CN102834770A - 光调制方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光调制方法和系统。该方法包括在输入的数据信号幅度上加载第一扰动信号；在偏置电压上加载第二扰动信号；根据加载第二扰动信号的偏置电压，将幅度上加载第一扰动信号的数据信号，得到调制信号，并将所述调制信号作为输出光信号输出；所述第一扰动信号与所述第二扰动信号为同频同相的信号，且幅度之比根据跟踪误差确定，以使得根据所述调制信号得到的反馈信号锁定到所需的偏置点。本发明实施例可以提高锁定准确度。

Description

光调制方法和系统 技术领域
本发明涉及光通信技术， 尤其涉及一种光调制方法和系统。 背景技术
在光网络中， 需要采用调制码型来传输光信号， 产生一系列调制码型的 关键器件是光调制器， 例如 MZ调制器。 MZ调制器具有正弦形状的调制曲 线， 通过将数据信号加载在光输入信号的不同偏置点上， 可以得到不同的调 制码型。 偏置点通常为 null点或者 quad点。 为了保证长期工作的稳定性， 通 常需要对 MZ调制器的偏置点进行实时控制 , 使得偏置点保持稳定不变。
现有技术中， 一般采用在数据信号 （或称 RF ) 幅度上加扰实现偏置在 quad点， 一般采用在偏置电压（或称 bias )上加扰实现偏置在 null点。 Quad 点锁定或者 null点锁定的实现原理都是寻找反馈信号最小点。 采用平均光功 率变化作为反馈信号， 平均光功率随偏置点变化而形成周期性变化， 在 quad 点或者 null点上反馈信号为零。 但是， 光调制器一般采用 PD检测平均光功 率的变化， 产生光生电流作为反馈信号， 实际上光调制器的光生电流的变化 和实际调制曲线会有一定的偏差， 该偏差为跟踪误差 （tracking error )。 由于 存在跟踪误差， 使得锁定点和正确的目标存在一定的偏差。
为了解决跟踪误差弓 I起的问题，现有技术中可以采用增加拉偏量的方法， 该方法不是寻找反馈信号的零点， 而是在反馈信号上加一个拉偏量， 通过寻 找反馈信号大小为拉偏量的锁定点， 来补偿调制器带来的检测偏差， 从而锁 定在正确的偏置点。 但是， 由于温度变化时所需的拉偏量不同， 在温度变化 场景下无疑会影响锁定准确度。 发明内容 本发明实施例是提供一种光调制方法和系统， 提高锁定准确度。
本发明实施例提供了一种光调制方法， 包括：
在输入的数据信号幅度上加载第一扰动信号；
在偏置电压上加载第二扰动信号；
根据加载第二扰动信号的偏置电压， 将幅度上加载第一扰动信号的数据 信号， 加载在输入光信号上， 得到调制信号， 并将所述调制信号作为输出光 信号输出；
所述第一扰动信号与所述第二扰动信号为同频同相的信号， 且幅度之比 根据跟踪误差确定， 以使得根据所述调制信号得到的反馈信号锁定到所需的 偏置点。
本发明实施例提供了一种光调制系统， 包括：
第一加扰模块， 用于在输入的数据信号幅度上加载第一扰动信号； 第二加扰模块， 用于在偏置电压上加载第二扰动信号；
光调制器， 用于根据加载第二扰动信号的偏置电压， 将幅度上加载第一 扰动信号的数据信号， 加载在输入光信号上， 得到调制信号， 并将所述调制 信号作为输出光信号输出；
所述第一扰动信号与所述第二扰动信号为同频同相的信号， 且幅度之比 根据跟踪误差确定， 以使得根据所述调制信号得到的反馈信号锁定到所需的 偏置点。
由上述技术方案可知， 本发明实施例通过对数据信号的幅度以及偏置电 压均进行加扰， 且根据两个加扰信号能够使得根据所述输出光信号得到的反 馈信号锁定到所需的偏置点， 实现偏置点锁定到目标位置上， 提高锁定的准 确度。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案， 下面将对实施例描述中 所需要使用的附图作一简单地介绍， 显而易见地， 下面描述中的附图是本发 明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员来讲， 在不付出创造性劳动性的 前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
图 1为本发明第一实施例的方法流程示意图；
图 2为本发明第二实施例的系统结构示意图；
图 3为本发明第三实施例的系统结构示意图；
图 4为本发明实施例中反馈信号的示意图。 具体实施方式
为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本发 明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于 本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获 得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
图 1为本发明第一实施例的方法流程示意图， 包括：
步骤 11 : 在输入的数据信号幅度上加载第一扰动信号；
例如， 采用乘法器将第一扰动信号加载到数据信号幅度上。
步骤 12: 在偏置电压上加载第二扰动信号；
例如， 采用加法器将第二扰动信号加载到偏置电压上。
上述的第一扰动信号与第二扰动信号为同频同相的信号， 且幅度之比根 据跟踪误差确定， 以使得根据所述调制信号得到的反馈信号锁定到所需的偏 置点。
该第一扰动信号与第二扰动信号可以通过同源的加扰信号进行不同的放 大处理后得到， 例如， 本实施例还可以包括： 获取源扰动信号； 采用第一放 大器对所述源扰动信号进行放大处理后， 得到所述第一扰动信号； 采用第二 放大器对所述源扰动信号进行放大处理后， 得到所述第二扰动信号； 所述第 一放大器与第二放大器的比值为所述第一扰动信号与第二扰动信号的幅度之 比。 其中， 该第一放大器与第二放大器的放大系数之比可以如下确定： 确定 跟踪误差， 并根据所述跟踪误差确定所述第一放大器与第二放大器的放大系 数之比。
步骤 13: 根据加载第二扰动信号的偏置电压， 将幅度上加载第一扰动信 号的数据信号， 加载在输入光信号上， 得到调制信号， 并将所述调制信号作 为输出光信号输出。
具体地， MZ调制器是利用数据信号调制输入光信号， 得到调制信号， 其中， 数据信号可以调制在调制信号的不同位置上， 数据信号对应调制信号 的位置点称为偏置点， 对应不同的偏置点将得到不同的调制码型。 而偏置电 压用于控制上述的偏置点， 例如， 偏置电压不同时， 偏置点将不同。
再者， MZ调制器得到调制信号后， 可以将该调制信号输出， 即为输出 光信号。 另外， MZ调制器内部还可以对调制信号进行光电检测， 将光信号 转换为电信号并输出， 该输出的电信号为反馈信号。 进一步地， 根据该反馈 信号又可以得到偏置电压， 根据该偏置电压又可以得到新的反馈信号， 通过 该闭环处理， 可以实现 MZ调制器的实时处理， 直至输出稳定的输出光信号。
因此， 本实施例还可以包括： 根据所述反馈信号得到更新后的偏置电压， 根据更新后的偏置电压再得到新的反馈信号， 直至所述输出光信号达到预设 的稳定状态。
现有技术中， 如果只在数据信号的幅度上加扰， 则偏置点为 quad点， 如 果只在偏置电压上加扰， 则偏置点为 null点。 但是， 只在数据信号幅度或者 偏置电压上加扰， 会存在跟踪误差， 降低锁定准确度。 为了提高准确度， 本 发明实施例将在数据信号幅度和偏置电压上均加扰， 且采用特定的加扰信号 的幅度比值， 可以实现偏置点的正确锁定。
图 2为本发明第二实施例的系统结构示意图， 包括第一加扰模块 21、 第 二加扰模块 22、 光调制器 23; 第一加扰模块 21用于在输入的数据信号幅度 上加载第一扰动信号； 第二加扰模块 22 用于在偏置电压上加载第二扰动信 号； 光调制器 23用于根据加载第二扰动信号的偏置电压， 将幅度上加载第一 扰动信号的数据信号， 加载在输入光信号上， 得到调制信号， 并将所述调制 信号作为输出光信号输出； 所述第一扰动信号与所述第二扰动信号为同频同 相的信号， 且幅度之比根据跟踪误差确定， 以使得根据所述调制信号得到的 反馈信号锁定到所需的偏置点。
图 3为本发明第三实施例的系统结构示意图，本实施例以光调制器为 MZ 调制器， 第一加扰模块为乘法器、 第二加扰模块为加法器， 第一扰动信号和 第二扰动信号分别为对源扰动信号进行不同的放大后得到为例。
本实施例包括： 乘法器 31、 加法器 32、 MZ调制器 33、 偏置电压控制器 ( Bias control circuit ) 34、 第一放大器 36、 第二放大器 37和获取模块 35。
获取模块 35用于获取源扰动信号； 第一放大器 36用于对所述源扰动信 号进行放大处理后， 得到所述第一扰动信号； 乘法器 31用于在输入的数据信 号幅度上加载第一扰动信号；第二放大器 37用于对所述源扰动信号进行放大 处理后， 得到所述第二扰动信号； 加法器 32用于在偏置电压上加载第二扰动 信号； MZ调制器 33用于根据加载第二扰动信号的偏置电压， 将幅度上加载 第一扰动信号的数据信号， 加载在输入光信号上， 得到输出光信号。 另外， MZ调制器还可以用于对输出光信号进行光电转换， 得到反馈信号， 本实施 例还可以包括偏置电压控制器 34, 偏置电压控制器 34用于根据所述反馈信 号得到更新后的偏置电压， 以便根据更新后的偏置电压再得到新的反馈信号， 直至所述输出光信号达到预设的稳定状态。
其中， 上述的 MZ调制器的处理原理、 加法器、 乘法器以及偏置电压控 制器的处理原理可以采用现有技术实现。
本发明实施例中， 可以通过控制第一放大器的幅度与第二放大器的幅度 之比， 实现偏置点的锁定准确， 其中， 第一放大器的幅度与第二放大器的幅 度之比可以如下计算得到。
图 4为本发明实施例中反馈信号的示意图， 为了要实现偏置点的锁定准 确， 则需要得到如图 4中的反馈信号 43。
为了得到反馈信号 43 , 可以对原有的数据信号以及偏置电压进行处理。 原理如下： 如果只在数据信号幅度上加扰后， 其对应的第一反馈信号 41会锁 定在原锁定点，由于跟踪误差的存在，会与目标偏置点存在跟踪偏差（Tracing Error ) E。 同时， 如果只在偏置电压上加扰， 会产生第二反馈信号 42, 第二 反馈信号 42与第一反馈信号 41相差 pi/2周期。
由于本发明实施例中对数据信号幅度和偏置电压均进行了处理， 因此， 本发明实施例中最终的反馈信号 43 为原有只对其中一路进行加扰后的反馈 信号， 具体为第一反馈信号 41和第二反馈信号 42叠加之后的结果， 由于两 者的叠加， 使得反馈信号 43的 0点位置发生了偏移， 因此， 锁定点也会随着 0 点位置的偏移而偏移。 如果控制该偏移量为跟踪误差， 则可以使得偏置点 位于正确的目标偏置点上。 可以理解的是， 理论偏置点的位置是已知的， 因 此， 上述的跟踪误差也是已知的。
上述的理论分析如下：
数据信号幅度加扰对应的第一反馈信号的函数形式为： f(v) = A * sin (― * ， 其中， Α为第一加扰信号的幅度， Vpi为特征参数， V为
Vpi
偏置电压；
偏 置 电压加扰对应 的 第 二反馈信号 的 函数形 式为 ： f'(v) = B ^m(—^ v + -) , 其中， B为第二扰动信号的幅度， 为特征 史， V
Vpi 2
为偏置电压；
两者叠加的反馈信号为： (v) + '(v) = ^ * sin(— * v) + 5 * sin(— * v + -) = C * sin(vv * v + ©)
Vpi Vpi 2 其中， Φ为叠力 P后的反馈信号的初相位， 《D = arctan( )。
由上述公式可以看出， Φ决定了总反馈信号的 0点位置， 因此可以通过 改变两个扰动的相对大小和极性， 让总的反馈信号左右移动， 使得偏置点锁 定到任意位置。 例如， 为了锁定到 quad点， 则可以使得 Φ =跟踪误差， 以计 算得到两个扰动信号的幅度之比 Β/Α, 即使得 Φ = arctan(5/ ^) =跟踪误差。 通过 该公式， 可以得到第二扰动信号的幅度与第一扰动信号的幅度之比， 之后， 设定第二放大器与第一放大器的比值为 B/A。
上述的原理可以应用于 quad点偏置和 null偏置， 另外， 通过控制第一放 大器和第二放大器的比值， 也可以使得调制器的偏置点锁定到任意目标位置 上。 通过上述流程， 可以提高锁定点的位置准确度。 并且， 由于温度改变时， 会同时同等程度的影响第一反馈信号和第二反馈信号， 即 B/A的比值不变， 所以锁定点不会随温度变化而偏移。
可以理解的是， 上述方法及设备中的相关特征可以相互参考。 另外， 上 述实施例中的 "第一" 、 "第二" 等是用于区分各实施例， 而并不代表各实 施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解： 实现上述方法实施例的全部或部分步骤 可以通过程序指令相关的硬件来完成， 前述的程序可以存储于计算机可读取 存储介质中， 该程序在执行时， 执行包括上述方法实施例的步骤； 而前述的 存储介质包括： ROM, RAM,磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其 限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术 人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或 者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不使相应技 术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

  1. 权 利 要 求
    1、 一种光调制方法， 其特征在于， 包括：
    在输入的数据信号幅度上加载第一扰动信号；
    在偏置电压上加载第二扰动信号；
    根据加载第二扰动信号的偏置电压， 将幅度上加载第一扰动信号的数据 信号， 加载在输入光信号上， 得到调制信号， 并将所述调制信号作为输出光 信号输出；
    所述第一扰动信号与所述第二扰动信号为同频同相的信号， 且幅度之比 根据跟踪误差确定， 以使得根据所述调制信号得到的反馈信号锁定到所需的 偏置点。
  2. 2、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 还包括：
    获取源扰动信号；
    采用第一放大器对所述源扰动信号进行放大处理后， 得到所述第一扰动 信号；
    采用第二放大器对所述源扰动信号进行放大处理后， 得到所述第二扰动 信号；
    所述第一放大器与第二放大器的比值为所述第一扰动信号与第二扰动信 号的幅度之比。
  3. 3、 根据权利要求 2所述的方法， 其特征在于， 还包括：
    确定跟踪误差， 并根据所述跟踪误差确定所述第一放大器与第二放大器 的放大系数之比。
  4. 4、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 还包括：
    根据所述反馈信号得到更新后的偏置电压， 根据更新后的偏置电压再得 到新的反馈信号， 直至所述输出光信号达到预设的稳定状态。
  5. 5、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 采用乘法器将所述第一扰 动信号加载在数据信号的幅度上， 采用加法器将所述第二扰动信号加载在偏 置电压上。
  6. 6、 一种光调制系统， 其特征在于， 包括：
    第一加扰模块， 用于在输入的数据信号幅度上加载第一扰动信号； 第二加扰模块， 用于在偏置电压上加载第二扰动信号；
    光调制器， 用于根据加载第二扰动信号的偏置电压， 将幅度上加载第一 扰动信号的数据信号， 加载在输入光信号上， 得到调制信号， 并将所述调制 信号作为输出光信号输出；
    所述第一扰动信号与所述第二扰动信号为同频同相的信号， 且幅度之比 根据跟踪误差确定， 以使得根据所述调制信号得到的反馈信号锁定到所需的 偏置点。
  7. 7、 根据权利要求 6所述的系统， 其特征在于， 还包括：
    获取模块， 用于获取源扰动信号；
    第一放大器， 用于对所述源扰动信号进行放大处理后， 得到所述第一扰 动信号；
    第二放大器， 用于采用第二放大器对所述源扰动信号进行放大处理后， 得到所述第二扰动信号；
    所述第一放大器与第二放大器的比值为所述第一扰动信号与第二扰动信 号的幅度之比。
  8. 8、 根据权利要求 6或 7所述的系统， 其特征在于， 所述第一加扰模块为 乘法器， 所述第二加扰模块为加法器。
  9. 9、 根据权利要求 6所述的系统， 其特征在于， 还包括：
    偏置电压控制器， 用于根据所述反馈信号得到更新后的偏置电压， 以便 根据更新后的偏置电压再得到新的反馈信号， 直至所述输出光信号达到预设 的稳定状态。
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