的直流偏壓輸入端。
[0033] 在本發(fā)明實(shí)施例中，激光光源1可W為半導(dǎo)體激光器，半導(dǎo)體激光器的線寬小于 20MHz ;半導(dǎo)體激光器為目前光通信系統(tǒng)普遍采用激光器，而未來(lái)高速光通信中，采用高階 調(diào)制格式時(shí)，線寬不能太大，否則激光器相位噪聲將引入較大代價(jià)。
[0034] 在本發(fā)明實(shí)施例中，光禪合器4可W米用分光比為95 ;5的光禪合器，由于本發(fā)明 的目的是為IQ光調(diào)制器提供正確的偏置電壓進(jìn)而保證光通信質(zhì)量，因而大部分調(diào)制后的 光信號(hào)應(yīng)當(dāng)用于光通信，僅需小部分用于反饋控制95 ;5分光比的禪合器已經(jīng)商業(yè)成熟，價(jià) 格便宜。在本發(fā)明實(shí)施例中，光電探測(cè)器可W為窄帶寬的光電探測(cè)器，其3地帶寬不大于 lOMHz，由于本系統(tǒng)中所用的方波頻率較低，因而探測(cè)時(shí)僅需使用低帶寬的探測(cè)器即可，可 W有效節(jié)約成本同時(shí)提高探測(cè)器的靈敏度（一般器件的帶寬和靈敏度是矛盾的關(guān)系）。 [00巧]在本發(fā)明實(shí)施例中，第一模塊7和第二模塊8結(jié)構(gòu)相同，第一模塊7可W由bias tee實(shí)現(xiàn)，它有H個(gè)端口，其中直流輸入端有一個(gè)電感，只允許直流通過(guò)，而交流輸入端口串 聯(lián)有一個(gè)電容，僅允許交流信號(hào)通過(guò)，第H個(gè)端口輸出直流和交流合成信號(hào)。它一般用于將 直流和交流信號(hào)合路。
[0036] 本發(fā)明還提供基于W上所述系統(tǒng)的適用于IQ光調(diào)制器的偏置電壓控制方法，包 括W下步驟：
[0037] (一）初始狀態(tài)下，設(shè)定立個(gè)子調(diào)制器的直流偏壓初始值Vbi= V bl。，Vb2= V b2。，Vb3 =Vb3。，打開(kāi)激光光源，數(shù)據(jù)處理模塊W-定步長(zhǎng)掃描相位調(diào)制器的直流偏置電壓Vc3,測(cè)量 IQ光調(diào)制器輸出光功率，獲得一個(gè)周期內(nèi)的分別與輸出光功率最大值和最小值對(duì)應(yīng)的第一 直流偏置電壓VlW和第二直流偏置電壓V 102。此過(guò)程的相關(guān)理論推導(dǎo)如下：
[0038] IQ光調(diào)制器的輸出光場(chǎng)表達(dá)式可W寫(xiě)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種IQ光調(diào)制器偏置電壓的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括激光光源（1)、偏振控制器 (2)、IQ光調(diào)制器（3)、光耦合器（4)、光電探測(cè)器（5)、數(shù)據(jù)處理模塊（6)、第一模塊（7)和 第二模塊⑶； 所述IQ光調(diào)制器（3)包括I支路和Q支路，I支路上設(shè)置有第一子強(qiáng)度調(diào)制器a，Q支 路上設(shè)置有依次連接的第二子強(qiáng)度調(diào)制器b和子相位調(diào)制器c; 所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的輸入端和所述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的輸入端均連接至所述 偏振控制器（2)的輸出端，所述偏振控制器（2)的輸入端連接所述激光光源（1); 所述光耦合器（4)的輸入端連接所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的輸出端和所述子相位調(diào)制 器c的輸出端；所述光電探測(cè)器（5)的輸入端連接至所述光耦合器（4)的輸出端，所述數(shù)據(jù) 處理模塊（6)的輸入端連接至所述光電探測(cè)器（5)的輸出端； 所述第一模塊（7)的直流輸入端和所述第二模塊（8)的直流輸入端連接至所述數(shù)據(jù)處 理模塊（6)的第一輸出端，所述第一模塊（7)的交流輸入端和所述第二模塊（8)的交流輸 入端連接至所述數(shù)據(jù)處理模塊（6)的第二輸出端，所述第一模塊（7)的輸出端連接至所述 第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的偏置電壓控制端；所述第二模塊（8)的輸出端連接至所述第二子強(qiáng) 度調(diào)制器b的偏置電壓控制端，所述數(shù)據(jù)處理模塊（6)的第三輸出端連接至所述子相位調(diào) 制器c的偏置電壓控制端。
2. 如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，工作時(shí)，通過(guò)所述數(shù)據(jù)處理模塊（6)的 第三輸出端調(diào)節(jié)所述子相位調(diào)制器c的偏置電壓，所述IQ光調(diào)制器（3)輸出的光功率也隨 之變化，所述數(shù)據(jù)處理模塊（6)監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器（5)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后的光功率的大小 并進(jìn)行反饋控制，得到所述子相位調(diào)制器c的最佳偏置電壓，實(shí)現(xiàn)I、Q兩路正交；設(shè)定所述 子相位調(diào)制器c的偏置電壓為最優(yōu)值，通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊（6)的第二輸出端給所述第一子 強(qiáng)度器a發(fā)送低頻方波信號(hào)，并且通過(guò)所述數(shù)據(jù)處理模塊（6)的第一輸出端調(diào)節(jié)所述第一 子強(qiáng)度調(diào)制器a的偏置電壓，所述數(shù)據(jù)處理模塊（6)監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器（5)進(jìn)行光電轉(zhuǎn) 換后的光功率的大小并進(jìn)行反饋控制，得到所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的最佳偏置電壓；設(shè) 定所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的偏置電壓為最優(yōu)值，調(diào)節(jié)通過(guò)數(shù)據(jù)處理模塊（6)的第二輸出 端給第二子強(qiáng)度器b發(fā)送低頻方波信號(hào)，并且通過(guò)其第一輸出端調(diào)節(jié)第二子強(qiáng)度調(diào)制器b 的偏置電壓，數(shù)據(jù)處理模塊（6)監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器（5)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后的光功率的大小 并進(jìn)行反饋控制，得到第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的最佳偏置電壓，最終完成IQ光調(diào)制器偏置電 壓的控制。
3. 如權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊（6)包括：依次連接 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（61)、數(shù)字低通濾波器（62)、數(shù)字處理單元（63)、數(shù)字方波發(fā)生器（64)和數(shù) 模轉(zhuǎn)換器（65)，連接在所述數(shù)字處理單元（63)的另一個(gè)輸出端的直流可調(diào)電壓源（66)，以 及用于為所述數(shù)據(jù)處理模塊（6)供電且與所述數(shù)字處理單元（63)連接的供電電路（67); 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器（61)的輸入端用于連接至所述光電探測(cè)器（5)的輸出端，對(duì)經(jīng)過(guò)所述 光電探測(cè)器（5)光電轉(zhuǎn)換后的光電流進(jìn)行采集和數(shù)字化，所述數(shù)字低通濾波器（62)對(duì)數(shù)模 轉(zhuǎn)換后的光電流進(jìn)行低通濾波，提取所需低頻分量，所述數(shù)字處理單元（63)對(duì)收集到的數(shù) 據(jù)進(jìn)行處理并產(chǎn)生控制信號(hào)； 所述數(shù)字方波發(fā)生器（64)用于給所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a和所述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b提供低頻方波信號(hào)，便于提取反饋信號(hào)； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器（65)用于將數(shù)字方波信號(hào)轉(zhuǎn)化成模擬的方波信號(hào)輸出，所述可調(diào)直 流電壓源（66)用于給IQ光調(diào)制器提供可調(diào)的偏置電壓，供電電路（67)則為整個(gè)數(shù)據(jù)處理 模塊（6)供電，以保證正常工作。
4. 如權(quán)利要求3所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字低通濾波器（62)、所述數(shù)字處 理單元（63)和所述數(shù)字方波發(fā)生器（64)由FPGA實(shí)現(xiàn)；所述數(shù)字方波發(fā)生器（64)輸出的 低頻方波信號(hào)的頻率低于1MHz，幅度小于0. 5V。
5. 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述激光光源（1)為半導(dǎo)體激 光器，所述半導(dǎo)體激光器的線寬小于20MHz。
6. 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述光耦合器⑷的分光比為 95 :5〇
7. 如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述光電探測(cè)器（5)為窄帶寬 的光電探測(cè)器，其3dB帶寬不大于10MHz。
8. -種IQ光調(diào)制器偏置電壓的控制方法，其特征在于，包括下述步驟： (1) 對(duì)第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的直流偏壓值VB1、第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的直流偏壓值VB2和 子相位調(diào)制器c的直流偏壓值VB3進(jìn)行初始化，使得VB1 =VblQ，VB2=Vb2Q，VB3=Vb3Q; (2) 打開(kāi)激光光源，并以一定步長(zhǎng)掃描子相位調(diào)制器c的直流偏置電壓VB3,測(cè)量IQ光 調(diào)制器的輸出光功率，獲得一個(gè)周期內(nèi)與所述輸出光功率最大值對(duì)應(yīng)的第一直流偏置電壓 VIQ1，與所述輸出光功率最小值對(duì)應(yīng)的第二直流偏置電壓VIQ2; (3) 根據(jù)所述第一直流偏置電壓VIQ1和所述第二直流偏置電壓VIQ2獲得所述子相位調(diào) 制器c的最佳偏置電壓
；將所述子相位調(diào)制器c的最佳偏置電壓Vb3_ 輸入至所述相位調(diào)制器c的直流偏壓端并使之保持不變； (4) 通過(guò)先在第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的偏壓輸入端施加低頻方波信號(hào)，且所述第二子強(qiáng) 度調(diào)制器b的直流偏壓值維持初始值不變，再以一定步長(zhǎng)掃描所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的 直流偏置電壓VB1，測(cè)量IQ光調(diào)制器的輸出光功率，獲得與所述輸出光功率最小時(shí)對(duì)應(yīng)的第 二直流偏壓Vblmin; (5) 將所述第三直流偏壓作為所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的最佳偏置電壓Vbl_=Vblmin， 將所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的最佳偏置電壓Vbl()pt輸入至所述第一子強(qiáng)度調(diào)制器a的直流 偏壓端并使之保持不變； (6) 通過(guò)在第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的偏壓輸入端施加低頻方波信號(hào)，以一定步長(zhǎng)掃描所 述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的直流偏置電壓VB2，測(cè)量IQ光調(diào)制器的輸出光功率，獲得與所述輸 出光功率最小時(shí)對(duì)應(yīng)的第四直流偏壓Vb2min; (7) 將所述第四直流偏壓Vb2min作為所述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的最佳偏置電壓Vb2()pt = Vb2min，將所述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的最佳偏置電壓Vb2()pt輸入至所述第二子強(qiáng)度調(diào)制器b的 直流偏壓端并使之保持不變。
9. 如權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述低頻方波信號(hào)頻率低于1MHz，幅度 小于0. 5V。
10. 如權(quán)利要求8所述的控制方法，其特征在于，掃描的步長(zhǎng)不超過(guò)0. 02V。
【文檔編號(hào)】H04B10/25GK104485997SQ201410750918
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】付松年, 馮振華, 唐明, 劉德明 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)