[发明专利]一种用于硅光调制器自动偏压控制的电压处理方法及其装置

说明书

本发明公开一种用于硅光调制器自动偏压控制的电压处理方法，所述硅光调制器包括闭环反馈控制电路，所述闭环反馈控制电路根据硅光调制器的输出光信号产生反馈控制电压，并在所述反馈控制电压上叠加扰动电压后形成待加载到硅光调制器偏置电极上的偏置电压，将待加载到硅光调制器偏置电极上的初始偏置电压数值进行补偿运算，以获得实际加载偏置电压，将所述实际加载偏置电压加载到硅光调制器偏置电极上进行自动偏压控制，以使得所述硅光调制器的输出光信号与所述初始偏置电压数值呈线性关系变化；本发明电压处理方法简单，不需要额外设计新的硬件电路，纯软件处理，简单高效。

技术领域

本发明涉及一种电压处理方法及装置，特别涉及一种用于硅光调制器自动偏压控制的电压处理方法及其装置，本发明属于通信领域。

背景技术

硅光子学是采用硅作为有源、无源光学芯片的衬底基材，采用CMOS工艺，完成光芯片-电芯片的单片集成，实现低成本、大批量、高集成度、高速光传输的学科。为实现海量、高速、低成本信号传输，硅光技术开始越来越受到通信行业和研究学者的青睐。将各种类型的光器件(探测器、MZ调制器、模斑变换器、波导、光栅等结构)集成在单个硅光芯片上，实现一定的功能，硅光DP-IQ相干调制器就是硅光应用的典型代表之一。

目前，100G DP-QPSK硅光调制器和400G双载波DP-16QAM硅光调制器的产业化发展迅猛，以美国硅光子公司Acacia为例，100G/400G硅光相干模块已经开始批量供货，越来越多的光器件商、系统商也开始陆续推出硅光调制器样机。按照现阶段硅光产业化发展速度，硅光调制器很有可能取代铌酸锂调制器，成为下一代相干光通信的核心器件。

硅光调制器虽然在成本上、尺寸和集成度上，对铌酸锂调制器有着比较大的优势，但由于材料性能的不同，导致两种调制器性能上存在着比较大的差异，主要体现在插损、半波电压、调制效率和调制线性度等方面。硅光调制器的自动偏压控制技术，和铌酸锂调制器也有很大不同，技术开发难度也相对增加。其中一个技术难点在于，铌酸锂调制器的偏置电压bias，是利用铌酸锂材料的泡克尔斯效应进行控制的，这种效应是线性的，即电压变化与相位变化成正比，因而铌酸锂调制器的偏置bias“电-光”曲线，变化比较规律，有着固定的直流半波电压；而硅光调制器的bias是热光效应，通过电阻给波导加热来改变MZ单臂的折射率，进而改变相位差，硅波导热量和相位变化是近似线性的，但是电压-相位变化是非线性的，bias比较小的时候，电光效应比较迟缓，bias大的时候，电光效应相对敏感。硅光调制器的“bias-光功率”响应的非线性，导致了其在自动偏压控制上存在两个普遍的问题：

一是在相同幅度的偏压扰动下，不同bias点控制精度不同。电压和相位的非线性，导致了在自动偏压控制过程中，在给bias电极加上相同幅度的扰动的条件下，在电压较大的时候，会产生更大的相位扰动。二是调制器工作bias偏置电压点两侧电光曲线不对称，导致自动偏压控制设置阈值时，工作点左右阈值设置不相等，需要针对每个周期的工作点设定双阈值，增加了开发的复杂度。

发明内容

本发明提供了一种用于硅光调制器自动偏压控制的电压处理方法及其装置，待加载在硅光调制器bias电极上的电压(直流偏置+扰动)数值，经过该方法处理后，输出电压加载在硅调制器上，这时硅调制器的“相位-电压”响应会变得线性，该方法能提高硅光调制器自动偏压控制的精度和准确性。

本发明采用的技术方案是：

一种用于硅光调制器自动偏压控制的电压处理方法，所述硅光调制器包括闭环反馈控制电路，所述闭环反馈控制电路根据硅光调制器的输出光信号产生反馈控制电压，并在所述反馈控制电压上叠加扰动电压后形成待加载到硅光调制器偏置电极上的偏置电压，将待加载到硅光调制器偏置电极上的初始偏置电压数值进行补偿运算，以获得实际加载偏置电压，将所述实际加载偏置电压加载到硅光调制器偏置电极上进行自动偏压控制，以使得所述硅光调制器的输出光信号与所述初始偏置电压数值呈线性关系变化。

对所述偏置电压进行的补偿运算包括开方运算。