[发明专利]锁定LiNbO3马赫–曾德尔调制器偏置工作点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通讯系统，具体是一种锁定LiNbO₃马赫–曾德尔调制器偏置工作点的方法。

背景技术

在网络容量呈指数增长和全球一体化的驱动下，光纤通信系统正朝着大容量、高速率、长距离传输的方向快速发展，调制器的性能和效率首先决定了光纤通讯系统能否达到这个目标。LiNbO₃马赫–曾德尔调制器性能稳定，具有低损耗，高电光效率，啁啾可调，驱动电压低以及带宽大等优点成为光纤通信系统中使用最广泛的高速调制器。LiNbO₃调制器使用时，需要给调制器加载一个偏置电压来保证其信号调制时可以工作在其传递函数合适的工作点上，从而优化调制信号、提高系统性能。LiNbO₃马赫–曾德尔调制器由于其自身结构的缺陷、环境温度、机械振动、外电场等因素都会引起其偏置工作点的缓慢漂移，最终造成调制信号质量变差、眼图劣化、传输系统误码率上升，因此有必要监测调制器的偏置工作点漂移并予以锁定。

为了减小偏置工作点的漂移对调制器的影响，研究人员提出了很多偏置点的控制方法。例如可以通过改进器件的制作工艺，优化器件的结构，从而抑制偏置点的漂移[Journal of Lightwave Technology,2011,vol.29,no.10,pp.1522-1534]。但是这种方法过程复杂而且成本高昂。基于调制器输入输出对工作点漂移进行反馈控制的偏置控制方法通常被用于实验室环境[Optical Fiber Telecommunications III B.New York:Academic,1997,pp.377–462]，这种方法中反馈信号受激光器功率的波动和光路损耗的变化影响严重，偏置点的锁定精度较差，它的优点是不需要加入额外的扰动信号，而且可以锁定任意的相位点。目前工程上常采用低频扰动信号的反馈控制方法来自动控制调制器的偏置点[Journal of Lightwave Technology,2010,vol.28,no.11,pp.1703-1706]，这种方法需要在直流偏置上加入一个低频小振幅的扰动信号，它的优点是稳定性好，锁定精度高，缺点是需要加入额外的扰动信号，然而在某些应用领域，例如在连续变量量子密钥分发系统中，这个扰动信号会对有用的传输信号造成影响，进而影响整个系统的安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种不需要加入扰动信号，受激光器功率波动和光路损耗变化影响较小，可以锁定任意相位的LiNbO₃马赫–曾德尔调制器偏置工作点控制方法。

本发明提供的一种锁定LiNbO₃马赫–曾德尔调制器偏置工作点的方法，包括以下步骤：

(1)、初始化调制器的半波电压V_π、最大输出光强P_inT_D、总的测量噪声，以最大透射光强P_inT_D为单位；所述的为光电探测器的电子学噪声，为激光器功率波动引起的探测噪声，C为调制器最大通光时光电探测器探测到的光强起伏标准偏差，T_D是调制器内部的损耗引起的衰减，P_in和P_out分别为马赫–曾德尔调制器的输入和输出光强；

（2）、当调制器没有加载射频信号时，在其偏置输入端加入一个测试电压，用光电探测器在调制器输出端测量透射光强，并作为反馈信号输入到微处理器；所述的测试电压为Δθ取值最小的偏置相位θ₀对应的偏置电压，Δθ取值通过下式计算：

Pout=PinTD2(cos[θ0]+1)]]>