CN101364841A - 多个mz调制器的偏置控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施方式提供了一种光传输网络中多个MZ调制器的偏置控制方法及系统，通过控制低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上，来实现在同一时刻只对一个MZ调制器进行偏置控制。按照以上技术方案的实施，在主业务光信号上同一时刻只加载了一个低频扰动信号，因而在实现偏置电压控制的同时，能够有效减少对光路中主业务光信号的影响，降低了系统功率代价。

Description

多个MZ调制器的偏置控制方法及系统

技术领域

本发明涉及光传输网络领域，尤其涉及一种光传输网络中多个MZ调制器的偏置控制方法及系统。

背景技术

在光传输系统中，电光转换有多种调制方式，也可以生成多种调制码型，目前普遍采用的电光转换调制器有EA(Electro Absorption，电吸收)型和MZ(Mach-Zehnder，马赫-曾德尔)型两种。其中MZ型调制器的特性曲线如图1所示，图中横轴V表示调制器的偏置电压，纵轴Power Out表示输出光功率，即表示输出光信号的强度；这里将Vpi定义为调制曲线的输出光功率MAX(最大)和MIN(最小)点之间的电压差，如果MZ调制器的直流偏置电压设置在合适的位置，加载的电射频信号就将被转换成相应的光信号输出。

偏置电压可以分别工作在调制器特性曲线的MAX、MIN和两个Quad(象限)点，而针对不同的调制码型，MZ调制器的偏置电压有不同的最佳工作点。以NRZ(No Return Zero，非归零)调制码为例，输入的电射频信号是NRZ码，这时将MZ调制器的直流偏置电压设置在两个Quad点时，输出的光信号性能最好、失真最小，系统的误码率也最低。而当直流偏置电压偏离Quad点时，无论大于还是小于Quad点，输出信号的性能都逐渐恶化，偏离越远恶化越严重，所以我们就要尽量把直流偏置电压稳定在Quad点，既Vpi/2上。在实际情况中，MZ调制器的调制曲线会因为温度、机械等因素随着时间漂移，MAX、MIN和两个Quad点也就会相应的移动，因此就需要不断对MZ调制器的直流偏置电压的漂移进行补偿，使它始终锁定在Quad点，或MAX、MIN点上，这就是所谓的偏置控制。

目前对MZ调制器的偏置控制一般是采用幅度调制偏置控制法来实现，具体来说，就是采用低频正弦电信号，即周期性扰动信号对高频数据信号进行幅度调制。低频周期性扰动信号的调制深度一般在高频数据信号调制幅度的1％～10％之间，不同调制深度得到的偏置电压误差数值是不同的。当调制深度越低时，误差数值越大，甚至无法正确检测；而当调制深度加大时，就会直接影响高频数据信号的性能，造成信号质量恶化，产生系统功率代价。因此，低频周期性扰动信号的幅度选择必须权衡这两方面的影响，在能够正确控制偏置电压的情况下，尽可能减小调制幅度。

目前在对两个或两个以上的MZ调制器，即多个MZ调制器进行偏置控制时，每个MZ调制器都会有一个偏置控制系统来保证调制器工作在正确的偏置电压范围内。如图2所示为现有两个MZ调制器偏置控制的实现方框示意图，图中：两个MZ调制器各自有一个不同频率的扰动频率发生器；分光器从主光路上按比例分出部分的光信号，例如按5％比例分出光信号；光电检测器再将光信号变成电信号，并将其分成两份后输入到两个带通滤波器中，其中滤波器1的中心频率对应于扰动频率f1，滤波器2的中心频率对应于扰动频率f2，且滤波器的带宽应该小于滤波器1和滤波器2之差的二分之一；然后，由滤波器1输出的电信号经过控制处理中心处理后，得到相应的反馈值进而控制MZ调制器1的偏置电压1；由滤波器2输出的电信号经过控制处理中心处理后，得到相应的反馈值进而控制MZ调制器2的偏置电压2。通过以上方案，就可以实现对两个MZ调制器的偏置电压控制，进而就可以推广到多个MZ调制器的偏置电压控制。从以上方案中，也可以看出：两个低频扰动信号是同时作用在主业务光信号上的，这样就造成了主业务光信号的强度扰动幅度增大，影响了主业务光信号质量，产生了系统功率代价，推而广之，在多个MZ调制器的情况下，产生的功率代价将更为严重。

综上所述，在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：在对多个MZ调制器进行偏置控制时，主业务光信号的强度扰动幅度会很大，从而影响了主业务光信号的质量，产生的系统功率代价较为严重。

发明内容

本发明实施方式所要解决的技术问题在于提供一种光传输网络中多个MZ调制器的偏置控制方法及系统，能够减少对光路中主业务光信号的影响，降低系统功率代价。

本发明实施方式是通过以下技术方案实现的：

一种多个MZ调制器的偏置控制方法，包括：控制低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上，实现在同一时刻只对一个MZ调制器进行偏置控制。

本发明实施方式还提供了一种多个MZ调制器的偏置控制系统，包括：

扰动频率发生器，用于产生实现对MZ调制器进行偏置控制的低频扰动信号；

复用控制装置，用于控制所述的低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上；

控制处理中心，用于对加载了低频扰动信号的MZ调制器进行偏置控制。

本发明实施方式还提供了一种控制处理中心，包括：

复用控制装置，所述的复用控制装置在控制处理中心的控制下，使多个低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上。

由上述所提供的技术方案可以看出，由于在主业务光信号上同一时刻只加载了一个低频扰动信号，因而在实现偏置电压控制的同时，能够有效减少对光路中主业务光信号的影响，降低了系统功率代价。

附图说明

图1为现有技术中MZ型调制器的特性曲线示意图；

图2为现有技术中对两个MZ调制器进行偏置控制的实现方框示意图；

图3为本发明实施例1所述方法的流程图；

图4为本发明实施例1所举例子中2个低频扰动信号的时分复用示意图；

图5为本发明实施方式所述系统的结构示意图；

图6为本发明实施方式所述控制处理中心的结构示意图；

图7为本发明实施方式所举的具体例子中对2个MZ调制器进行偏置控制的实现方框示意图；

图8为本发明实施方式所举的具体例子中对2个MZ调制器进行偏置控制的另一实现方框示意图；

图9为本发明实施方式所举的具体例子中对2个MZ调制器进行偏置控制的第三种实现方框示意图。

具体实施方式

本发明实施方式提供了一种光传输网络中多个MZ调制器的偏置控制方法及系统，通过控制低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上，来实现在同一时刻只对一个MZ调制器进行偏置控制。由于在主业务光信号上同一时刻只加载了一个低频扰动信号，因而在实现偏置电压控制的同时，能够有效减少对光路中主业务光信号的影响，降低系统功率代价。

为更好的描述本发明实施方式所述方法，现结合附图对本发明的具体实施例进行说明如下：

实施例1：为对多个MZ调制器进行偏置控制的方法，如图3所示为本实施例所述方法的流程图，图中包括：

步骤11：加载低频扰动信号。通过控制扰动频率发生器，使得在同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上，具体来说，本实施例是以时分复用的方式控制多个低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到相应的MZ调制器上，从而实现同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上。

以2个低频扰动信号的时分复用为例，图4为2个低频扰动信号的时分复用示意图，图中：频率为f1和f2的两个低频扰动信号交替的出现，在同一时刻只有一个被加载到与其对应的MZ调制器上，其交替出现的时间T1和T2可以相等，也可以不相等，且低频扰动信号每次出现的时间也是可变化，只要保证在同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到对应的MZ调制器就可以满足要求。

这样，对于多个MZ调制器的偏置控制来说，按照以上的时分复用方式就可以将多个低频扰动信号分时加载到相应的MZ调制器上，实现在同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上。

步骤12：对相应的MZ调制器进行偏置控制。在按照以上步骤11进行操作后，在同一时刻就只有一个MZ调制器上加载有低频扰动信号，这样就可以对所述的这个MZ调制器进行偏置控制了。

具体来说，就是当低频扰动信号加载到相应的MZ调制器，也就是被加载到主业务光信号后，包含低频扰动信号的主业务光信号从相应的MZ调制器输出；再分出部分的光信号到光电检测器，例如可以分出光信号的5％；光电检测器把光信号变成电信号，并把电信号输送到滤波器中；所述的电信号在经过滤波器后被送给控制处理中心进行分析处理；控制处理中心在对电信号进行分析处理后，得到MZ调制器的偏置电压情况，并根据所得到的情况调整MZ调制器的偏置电压或者维持不变。

以上是对一个MZ调制器进行偏置控制的方法，当有多个MZ调制器时，由于在同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到相应的MZ调制器上，也就是说，在同一时刻只需要对一个MZ调制器进行偏置控制，所以只要按照以上所述的偏置控制方法就可以实现对多个MZ调制器的偏置控制。由于MZ调制器的偏置点漂游是一个缓慢变化过程，所以对各个MZ调制器的偏置分时控制是可以满足偏置控制要求的。

以2个MZ调制器的偏置控制为例来说，当频率为f1的低频扰动信号被加载到MZ调制器1时，包含低频扰动信号的主业务光信号从相应的MZ调制器1输出；再分出部分的光信号到光电检测器，例如可以分出光信号的5％；光电检测器把光信号变成电信号，并把电信号输送到滤波器1中；所述的电信号在经过滤波器1后被送给控制处理中心进行分析处理；控制处理中心在对电信号进行分析处理后，得到MZ调制器1的偏置电压情况，并根据所得到的情况调整MZ调制器1的偏置电压或者维持不变，此时MZ调制器2的偏置电压维持不动。当频率为f2的低频扰动加载被加载到MZ调制器2时，包含低频扰动信号的主业务光信号从相应的MZ调制器2输出；再分出部分的光信号到光电检测器；光电检测器把光信号变成电信号，并把电信号输送到滤波器2中；所述的电信号在经过滤波器2后被送给控制处理中心进行分析处理；控制处理中心在对电信号进行分析处理后，得到MZ调制器2的偏置电压情况，并根据所得到的情况调整MZ调制器2的偏置电压或者维持不变，此时MZ调制器1的偏置电压维持不动。利用这种方法循环往复，就可以实现对两个MZ调制器的偏置控制，进而就可以推广到多个MZ调制器的偏置控制。

本实施例1的有益效果在于，由于在主业务光信号上同一时刻只加载了一个低频扰动信号，因而在实现偏置电压控制的同时，能够有效减少对光路中主业务光信号的影响，降低系统功率代价。

实施例2：本实施例与实施例1的不同点在于，并不是通过时分复用的方式来控制多个低频扰动信号的加载，而是利用可控开关来控制多个低频扰动信号交替的加载到各自相应的MZ调整器上，实现同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上。

具体来说，就是利用可控开关在同一时刻只导通一个低频扰动信号的通道，其他的低频扰动信号通道则处于关闭状态，这样就能够实现低频扰动信号交替加载到主业务光信号的目的；然后在利用实施例1步骤12所述的偏置控制方式来对多个MZ调制器进行偏置控制。

以2个MZ调制器的偏置控制来说，可控开关可以把频率为f1的低频扰动信号加载到MZ调制器1上，把频率为f2的低频扰动信号加载到MZ调制器2上，但在同一时刻两者只能选一个，也就是说一个低频扰动信号通道导通时，另一个低频扰动信号通道则处于关闭状态，由可控开关来控制它们交替的导通，从而实现2个低频扰动信号交替加载到主业务光信号；然后在按照对单个MZ调制器进行偏置控制的方法来对相应的加载了低频扰动信号的MZ调制器进行偏置控制。

另外，除按照以上2个实施例所述的方法来控制多个低频扰动信号的加载外，还可以采用其他的实施方式来实现，例如可以将时分复用和可控开关结合起来对多个低频扰动信号进行控制，或者其他可以控制多个低频扰动信号分时加载的方法，只要保证在同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号就可以满足要求。

同样的，本实施例2的有益效果在于由于在主业务光信号上同一时刻只加载了一个低频扰动信号，因而在实现偏置电压控制的同时，能够有效减少对光路中主业务光信号的影响，降低系统功率代价。

本发明实施方式还提供了一种多个MZ调制器的偏置控制系统，如图5所示为所述系统的结构示意图，图中包括扰动频率发生器、复用控制装置和控制处理中心，其中的扰动频率发生器用于产生实现对MZ调制器进行偏置控制的低频扰动信号，有多个MZ调制器时就对应有多个扰动频率发生器，例如有3个MZ调制器时就对应有3个扰动频率发生器。

复用控制装置用于控制所述的低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上，有多个扰动频率发生器就会产生多个低频扰动信号，其控制多个低频扰动信号加载的方法如上实施例1和2所述；当然，也可以采用其他的控制方法来实现，例如可以将实施例1和2所述方法结合起来对多个低频扰动信号进行控制，或者是其他可以控制多个低频扰动信号分时加载的方法，只要保证在同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号就可以满足要求。

控制处理中心用于根据所述被加载到主业务光信号上的低频扰动信号，对相应的MZ调制器进行偏置控制，具体的偏置控制方法就是：由控制处理中心对传送来的经过相关处理的加载有低频扰动信号的主业务光信号，进行相关的分析处理后，得到相应MZ调制器的偏置电压情况，并根据所得到的情况调整相应MZ调制器的偏置电压或者维持不变。

另外，所述的复用控制装置中可以包括有时分复用控制模块和可控开关控制模块中的一种或2种，这里的时分复用控制模块用于控制多个低频扰动信号以时分复用的方式加载到各自相应的MZ调制器上；可控开关控制模块用于通过可控开关控制多个低频扰动信号交替的加载到各自相应的MZ调整器上，利用以上两种模块之一或组合，就可以实现在同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上。

本发明实施方式还提供了一种控制处理中心，如图6所示为所示控制处理中心的结构示意图，图中的控制处理中心中包括有复用控制装置，所述的复用控制装置在控制处理中心的控制下，使多个低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上，其控制多个低频扰动信号加载的方法如上所述。

另外，所述的复用控制装置中至少包括以下模块中的一种：时分复用控制模块和可控开关控制模块。其中的时分复用控制模块用于控制多个低频扰动信号以时分复用的方式加载到各自相应的MZ调制器上，实现同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上；可控开关控制模块，用于通过可控开关控制多个低频扰动信号交替的加载到各自相应的MZ调整器上，实现同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上。

为更加清楚的描述本发明实施方式，现结合具体的例子对本发明实施方式作进一步说明：

还是以对2个MZ调制器进行偏置控制为例，图7为对2个MZ调制器进行偏置控制的实现方框示意图，图中包含激光器、MZ调制器1、MZ调制器2、分光器、光电检测器、扰动频率f1发生器、扰动频率f2发生器、滤波器1、滤波器2、控制处理中心、以及复用控制器。

激光器输出连续光信号给MZ调制器1，MZ调制器1在业务RF(射频)信号的驱动下输出包含业务调制信号的光信号给MZ调制器2；MZ调制器2在时钟RF信号的驱动下对主业务光信号进行斩波，根据时钟速率和MZ调制器2偏置点的不同输出相应的各种光信号；分光器用来将由MZ调制器2输出的光信号中，分出部分光信号给光电检测器，例如分出光信号的5％；光电检测器将分出的光信号变成电信号，并将电信号输送给滤波器1和/或滤波器2；所述的电信号经过滤波器1和/或滤波器2后，传送给控制处理中心进行分析处理；控制处理中心在对电信号进行分析处理后，得到MZ调制器1和/或MZ调制器2的偏置电压情况，并根据所得到的情况调整相应MZ调制器的偏置电压或者维持不变。

复用控制器就是本发明实施方式中所述的复用控制装置，它分别连接并控制着扰动频率f1发生器和扰动频率f2发生器；两个扰动频率发生器分别输出各自的低频扰动信号到MZ调制器1和MZ调制器2上。

这里的复用控制器中包含着时分复用控制模块，可以控制2个扰动频率发生器输出的低频扰动信号以时分复用的方式加载到各自的MZ调制器上，即同一时刻只有一个低频扰动信号加载到主业务光信号上，所加载的两个低频扰动信号交替出现，周期可以相等，也可以不相等。这样就相当于在主业务光信号上同一时刻只加载了一个低频扰动信号，因而对光业务信号的影响最小。

具体的偏置控制过程为：当频率为f1的低频扰动信号加载在MZ调制器1上时，滤波器1输出的电信号经过控制处理中心处理后，得到相应的反馈值进而控制MZ调制器1的偏置电压，此时滤波器2没有输出，相应的MZ调制器2的偏置电压则维持不动；当频率为f2的低频扰动信号加载在MZ调制器2上时，滤波器2输出的电信号经过控制处理中心处理后，得到相应的反馈值进而控制MZ调制器2的偏置电压，此时滤波器1没有输出，相应的MZ调制器1的偏置电压则维持不动。利用上述方法循环往复，就可以实现对两个MZ调制器的偏置电压控制，进而可以推广到多个MZ调制器的偏置电压控制。

从以上技术方案可以看出，由于在主业务光信号上同一时刻只加载了一个低频扰动信号，因而在实现偏置电压控制的同时，能够有效减少对光路中主业务光信号的影响，降低系统功率代价。

另外，若复用控制器中不是包含时分复用控制模块，而是包含可控开关控制模块，那么其实现方框示意图如图8所示，图中的复用控制器中包含着可控开关控制模块，可以将扰动频率f1发生器输出的频率为f1的低频扰动信号加载到MZ调制器1上，或者将扰动频率f2发生器输出的频率为f2的低频扰动信号加载到MZ调制器2上，但在同一时刻二者只能选一，一个通道导通则另一通道就处于关闭状态。这样在复用控制器的控制下，就可以交替实现两种导通状态，最终实现将低频扰动信号交替加载到主业务光信号上的目的。

另外，在本具体实施例中的复用控制器的功能也可以集成到控制处理中心内来完成，其实现方框图示意图如图9所示，图中的控制处理中心除了完成数据处理和偏置控制之外，还控制实现扰动频率f1发生器和扰动频率f2发生器交替的输出低频扰动信号，保证同一时刻只有一个低频扰动信号加载到主业务光信号上。

综上所述，本发明实施方式由于在主业务光信号上同一时刻只加载了一个低频扰动信号，因而在实现偏置电压控制的同时，能够有效减少对光路中主业务光信号的影响，降低系统功率代价。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种多个MZ调制器的偏置控制方法，其特征在于，控制低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上，实现在同一时刻只对一个MZ调制器进行偏置控制。

2.如权利要求1所述的多个MZ调制器的偏置控制方法，其特征在于，所述控制低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上，具体包括：控制多个低频扰动信号以时分复用的方式加载到各自相应的MZ调制器上，实现同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上。

3.如权利要求2所述的多个MZ调制器的偏置控制方法，其特征在于，所述的低频扰动信号交替出现，周期相等。

4.如权利要求1所述的多个MZ调制器的偏置控制方法，其特征在于，所述控制低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上，具体包括：通过可控开关控制多个低频扰动信号交替的加载到各自相应的MZ调整器上，实现同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上。

5.如权利要求4所述的多个MZ调制器的偏置控制方法，其特征在于，所述的可控开关在同一时刻只有一个低频扰动信号通道是导通的，其他的低频扰动信号通道处于关闭状态。

6.如权利要求1所述的多个MZ调制器的偏置控制方法，其特征在于，在对一个MZ调制器进行偏置控制时，其他MZ调制器的偏置电压维持不变。

7.一种多个MZ调制器的偏置控制系统，其特征在于，包括：

扰动频率发生器，用于产生实现对MZ调制器进行偏置控制的低频扰动信号；

复用控制装置，用于控制所述的低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上；

控制处理中心，用于对加载了低频扰动信号的MZ调制器进行偏置控制。

8.如权利要求7所述的多个MZ调制器的偏置控制系统，其特征在于，所述的复用控制装置中，包括：

时分复用控制模块，用于控制多个低频扰动信号以时分复用的方式加载到各自相应的MZ调制器上，实现同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上。

9.如权利要求7所述的多个MZ调制器的偏置控制系统，其特征在于，所述的复用控制装置中，包括：

可控开关控制模块，用于通过可控开关控制多个低频扰动信号交替的加载到各自相应的MZ调整器上，实现同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上。

10.一种控制处理中心，其特征在于，包括：

复用控制装置，所述的复用控制装置在控制处理中心的控制下，使多个低频扰动信号在同一时刻只有一个被加载到主业务光信号上。

11.如权利要求10所述的控制处理中心，其特征在于，所述的复用控制装置中至少包括以下模块中的一种：

时分复用控制模块，用于控制多个低频扰动信号以时分复用的方式加载到各自相应的MZ调制器上，实现同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上；

可控开关控制模块，用于通过可控开关控制多个低频扰动信号交替的加载到各自相应的MZ调整器上，实现同一时刻只有一个低频扰动信号被加载到主业务光信号上。

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