[发明专利]一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统及方法，属于光电芯片设计领域。系统包括驱动器、电压/电流转换模块、第一开关电容积分器、光学调制器、光电转换模块、第二开关电容积分器、解算器、控制单元和执行器。第一开关电容积分器根据电流格式的调制数据产生代表调制数据统计分布的电压信号，第二开关电容积分器根据检测到的光学调制器的光学参数转换得到的电流信号产生包含光学调制器光学参数变化、调制数据统计分布的电压信号，两者计算出控制信号，从而通过执行器实现对光学调制器光学参数的调谐。本发明克服了传统方法中存在的需要特殊数据序列、功耗大、芯片面积大的问题。

技术领域

本发明属于光电芯片设计领域，更具体地，涉及一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统及方法。

背景技术

光学调制器具有高传输速率、低能量损耗以及易于大规模集成等诸多优点，在数据中心、无线通信等领域具有广泛的应用。为了防止光学调制器的光学参数由于温度变化、制造工艺偏差以及输入激光变化等影响而发生改变，通常会引入控制系统对其光学参数进行检测及锁定。对于脉冲幅度调制格式，光学调制器的光学参数同时会随着调制数据而发生高频变化，通常会引入预处理或者数据检测系统配合参数控制系统对其调制性能进行控制及优化。

比如，环型调制器(RM)的谐振波长易受到温度变化、制造工艺偏差以及输入激光变化的影响而发生偏移，导致其调制性能的恶化。美国专利US10651933B1公开了一种利用光电二极管、控制单元以及热调器的闭环反馈控制系统，这种控制系统通过光电二极管实现对环形调制器下载端口处光强的检测，其中通过插入测试数据的方式实现对调制数据的预处理，然后通过控制单元根据光电二极管输出的光电流产生控制信号，最后通过热调器控制环形调制器。中国发明专利CN2017110298491也公开了一种对调制数据进行预编码的预处理技术，从而配合闭环反馈控制系统实现对环形调制器谐振波长的控制与锁定。在这两种用于环形调制器的闭环反馈控制系统中，由于均需要对高速调制数据进行预处理而产生特定的调制数据序列，导致预处理模块的工作频率需要与调制数据速率相匹配，因此会降低有效的调制数据速率，不能很好的满足高带宽、低功耗和随机数据序列的数据传输需求。

此外，通过检测调制数据序列的方式可以在传输随机数据序列的同时实现对光学调制器的光学参数的闭环反馈控制，但是在已有的工作中检测高速调制数据序列通常需要高速检测模块，并且高速检测模块的工作速率通常受限于工艺节点，并且已有的高速调制数据检测方法中也需要特定的调制数据序列，因此也不能很好的满足实际数据传输过程中高带宽、低功耗以及随机数据序列的需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统及方法，旨在解决现有的基于预处理以及数据检测的光学调制器参数闭环锁定方法中存在的瓶颈的问题。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种基于积分前端的光学调制器参数控制系统，包括驱动器、电压/电流转换模块、第一开关电容积分器、光学调制器、光电转换模块、第二开关电容积分器、解算器、控制单元和执行器，电压/电流转换模块的输出端与第一开关电容积分器相连，第一开关电容积分器用于根据电压/电流转换模块的输入端输入的调制数据产生代表调制数据统计分布的电压信号；驱动器的输出端与光学调制器相连，光学调制器的输出端与光电转换模块的输入端相连，光电转换模块的输出端与第二开关电容积分器相连，第二开关电容积分器用于产生代表光学调制器光学参数变化、调制数据统计分布的电压信号；第一开关电容积分器以及第二开关电容积分器输出的电压信号传输至解算器，解算器的输出端与控制单元相连，控制单元的输出与执行器相连，控制单元用于通过预设控制得到控制信号，执行器用于根据控制信号实现对光学调制器光学参数的调谐。

进一步地，第一开关电容积分器与第二开关电容积分器通过控制开关的通断，在相同的积分区间内实现对输入电流信号的积分，最终输出积分得到的电压信号。

进一步地，该系统使用单路或多路开关电容积分器，实现对输入电流信号的积分，最终输出单个或多个电压信号。