CN101089676A

CN101089676A - 一种铌酸锂调制器控制方法及系统

Info

Publication number: CN101089676A
Application number: CN 200610012203
Authority: CN
Inventors: 黄典刚; 王向前
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2006-06-12
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2026-06-12
Also published as: CN100535710C

Abstract

本发明公开了一种铌酸锂调制器控制方法及系统，包括：对铌酸锂调制器的偏置点参数、调制幅度参数和交叉点参数中任意一项参数的控制；设置同一控制系统实现对偏置点参数、调制幅度参数、交叉点参数的综合控制。其中，对所述任意一项参数的控制包括以下步骤：首先，向铌酸锂调制器某一选定参数信号中加入低频调制信号；其次，解调恢复铌酸锂调制器的输出信号；然后，对恢复后数据的进行处理，输出到所述需控制参数的控制点，完成对该项参数的控制。所述控制系统包括：调制信号发生模块，调制信号恢复模块，偏置点、调制幅度和交叉点控制模块，及定时控制模块。该发明有效实现了在同一控制系统中对任一项参数控制和对三个参数的综合控制。

Description

一种铌酸锂调制器控制方法及系统

技术领域

本发明涉及数字光纤传输系统技术领域，尤其是一种针对铌酸锂调制器幅度、偏置、交叉点综合控制方法及系统。

背景技术

光纤传输系统中的光调制技术分为直接调制和外调制两种，通常应用于短距离，低速率的直接调制法经济、实用，缺点是输入功率高，消光比小。与直接调制不同，应用于高速率，长距离传输系统的外调制法以低啁啾进行调制使得激光器产生稳定的大功率激光，从而获得远大于直接调制的色散受限距离。随着系统的单信道速率由2.5Gbit/s向10Gbit/s、40Gbit/s发展，外调制器的性能对系统的传输距离和传输容量起着越来越大的作用。铌酸锂材料具有低插入损耗、高电光系数等特点，非常适合外调制器的制作。基于铌酸锂的调制器由于具有高速率、大消光比、大光功率和消除半导体激光器内调制产生的光频率跳变的“啁啾”现象等优点，在已经投入实用的产品中占有很大的比例。

铌酸锂调制器基本结构如图1所示，该调制器包括光纤101、铌酸锂晶体制作的光电衬底102、配置于衬底并用来传播光束的波导103、把热能传给波导的行波电极104和偏置电极105。该调制器是基于铌酸锂材料的电光调制原理开发的。电光调制是基于线性电光效应即光波导的折射率正比于外加电场变化的效应。电光效应导致的相位调制器中光波导折射率的线性变化，使通过该波导的光波有了相位移动，从而实现相位调制。单纯的相位调制不能调制光的强度。由包含两个相位调制器和两个Y分支波导构成的马赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉仪型调制器能调制光的强度。铌酸锂调制器的正常工作需要对偏置点、调制幅度和交叉点进行正确设置。此外，由于铌酸锂调制器对温度等外界条件比较敏感，温度的变化会使得铌酸锂的响应曲线漂移。因此在使用铌酸锂调制器时，需要对铌酸锂调制器的偏置点、调制幅度和交叉点进行反馈控制，形成闭环，从而才能保证铌酸锂调制器工作稳定。

而铌酸锂调制器传统控制方法是直接检测需要控制的参数然后加以相应的控制：比如要控制偏置点，就直接检测偏置点，然后在偏置点上施加控制，比如中国专利公开号为CN1254851A名称为“光学调制设备和控制光学调制器的方法”的专利文件中提供的控制光学调制器的方法，控制偏置点就是通过一个低频叠加单元把一个规定的低频信号叠加到调制器驱动电压信号上，通过检测工作点的偏移，控制调制器的偏置电压达到控制偏置点的目的。

这种传统的控制方法虽然实现了在独立控制系统中对某个参数的独立反馈控制，但不能在同一控制系统实现对偏置点、调制幅度和交叉点任意参数进行控制，也不能在同一控制系统实现对三个参数的综合反馈控制，从而导致控制系统结构复杂，成本也较高。

发明内容

本发明要解决的问题在于提供一种铌酸锂调制器控制方法及系统，该方法及系统实现了在同一控制系统中对偏置点、调制幅度及交叉点任一参数控制和对三个参数综合反馈控制。

为达到上述目的，本发明提供了一种铌酸锂调制器控制方法，包括对铌酸锂调制器的偏置点参数、调制幅度参数和交叉点参数中任意一项参数的控制；其特征在于，还包括：

设置同一控制系统实现对偏置点参数、调制幅度参数、交叉点参数控制；

其中，对所述任意一项参数的控制又包括以下步骤：首先，向铌酸锂调制器某一选定参数信号中加入低频调制信号；其次，解调恢复铌酸锂调制器的输出信号；然后，对恢复后数据的进行处理，输出到所述需控制参数的控制点，完成对该项参数的控制。

进一步的，上述铌酸锂调制器控制方法，其特征在于，还包括：一协调偏置点参数、调制幅度参数、交叉点参数控制周期的定时控制步骤，用于产生对被控制参数的开关选择信号。

进一步的，上述铌酸锂调制器控制方法，其特征在于，当对所述调制幅度参数进行控制时，进一步包括以下步骤：

(1)、系统初始化，设置偏置点、调制幅度或交叉点的初始值，使调制器进入基本工作点；

(2)、偏置点设置值积分后与低频调制信号一起通过数模转换器DAC加入到偏置点信号中，得到当前调制器输出响应信号；

(3)、对当前调制器输出的响应信号进行解调、滤波，恢复出调制幅度响应信号；

(4)、恢复出的调制幅度响应信号与调制幅度设置值进行积分运算；

(5)、更新调制幅度参数值循环执行步骤(2)。

进一步的，上述铌酸锂调制器控制方法，当对所述偏置点参数进行控制时，进一步包括以下步骤：

(2)、调制幅度设置值积分后与低频调制信号一起通过数模转换器DAC加入到调制幅度信号中，得到当前调制器输出响应信号；

(3)、对当前调制器输出的响应信号进行解调、滤波，恢复出偏置点响应信号；

(4)、恢复出的偏置点响应信号与偏置点设置值进行积分运算；

(5)、更新偏置点参数值循环执行步骤(2)。

进一步的，上述铌酸锂调制器控制方法，当对所述交叉点参数进行控制时，进一步包括以下步骤：

(2)、交叉点设置值积分后与低频调制信号一起通过数模转换器DAC加入到交叉点信号中，得到当前调制器输出响应信号；

(3)、对当前调制器输出的响应信号进行解调、滤波，恢复出交叉点响应；

(4)、恢复出的交叉点响应信号与交叉点设置值进行积分运算；

(5)、更新交叉点参数值循环执行步骤(2)。

进一步的，上述铌酸锂控制方法，所述步骤(4)之前还包括一对偏置点、调制幅度、交叉点的开关控制信号的判断步骤，用以决定进行哪个参数调整。

为达到发明目的，本发明还提供了一种铌酸锂调制器控制系统，其包括：

-调制信号发生模块，用于产生的低频调制信号，供调制信号恢复模块中解调使用；

-调制信号恢复模块，用于执行信号的解调恢复；

-偏置点、调制幅度和交叉点控制模块，分别完成经调制信号恢复模块恢复解调后数据的处理，输出到偏置点、调制幅度和交叉点三个参数相应的控制点。

进一步的，上述铌酸锂调制器控制系统，其特征在于，还包括一定时控制模块，用于产生定时信号，产生三个分别控制偏置点、调制幅度和交叉点的开关的时间信号，实现同一控制系统中对偏置点、调制幅度和交叉点三个参数的综合控制。

进一步的，上述铌酸锂调制器控制系统，其特征在于，上述定时控制模块产生的定时信号彼此错开互不重叠。

进一步的，上述铌酸锂调制器控制系统，其特征在于，所述调制信号恢复模块采用正交解调的方法，恢复出偏置点、调制幅度或交叉点响应信号。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的铌酸锂调制器控制方法及系统既能在同一控制系统中对偏置点、调制幅度和交叉点任意一个参数进行控制，还可在同一控制系统实现对这三种参数的反馈控制，从而能够有效的保证铌酸锂调制器工作稳定。

本发明的主要功能采用软件实现，调节灵活方便；偏置点、调制幅度和交叉点三个参数在同一控制系统内完成调整，可以简化控制系统结构，大大降低了系统成本。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明：

附图说明

图1是常用铌酸锂调制器示意图；

图2是本发明中综合控制流程图；

图3是本发明中综合控制系统框图；

图4是本发明中综合控制系统定时控制与调制信号发生之间的时序关系图；

图5是本发明中调制幅度控制系统为例，给出的单个参数系统控制框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施方式作进一步的详细说明：

本发明的控制方法采用一种间接的方法实现了在同一控制系统中对偏置点和调制幅度参数的控制：要控制某个参数，不直接检测该参数，而是向另外一个参数的信号里加入低频调制信号，然后通过信号解调来得到要控制参数的状态，最后对该参数施加控制。同时，在该同一控制系统中，也实现了对交叉点参数的控制，并且通过一定时控制模块协调偏置点、调制幅度和交叉点三个参数的控制周期，实现了在同一控制系统中对三个参数的综合控制。

图2是本发明中综合控制流程图，参考图2，说明本发明的铌酸锂调制器综合控制方法，该方法进一步包括以下步骤：

S201、系统初始化，设置偏置点Bias、调制幅度Level、交叉点CPC的初始值，使调制器进入基本工作点；

S202、数模转换器DAC采样，得到当前调制器输出响应信号；

S203、对S202所述的响应信号进行解调、滤波恢复信号；

S204、判断定时控制模块输出的S0、S1、S2开关信号，作为偏置点Bias、调制幅度Level、交叉点CPC控制周期的选择依据，决定进行哪个参数调整；

S205、对应每一种参数的控制，分别进行解调恢复信号与该参数的积分运算；

S206、通过DAC更新偏置点Bias、调制幅度Level、交叉点CPC参数后再循环执行S202。

其中S205进一步包括：

S2051、当S0开关有效，恢复出的调制幅度响应信号与调制幅度设置值进行积分运算后通过数模转换器DAC加入到调制幅度信号中完成对调制幅度参数的调整；

S2052、当S1开关有效，恢复出的偏置点响应信号与偏置点设置值进行积分运算后通过数模转换器DAC加入到偏置点信号中完成对偏置点参数的调整；

S2053、当S2开关有效，恢复出的交叉点响应信号与交叉点点设置值进行积分运算后通过数模转换器DAC加入到交叉点信号中完成对交叉点参数的调整；

图5是以调制幅度参数控制为例，给出的单个参数系统控制框图，参考图5，本发明的铌酸锂调制器控制方法，对调制幅度参数的控制进一步包括以下步骤：

(1)系统初始化，设置偏置点、调制幅度的初始值，使调制器进入基本工作点；

(2)偏置点设置值积分后与低频调制信号一起通过DAC加入到偏置点信号中，得到当前调制器输出响应信号；

(3)对当前调制器输出的响应信号进行解调、滤波，恢复出调制幅度响应；

(4)恢复出的调制幅度响应信号与调制幅度设置值进行积分运算；

(5)更新调制幅度参数值循环执行步骤(2)。

图3是本发明实施例综合控制系统框图，图4是本发明中综合控制系统定时控制与调制信号发生之间的时序关系图；

参考图3和图4，详细说明该发明的控制系统的系统构成及控制原理：

本发明的控制系统主要包括：

一调制信号发生模块301，用于产生调制所需的低频调制信号；

一调制信号恢复模块302，用于执行信号的解调恢复；

一偏置点、调制幅度和交叉点控制模块303，分别完成经调制信号恢复模块解调恢复后数据的处理，输出到偏置点、调制幅度和交叉点三个参数相应的控制点。

一定时控制模块304，用于产生定时信号，协调偏置点、调制幅度和交叉点控制模块的执行。

参考图4，实现综合控制的重点需要保证对这三个参数的控制是正交的，即在时间上由定时控制模块304产生的定时信号S0、S1、S2三个信号彼此错开，相互不会重叠。调制信号发生模块301产生正弦、余弦低频调制信号供调制信号恢复模块302中解调使用。

例如，假设当前处在S0有效状态，即处于调整调制幅度的状态，S0对应的调整调制幅度的开关导通。此时S1和S2均无效，对应的开关均断开。显然，此时偏置点设置值积分后与加在偏置点信号上的正弦信号V_add一起通过DAC加入到偏置点信号V_bias上；然后，在调制器输出端得到调制器响应，经过自动增益控制AGC、带通滤波器BPF等处理后进入信号解调恢复模块；在信号解调恢复模块中采用正交解调的方法，恢复出调制幅度响应信号；最后恢复出的调制幅度响应信号与调制幅度设置值积分后通过模数转换器DAC加入到调制幅度信号V_level，完成此调制幅度参数的控制。

随后S1有效，S1对应的偏置点调整开关导通，S0和S2无效，系统进入偏置点调整状态。此时，调制幅度设置值积分后与加在调制幅度信号上的正弦信号V_AM一起通过模数转换器DAC加入到调制幅度信号V_level上；然后，在调制器输出端得到调制器响应，经过自动增益控制AGC、带通滤波器BPF等处理后进入信号恢复模块；在信号恢复模块中采用正交解调的方法，恢复出偏置点响应信号；最后恢复出的偏置点响应信号与偏置点设置值积分后通过模数转换器DAC加入到偏置点信号V_bias上，完成对偏置点参数的控制。

随后S2有效，S2对应的交叉点调整开关导通，S0和S1无效，系统进入交叉点调整状态，交叉点设置值积分后与加在交叉点信号上的正弦信号V_eye一起通过模数转换器DAC加入到交叉点信号V_CPC上；然后，在调制器输出端得到调制器响应信号，经过自动增益控制AGC、带通滤波器BPF等处理后进入信号恢复模块；在信号恢复模块中采用正交解调的方法，恢复出交叉点响应信号；最后恢复出的交叉点响应信号与交叉点设置值积分后通过模数转换器DAC加入到交叉点信号V_CPC上，完成交叉点参数的控制。

随后S0有效，S1、S2无效，再次进入调整调制幅度状态，如此循环，可以有效实现在同一控制系统中对3个参数的闭环控制。

综上，本发明的方法及系统，既能在同一控制系统中实现对铌酸锂调制器偏置点、调制幅度或交叉点任一参数的控制。通过时分复用的方法，还可以在同一控制系统中完成对这三个参数的综合控制。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1、一种铌酸锂调制器控制方法，包括对铌酸锂调制器的偏置点参数、调制幅度参数和交叉点参数中任意一项参数的控制；其特征在于，还包括：

2、根据权利要求1所述的铌酸锂调制器控制方法，其特征在于，还包括：一协调偏置点参数、调制幅度参数、交叉点参数控制周期的定时控制步骤，用于产生对被控制参数的开关选择信号。

3、根据权利要求1所述的铌酸锂调制器控制方法，其特征在于，当对所述调制幅度参数进行控制时，进一步包括以下步骤：

步骤31、系统初始化，设置偏置点、调制幅度或交叉点的初始值，使调制器进入基本工作点；

步骤32、偏置点设置值积分后与低频调制信号一起通过模数转换器加入到偏置点信号中，得到当前调制器输出响应信号；

步骤33、对当前调制器输出的响应信号进行解调、滤波，恢复出调制幅度响应信号；

步骤34、恢复出的调制幅度响应信号与调制幅度设置值进行积分运算；

步骤35、更新调制幅度参数值循环执行步骤32。

4、根据权利要求1所述的铌酸锂调制器控制方法，其特征在于，当对所述偏置点参数进行控制时，进一步包括以下步骤：

步骤41、系统初始化，设置偏置点、调制幅度或交叉点的初始值，使调制器进入基本工作点；

步骤42、调制幅度设置值积分后与低频调制信号一起通过模数转换器加入到调制幅度信号中，得到当前调制器输出响应信号；

步骤43、对当前调制器输出的响应信号进行解调、滤波，恢复出偏置点响应信号；

步骤44、恢复出的偏置点响应信号与偏置点设置值进行积分运算；

步骤45、更新偏置点参数值循环执行步骤42。

5、根据权利要求1所述的铌酸锂调制器控制方法，其特征在于，当对所述交叉点参数进行控制时，进一步包括以下步骤：

步骤51、系统初始化，设置偏置点、调制幅度或交叉点的初始值，使调制器进入基本工作点；

步骤52、交叉点设置值积分后与低频调制信号一起通过模数转换器加入到交叉点信号中，得到当前调制器输出响应信号；

步骤53、对当前调制器输出的响应信号进行解调、滤波，恢复出交叉点响应信号；

步骤54、恢复出的交叉点响应信号与交叉点设置值进行积分运算；

步骤55、更新交叉点参数值循环执行步骤52。

6、根据权利要求3、4或5所述的铌酸锂控制方法，其特征在于，所述步骤34、步骤44、步骤54之前还包括一对偏置点、调制幅度、交叉点的开关控制信号的判断步骤，用以决定进行哪个参数调整。

7、一种用于铌酸锂调制器的控制系统，其特征在于，包括：

-调制信号恢复模块，用于执行信号的解调恢复；

-偏置点、调制幅度和交叉点控制模块，分别完成对解调后数据的处理，输出到偏置点、调制幅度和交叉点三个参数相应的控制点。

8、根据权利要求7所述的铌酸锂调制器控制系统，其特征在于，还包括一定时控制模块，产生三个分别控制偏置点、调制幅度和交叉点的开关的时间信号，协调偏置点、调制幅度和交叉点三个参数的控制周期，实现同一控制系统内对偏置点、调制幅度和交叉点三个参数的综合控制。

9、根据权利要求8所述的铌酸锂调制器控制系统，其特征在于，上述定时控制模块产生的定时信号彼此错开互不重叠。

10、根据权利要求7所述的铌酸锂调制器控制系统，其特征在于，所述调制信号恢复模块采用正交解调的方法，恢复出偏置点、调制幅度或交叉点响应信号。