[发明专利]一种光IQ调制器任意偏置点控制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种光IQ调制器任意偏置点控制方法及控制系统，控制方法包括：利用第一扰动信号和第二扰动信号计算第一类相关积分系数；根据偏置电压和第一类相关积分系数的关系分别得到各调制器的特征电压粗略值；利用各调制器的特征电压粗略值，通过迭代法，获得各调制器的特征电压精确值；计算在目标偏置点下各调制器所需加载的偏置电压，并相应地设置各调制器所加载的偏置电压；利用第三扰动信号计算第二类相关积分系数的取值，并由此计算参考相关系数向量；获得实时相关系数向量，并计算误差电压，然后利用误差电压对应地调节各调制器的偏置电压。本发明能够实现对光IQ调制器任意偏置点的控制并维持偏置点的稳定。

技术领域

本发明属于光纤通信和微波光子学领域，更具体地，涉及一种光IQ调制器任意偏置点控制方法及控制系统。

背景技术

在光纤通信系统中，为了提高信道容量，增大频谱效率，QPSK、16QAM、64QAM等高阶调制格式，得到了广泛的应用。而为了产生高阶调制格式的光信号，光同相/正交调制(In-phase and Quadrature-phase，IQ)调制器得到了广泛的应用。此外，由于光IQ调制器工作在非线性点时，能产生多种高阶谐波的特性，微波光子学领域也应用光IQ调制器来产生多倍频的射频微波信号。为了实现高阶调制格式的信号的调制，需要将光IQ调制器偏置在最佳线性点，而为了产生多倍频信号，则需要将光IQ偏置在其他非线性点。由于现有光IQ调制器多由铌酸锂材料制成，对温度和应力有着较高的敏感性，其偏置点和偏置电压的关系是时变的，这会导致输出光信号的畸变和劣化。因此，为了更便利地使用光IQ调制器，需要通过一定的外围控制电路，按照不同的需求，将IQ调制器调节到不同的偏置点，同时，在角度设置完成之后，还需要实时改变偏置电压，使偏置点保持不变。

总的来说，实现光IQ调制器任意偏置点的控制并维持偏置点的稳定具有重要意义。常见光IQ调制器的结构如图1所示，包含两个子马赫曾德尔调制器(MZMI、MZMQ)和一个相位延迟器P，其中两个子MZM调制器分别对输入光场的两个正交相位进行外调制，而相位延迟器则定义了两个子调制器输出光场的相位差。目前，光IQ调制器的最佳线性点控制和单MZM调制器的任意偏置点控制均已得到了广泛的研究，但这些控制方法都无法实现对光IQ调制器任意偏置点的控制并维持偏置点的稳定。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种光IQ调制器任意偏置点控制方法及控制系统，其目的在于实现对光IQ调制器任意偏置点的控制并维持偏置点的稳定。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种一种光IQ调制器任意偏置点控制方法，包括如下步骤：

(1)设置幅值相同的第一扰动信号和第二扰动信号；分别将第一扰动信号和第二扰动信号附加在偏置电压V_I和偏置电压V_Q上，且偏置电压V_P不附加扰动信号；其中，偏置电压V_I、偏置电压V_Q和偏置电压V_P分别为子调制器MZMI、子调制器MZMQ和母调制器MZMP的直流偏置输入端加载的偏置电压；

(2)利用光IQ调制器输出的光电信号、第一扰动信号和第二扰动信号分别计算母调制器MZMP的第一类相关积分系数CID_P、子调制器MZMI的第一类相关积分系数CID_I和子调制器MZMQ的第一类相关积分系数CID_Q，并由此获得子调制器MZMI、子调制器MZMQ和母调制器MZMP的特征电压的粗略值；

(3)利用各调制器的特征电压的粗略值，获得子调制器MZMI、子调制器MZMQ和母调制器MZMP的特征电压的精确值；

(4)利用各调制器的特征电压的精确值，分别计算各调制器在目标偏置点下其直流偏置输入端所需加载的偏置电压，并分别设置偏置电压V_I、偏置电压V_Q和偏置电压V_P为对应的取值，以实现对目标偏置点的控制；