CN101650478A - 一种实现稳定消光比的电光调制器组件及其方法 - Google Patents

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杨斌
皋魏
席刚
仝芳轩
周正仙
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Abstract

本发明涉及一种实现稳定消光比的电光调制器组件，其包括电光调制器，其以调制信号为外加电场，用于改变光的参数；与电光调制器输入端连接的第一1×2比例光分路器，用于将光信号进行分支；与电光调制器输出端连接的第二1×2比例光分路器；与两个1×2比例光分路器和电光调制器均连接的电光调制器自调整电路；用于调整消光比。本发明的有益效果在于改善了电光调制器的特性，消除了外界的温度、电压噪声等等一切不确定因素造成的消光比漂移严重的现象。

Description

一种实现稳定消光比的电光调制器组件及其方法
技术领域
本发明涉及到光通信、光传感中的光电转换和电路调制领域，尤其涉及一种实现稳定消光比的电光调制器组件及其方法。
背景技术
高速电光调制器是光纤通信，CATV光纤传输，光纤传感以及先进仪器仪表等领域的重要器件。由于光纤的带宽很宽，可以传送高码率的信号，传输质量高。光纤通信需要将电信号变为光信号传输，然后再将光信号变为电信号。这个过程的关键部件就是电信号变为光信号的电光调制器。
通常以调制信号为外加电场，改变电光晶体的双折射特性，从而达到改变光的参数的目的。电光调制和其他调制方法相比，器件结构稳固，不易失调。缺点是损耗较大，调制电压较高，调制电源功率损耗较大，调制频率与带宽很高。
电光调制器的消光比是指电信号为1和0时输出光的功率比值的对数，即单位为dB。
由于电光调制器是利用LiNbO3晶体材料在外加电场的作用下所产生的电光效应而制成的器件。常用的有两种方式：一种是加在晶体上的电场方向与通光方向平行，称纵向电光效应(也称为纵向运用)；另一种是通光方向与所加电场方向相垂直，称横向电光效应(也称为横向运用)。当采用横向运用时，由于存在着自然双折射引起的相位延迟，且随温度的漂移而改变，往往使已调波发生畸变。
当电光调制器的光输入端有连续光输入后，如果电光调制器的脉冲信号输入端有电脉冲信号输入时，此时将会有脉冲光从电光调制器的的输出端输出，其原理示意图如图一。但是由于存在着自然双折射引起的相位延迟，且随温度的漂移而改变，往往使已调波发生畸变，加上其它由外界的温度、电压噪声等等一切不确定因素的造成消光比严重下降，严重时，在某些应用领域将会影响系统性能。
鉴于此，有必要设计一种实现稳定消光比的电光调制器组件及其方法以解决上述技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种实现稳定消光比的电光调制器组件及其方法，用于实现稳定的消光比，从而在某些应用领域影响系统性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种实现稳定消光比的电光调制器组件，其特征在于：其包括设有偏置电压输入端的电光调制器以及与该电光调制器相连的反馈调整单元；所述反馈调整单元包括与电光调制器输入端连接的第一1×2比例光分路器，用于将输入光信号进行分支；与电光调制器输出端连接的第二1×2比例光分路器；用于将输出光信号进行分支；与两个1×2比例光分路器和电光调制器均连接的电光调制器自调整电路；用于调整消光比。
作为本发明的优选方案之一，所述的电光调制器自调整电路包括与第一1×2比例光分路器连接的第一光电转换信号放大器，与第二1×2比例光分路器连接的第二光电转换信号放大器，所述光电转换信号放大器用于将光信号转换为电信号并放大；
与第一光电转换信号放大器连接的第一AD转换模块，与第二光电转换信号放大器连接的第二AD转换模块；所述AD转换模块用于将模拟信号转换为数字信号；
与第一AD转换模块和第二AD转换模块连接的MCU比较处理单元，用于计算电光调制器光输入端的连续光功率值和电光调制器光输出端的光脉冲功率值并进行比较；
与MCU比较处理单元连接的DA转换信号放大模块，用于根据MCU比较处理单元的比较结果启动数模转换功能；
与DA转换信号放大模块连接的加法调制电路，用于将DA转换后生成的正弦波信号调制电压值加载到电光调制器偏置电压输入端。
作为本发明的优选方案之一，所述的MCU比较处理单元为C8051F410。
作为本发明的优选方案之一，所述的DA转换信号放大模块为AD8615。
本发明还包括一种实现稳定的消光比的方法，该方法包括以下步骤：
1)将1×2比例光分路器的其中一路光引入光电转换信号放大模块后，再通过AD转换模块转换后，得到的AD值，通过此AD值和1×2比例光分路器的两路光输出比例值进行计算得出从电光调制器光输入端的连续光功率值；
2)将另一个1×2比例光分路器的其中一路光引入另一个光电转换信号放大模块后，再通过AD转换模块转换后，得到的AD值，通过此AD值和1×2比例光分路器的两路光输出比例值进行计算得出从电光调制器光输出端的光脉冲功率值；
3)将从电光调制器光输出端的光脉冲功率值和电光调制器连续光输入端的连续光功率值进行比较，如果其比较结果值不在其消光比允许范围值内时，MCU启动DA转换信号放大模块，DA转换后生成的正弦波信号经过放大模块后，再将此信号通过加法调制电路，调制成一个正弦波信号的电压值加载到电光调制器偏置电压输入端；此时系统实时扫描监控电光调制器前输入、后输出光功率对应的两AD值，如果两者AD值的比值满足了消光比的允许变化范围，即锁定这一稳态点对应AD-DA值，继而得到了能稳定消光比的偏置电压值，得到控制电光调制器的消光比在允许的变化范围内的指标。
本发明采用MCU和数字、模拟放大电路，实现全自动扫描，自动跟踪、自动锁定的全闭环反馈技术，其有益效果在于改善了电光调制器的特性，消除了外界的温度、电压噪声等不确定因素造成的消光比漂移严重的现象；电路设计简单，工作稳定可靠，成本低廉。
附图说明
图1为本原有的电光调制器输出脉冲光的结构示意图；
图2为本发明电光调制器输出脉冲光的结构示意图
具体实施方式
下面以具体实施例进一步说明本发明方法。
一种实现稳定消光比的电光调制器组件，其包括电光调制器，其以调制信号的外加电路，用于改变光的参数；该调制信号为通过外围电路调制的一个用来改变电光调制器的偏置电压值的正弦波信号，达到改变电光调制器的消光比目的。
与电光调制器输入端连接的第一1×2比例光分路器，用于将光信号进行分支；
与电光调制器输出端连接的第二1×2比例光分路器；
与两个1×2比例光分路器和电光调制器均连接的电光调制器自调整电路；用于调整消光比。
作为本发明的优选方案之一，所述的电光调制器自调整电路包括与第一1×2比例光分路器连接的第一光电转换信号放大器，与第二1×2比例光分路器连接的第二光电转换信号放大器，所述光电转换信号放大器用于将光信号转换为电信号并放大；
与第一光电转换信号放大器连接的第一AD转换模块，与第二光电转换信号放大器连接的第二AD转换模块；所述AD转换模块用于将模拟信号转换为数字信号；
与第一AD转换模块和第二AD转换模块连接的MCU比较处理单元，用于计算电光调制器光输入端的连续光功率值和电光调制器光输出端的光脉冲功率值并进行比较；
与MCU比较处理单元连接的DA转换信号放大模块，用于根据MCU比较处理单元的比较结果启动数模转换功能；
与DA转换信号放大模块连接的加法调制电路，用于生成一个横向的正弦信号调制电压值加载到电光调制器偏置电压输入端。
所述的MCU比较处理单元为C8051F410。所述的DA转换信号放大模块为AD8615。
本发明采用型号为C8051F410的MCU和2个1×2比例光分路器为核心，使用时，将其中一个1×2比例光分路器接在电光调制器的光输入端，这样将1×2比例光分路器的其中一路光引入电光调制器自调制电路中的光电转换信号放大模块后，再通过A/D转换后，将得到的AD值，通过此AD值和1×2比例光分路器的两路光输出比例值进行计算后，可得出从电光调制器光输如端的连续光功率值；同样的在电光调制器的脉冲光输出端连接上一个1×2比例光分路器，将其中一路光引入电光调制器自调制电路中的另外的一个光电转换信号放大模块，在通过A/D转换后，将得到的AD值，通过此AD值和1×2比例光分路器的两路光输出比例值进行计算后，可得出从电光调制器光输出端的光脉冲功率值，将此值和电光调制器连续光输入端的连续光功率值进行比较，通过比较发现其变化值，即消光比不在其允许范围内，C8051F410将启动DA转换功能，生成一个抖动信号，此信号以一个正弦波的形态通过以AD8615为主的调制电路，将调制出的电压值加载到电光调制器偏置电压输入端，其连接示意图如图2；此时通过扫描、转换、计算电光调制器的输入光功率值和输出光功率值，比较后如果发现当在某一时刻其消光比达到了预设定值，即锁定这一稳态的AD-DA值点，如此就达到了通过DA转换后的稳定消光比的偏置态电压值，从而实现了电光调制器稳定输出消光比。
本发明采用MCU和数字、模拟放大电路，实现全自动扫描，自动跟踪、自动锁定的全闭环反馈技术，其有益效果在于改善了电光调制器的特性，消除了外界的温度、电压噪声等不确定因素造成的消光比漂移严重的现象；电路设计简单，工作稳定可靠，成本低廉。
上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (7)

1.一种实现稳定消光比的电光调制器组件，其特征在于：其包括设有偏置电压输入端的电光调制器以及与该电光调制器相连的反馈调整单元；所述反馈调整单元包括与电光调制器输入端连接的第一1×2比例光分路器，用于将输入光信号进行分支；与电光调制器输出端连接的第二1×2比例光分路器；用于将输出光信号进行分支；
与两个1×2比例光分路器和电光调制器均连接的电光调制器自调整电路；用于调整消光比。
2.如权利要求1所述的一种实现稳定消光比的电光调制器组件，其特征在于：所述的电光调制器自调整电路包括与用于将电光调制器输入端的光分成两路的1×2比例光分路器连接的第一光电转换信号放大器，与用于将电光调制器输出端的光分成两路的1×2比例光分路器连接的第二光电转换信号放大器，所述光电转换信号放大器用于将光信号转换为电信号并放大；
与第一光电转换信号放大器连接的第一AD转换模块，与第二光电转换信号放大器连接的第二AD转换模块；所述AD转换模块用于将模拟信号转换为数字信号；
与第一AD转换模块和第二AD转换模块连接的MCU比较处理单元，用于计算电光调制器光输入端的连续光功率值和电光调制器光输出端的光脉冲功率值并进行比较；
与MCU比较处理单元连接的DA转换信号放大模块，用于根据MCU比较处理单元的比较结果启动数模转换功能；
与DA转换信号放大模块连接的加法调制电路，用于将DA转换后生成的正弦波信号调制电压值加载到电光调制器偏置电压输入端。
3.如权利要求1所述的一种实现稳定消光比的电光调制器组件，其特征在于：所述的MCU比较处理单元为C8051F410。
4.如权利要求1所述的一种实现稳定消光比的电光调制器组件，其特征在于：所述的DA转换信号放大模块为AD8615。
5.一种利用权利要求1实现稳定的消光比的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将1×2比例光分路器的其中一路光引入光电转换信号放大模块后，再通过AD转换模块转换后，得到的AD值，通过此AD值和1×2比例光分路器的两路光输出比例值进行推导计算得出从电光调制器光输入端的连续光功率值；
2)将另一个1×2比例光分路器的其中一路光引入另一个光电转换信号放大模块后，再通过AD转换模块转换后，得到的AD值，通过此AD值和1×2比例光分路器的两路光输出比例值进行计算得出从电光调制器光输出端的光脉冲功率值；
3)将从电光调制器光输出端的光脉冲功率值和电光调制器连续光输入端的连续光功率值进行比较，如果其比较结果值不在其消光比允许范围值内时，MCU启动DA转换信号放大模块，DA转换后生成的正弦波信号经过放大模块后，再将此信号通过加法调制电路，调制成一个正弦波信号的电压值加载到电光调制器偏置电压入端；此时系统实时扫描监控电光调制器前输入、后输出光功率对应的两AD值，如果两者AD值的比值满足了消光比的允许变化范围，即锁定这一稳态点对应AD-DA值，继而得到了能稳定消光比的偏置电压值，得到控制电光调制器的消光比在允许的变化范围内的指标。
6.如权利要求5所述的一种实现稳定的消光比的方法，其特征在于：所述的MCU比较处理单元为C8051F410。
7.如权利要求5所述的一种实现稳定的消光比的方法，其特征在于：所述的DA转换信号放大模块为AD8615。
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