電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置及其自動(dòng)偏置控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[OOOU 本發(fā)明設(shè)及電光強(qiáng)度調(diào)制領(lǐng)域，尤其是一種M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制 裝置及其自動(dòng)偏置控制方法。
【背景技術(shù)】
[000引 目前常用的Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)電光調(diào)制器利用線性電光效應(yīng)調(diào)節(jié)材料的折射 率，利用M-Z干設(shè)使輸出光功率隨著外加電壓變化。但由于電光調(diào)制器的調(diào)制特性會(huì)隨環(huán) 境溫度變化等原因發(fā)生變化，使得靜態(tài)工作點(diǎn)偏離調(diào)制特性曲線的線性區(qū)中點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致 調(diào)制光波信號(hào)失真。在CATV、R0F系統(tǒng)應(yīng)用中，常采用加微擾動(dòng)的控制方式，而該方式下會(huì) 混入低頻信號(hào)，影響調(diào)制信號(hào)質(zhì)量，該種裝置結(jié)構(gòu)、控制算法比較復(fù)雜；而采用現(xiàn)有單反饋 或雙反饋方式，不能有效克服激光器輸出功率抖動(dòng)引起的反饋處理器誤動(dòng)作，在對(duì)工作點(diǎn) 進(jìn)行預(yù)設(shè)時(shí)，需要人工參與和輔助儀器，手動(dòng)調(diào)節(jié)偏壓至線性區(qū)，使得操作繁瑣不便。
[0003] 目前針對(duì)電光調(diào)制器的偏置控制方式主要有低頻擾動(dòng)法、輸出功率反饋法等方 式，上述方式都能根據(jù)各自的控制特點(diǎn)、算法及操作程序?qū)崿F(xiàn)電光調(diào)制器正交工作點(diǎn)的定 位與跟蹤，能達(dá)到最終的控制目的，但是上述方式中一般有著各自的缺點(diǎn)。
[0004] 其中，低頻擾動(dòng)法是將一低頻信號(hào)通過(guò)直流端注入到調(diào)制器，其表達(dá)式為：
[0005]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置，電光強(qiáng)度調(diào)制器為M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制 器，其特征在于，包括激光器、分束器、及M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器，所述分束器包括第一分束 器、及第二分束器； 所述第一分束器連接在激光器的出光口與M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器入光口之間，第一分 束器連接有電光調(diào)制器輸入反饋通路； 所述第二分束器連接M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器出光口，第二分束器連接有電光調(diào)制器輸 出反饋通路； 電光調(diào)制器輸入反饋通路及電光調(diào)制器輸出反饋通路經(jīng)反饋處理器匯合形成雙路跟 蹤反饋控制系統(tǒng)，反饋處理器連通M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器的控制端，M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器 的入射光束及出射光束經(jīng)反饋處理器自動(dòng)校準(zhǔn)、跟蹤并通過(guò)偏壓驅(qū)動(dòng)控制M-Z型電光強(qiáng)度 調(diào)制器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置，其特征在于，所述 第一分束器為1 % :99%保偏光纖分束器； 所述M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器入射的光束經(jīng)第一分束器分成兩束，其中一束為1%反饋 光束，反饋光束進(jìn)入電光調(diào)制器輸入反饋通路的第一檢測(cè)通道，另一束進(jìn)入M-Z型電光強(qiáng) 度調(diào)制器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置，其特征在于，所述 第二分束器為1% :99%保偏光纖分束器； 所述M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器出射的光束經(jīng)第一分束器分成兩束，其中一束為1%反饋 光束，反饋光束進(jìn)入電光調(diào)制器輸出反饋通路的第二檢測(cè)通道，另一束為輸出調(diào)制光。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置，其特征在于，所述 電光調(diào)制器輸入反饋通路包括光電轉(zhuǎn)換模塊、同相放大模塊，M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器入射的 1 %反饋光束通過(guò)校準(zhǔn)通道進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換模塊，將反饋光束轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)同相放大由 信號(hào)采集點(diǎn)輸出，作為基準(zhǔn)電壓V3; 電光調(diào)制器輸入反饋通路設(shè)有第一級(jí)細(xì)調(diào)、第二級(jí)粗調(diào)兩級(jí)數(shù)字式可調(diào)電位器，用于 調(diào)芐基準(zhǔn)電壓％的大小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置，其特征在于，所述 電光調(diào)制器輸出反饋通路設(shè)有校準(zhǔn)通道，校準(zhǔn)通道采用1X2模擬開(kāi)關(guān)切換控制； 所述校準(zhǔn)通道依次連通光電轉(zhuǎn)換模塊、同相放大模塊，M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器出射的 1%反饋光束通過(guò)校準(zhǔn)通道進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換模塊，將反饋光束轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)同相放大模 塊放大獲得反饋電壓V2。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置，其特征在于，所述 電光調(diào)制器輸出反饋通路設(shè)有第一級(jí)細(xì)調(diào)、第二級(jí)粗調(diào)兩級(jí)數(shù)字式可調(diào)電位器，用于調(diào)節(jié) 反饋電壓V2的大小。
7. 電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置的自動(dòng)偏置控制方法，其特征在于，自動(dòng)偏置控 制方法基于權(quán)利要求6所述的電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置采用如下步驟： 步驟1 :采用三點(diǎn)定位法確定最大調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)范圍時(shí)的偏置零點(diǎn)位置區(qū)域； 步驟2 :當(dāng)偏置控制電壓輸出達(dá)到最大值時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)電光調(diào)制器輸入反饋通路和電 光調(diào)制器輸出反饋通路的兩級(jí)數(shù)字式可調(diào)電位器，使得基準(zhǔn)電壓V3和反饋電壓￥2的關(guān)系滿 足:V3= V2/2 ; 步驟3 :在步驟2的基礎(chǔ)上通過(guò)控制調(diào)節(jié)偏壓與查找峰值點(diǎn)時(shí)的方向相反調(diào)節(jié)，直至滿 足V3= V 2,M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器輸入與輸出功率關(guān)系為：P2= P /2,完成電光調(diào)制器線性 工作點(diǎn)的準(zhǔn)確定位； 步驟4 :完成工作點(diǎn)的準(zhǔn)確定位后，進(jìn)入跟蹤模式，利用數(shù)字PID算法實(shí)現(xiàn)偏壓的反饋 控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置的自動(dòng)偏置控制方法，其 特征在于，所述步驟1中三點(diǎn)定位法先將初始電壓OV設(shè)定為偏置零點(diǎn)Vtl，確定采樣間隔，偏 置零點(diǎn)Vtl左側(cè)的采樣點(diǎn)電壓為V left，偏置零點(diǎn)Vtl右側(cè)的采樣點(diǎn)電壓為V Hgh; 偏置零點(diǎn)Vtl的位置區(qū)域根據(jù)以下關(guān)系得知： (1) V1^VciWightWci位于下降區(qū)，調(diào)節(jié)偏壓減小獲得輸出峰值； (2) UVtlWightW ^位于上升區(qū)，調(diào)節(jié)偏壓增大獲得輸出峰值； (3) VQ>Vlefj V Q>Vright:V。已位于峰值點(diǎn)； (4) Vc^Vlrft且V /IightW ^位于波谷點(diǎn)，調(diào)節(jié)偏壓增大或減小偏壓獲得輸出值； (5) V〇= Vleft且VtlWighiVtl位于下降區(qū)，調(diào)節(jié)偏壓減小獲得輸出峰值； (6) Vq= V right且V 〇>Vleft:V。位于上升區(qū)，調(diào)節(jié)偏壓增大獲得輸出峰值。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置的自動(dòng)偏置控制方法，其 特征在于，所述步驟4中以基準(zhǔn)電壓V3和反饋電壓V 2的差值作為反饋信號(hào)，定義兩者的差 值調(diào)整閾值為Vth，直至滿足IV3-V21 < Vth，利用數(shù)字PID算法實(shí)現(xiàn)偏壓的反饋控制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置的自動(dòng)偏置控制方法， 其特征在于，所述步驟4中進(jìn)入跟蹤模式的同時(shí)，在PID控制基礎(chǔ)上采用激光器抖動(dòng)控制識(shí) 別算法及延遲采樣法。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置及其自動(dòng)偏置控制方法。電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置包括激光器、分束器、及M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器。電光調(diào)制器輸入反饋通路及電光調(diào)制器輸出反饋通路經(jīng)反饋處理器匯合形成雙路跟蹤反饋控制系統(tǒng)。本發(fā)明采用數(shù)字PID算法，由偏壓驅(qū)動(dòng)電路配合調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電光調(diào)制器線性工作點(diǎn)的自動(dòng)準(zhǔn)確定位和跟蹤，同時(shí)還可以克服因激光器輸出功率抖動(dòng)導(dǎo)致的控制器誤動(dòng)作問(wèn)題。
【IPC分類】H03K19-14
【公開(kāi)號(hào)】CN104836569
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510182397
【發(fā)明人】張愛(ài)國(guó), 魏石磊, 李寶瑞, 汪磊
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月17日