CN104699155A - 一种电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法及装置，方法包括通过向光调制器输入扫描偏置电压后，计算获取光调制器的半波电压，根据半波电压计算误差反馈系数和抖动信号的抖动振幅，通过向光调制器输入工作偏置电压和抖动信号后，计算获取谐波振幅和偏移相位，根据偏移相位，结合误差反馈系数、谐波振幅和工作偏置电压计算得到新偏置电压，并将新偏置电压作为工作偏置电压后，返回向光调制器输入工作偏置电压的步骤。通过上述方式，本发明能够在光调制器在工作的过程中，不断修正工作偏置电压，使得光调制器的工作性能更加稳定。另外，还在新偏置电压超出电压阈值范围，进行回调，防止工作偏置电压过高或过低。

Description

一种电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法及装置
技术领域
本发明涉及光处理技术领域，特别是涉及一种电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法及装置。
背景技术
光调制器用于将射频信号和激光器输出的光载体调制在一起，形成光信号，其中，光调制器在光纤通信及光纤传感领域有着极为广泛的应用。经光调制器调制后的光信号的输出曲线为余弦函数形状的波形。为了使光调制器被控制在不同的工作点，可以向光调制器输出偏置电压。
但是由于光调制器对于工作环境的变化极为敏感，工作环境的改变，例如温度变化，湿度变化，机械振动等等，会导致光调制器输出曲线的偏移进而使得工作点偏移而无法保证，因此需要针对环境的变化改变施加给光调制器不同的偏置电压，这种技术被称为偏置电压控制技术。
现有技术中，偏压控制技术主要基于模拟电路的方案开发而成，主要是在输出偏置电压时，同时输出一个抖动信号，通过抖动信号微调光调制器的工作点。但是偏压控制技术主要基于模拟电路的方案开发，其容易受到环境噪声干扰，稳定性差，误差率高。另外，现有技术中的偏置电压技术的误差反馈系数是固定的，不同型号的光调制器的半波电压可能有3倍的差距，因此固定的误差反馈系数无法保证控制器应用于不同型号光调制器上具有一致性的效果，需要在使用过程中间歇性地调试器件，无法做到真正的自动控制而且无法适用于工业应用。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法及装置，能够据不同光调制器，自动输出与其适配的偏置电压。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种自动偏置电压控制方法,包括向所述光调制器输入扫描偏置电压，采集经过所述光调制器根据所述扫描偏置电压进行调制后输出的第一光信号；将所述第一光信号转化为第一电信号；通过滤波器过滤所述第一电信号，输出第一直流信号；根据所述第一直流信号，计算所述光调制器的工作点的光调制器的工作点的工作偏置电压和半波电压；根据所述半波电压计算误差反馈系数和抖动信号的抖动振幅；向所述光调制器输出工作偏置电压和振幅为所述抖动振幅的抖动信号；采集经过所述光调制器根据工作偏置电压和抖动信号进行调制后输出的第二光信号；将所述第二光信号转化为第二电信号；通过滤波器过滤所述第二电信号，输出谐波分量；计算所述谐波分量的谐波振幅和偏移相位；根据所述偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压；将所述新偏置电压作为工作偏置电压，重新返回所述向所述光调制器输出工作偏置电压和振幅为所述抖动振幅的抖动信号步骤。
其中，所述谐波分量包括一次谐波和二次谐波；所述滤波器包括第一低通滤波器、第二低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器；所述通过滤波器过滤所述第一电信号，输出第一直流信号的步骤包括：通过所述第一低通滤波器从所述第一电信号过滤出第一直流信号；所述通过滤波器过滤所述第二电信号，输出谐波分量的步骤包括：通过所述高通滤波器从所述第二电信号过滤出交流信号；通过所述第二低通滤波器所述交流信号中过滤出一次谐波,以及通过所述带通滤波器从所述交流信号中过滤二波谐波；所述计算所述谐波分量的谐波振幅和偏移相位的步骤包括：分别计算所述一次谐波的谐波振幅和偏移相位，以及，所述二次谐波的谐波振幅和偏移相位；所述向光调制器输出扫描偏置电压的步骤之前，所述方法还包括：接收输出的指定指令；所述根据所述偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压的步骤包括：根据所述指定指令，从所述一次谐波或者二次谐波中选定一个，作为选定谐波；根据所述选定谐波的偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和所述选定谐波的谐波振幅，计算新偏置电压。
其中，所述第一直流信号和扫描偏置电压的数量均为多个，并且所述扫描偏置电压和第一直流信号具有一一对应关系；所述根据所述第一直流信号，计算所述光调制器的工作点的光调制器的工作点的工作偏置电压和半波电压的步骤包括：将所述多个第一直流信号进行曲线拟合，生成所述光调制器的信号输出曲线；根据所述信号输出曲线，计算所述光调制器工作点的工作偏置电压和半波电压。
其中，在所述根据所述偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压步骤之后，所述方法还包括：判断所述新偏置电压是否在电压阈值范围内；若所述新偏置电压小于所述电压阈值范围的最小值，则将所述新偏置电压与所述半波电压的偶数倍之和作为新偏置电压，并进入所述将所述新偏置电压作为工作偏置电压的步骤；若所述新偏置电压大于所述电压阈值范围的最大值，则将所述新偏置电压与所述半波电压的偶数倍之差作为新偏置电压，并进入所述将所述新偏置电压作为工作偏置电压的步骤。
其中，在所述向光调制器输出扫描偏置电压的步骤之前，所述方法还包括：向所述光调制器输出测试电压；采集经过所述光调制器根据所述测试电压进行调制后输出的第三光信号；将所述第三光信号转化为第三电信号；通过放大器放大所述第三电信号；通过所述滤波器过滤经过放大后的第三电信号，输出第二直流信号；计算所述第二直流信号中的最大值与预设直流阈值之间比例系数；根据比例系数计算所述放大器的放大系数；向所述放大器输出所述放大系数；所述将所述第一光信号转化为第一电信号的步骤为将所述第一光信号转化为第一电信号，并通过所述放大器根据所述放大系统放大所述第一电信号；所述通过滤波器过滤所述第一电信号，输出第一直流信号的步骤包括：通过所述滤波器过滤所述放大后的第一电信号，输出第一直流信号；所述将所述第二光信号转化为第二电信号的步骤为：将所述第二光信号转化为第二电信号，并通过所述放大器根据所述放大信号放大所述第二电信号；所述通过滤波器过滤所述第二电信号，输出谐波分量的步骤包括：通过所述滤波器过滤所述放大后的第二电信号，输出谐波分量。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种电光型光调制器数字自动偏置电压控制装置，包括第一输出模块，用于向光调制器输出扫描偏置电压；第一采集模块，用于采集经过所述光调制器根据所述扫描偏置电压进行调制后输出的第一光信号；第一光电转换模块，用于将所述第一光信号转化为第一电信号；第一滤波模块，用于过滤所述第一电信号，输出第一直流信号；第一计算模块，用于根据所述第一直流信号，计算所述光调制器的工作点的工作偏置电压和半波电压；第二计算模块，用于根据所述半波电压计算误差反馈系数和抖动信号的抖动振幅；第二输出模块，用于向所述光调制器输出工作偏置电压和振幅为所述抖动振幅的抖动信号；第二采集模块，用于采集经过所述光调制器根据工作偏置电压和抖动信号进行调制后输出的第二光信号；第二光电转换模块，用于将所述第二光信号转化为第二电信号；第二滤波模块，用于过滤所述第二电信号，输出谐波分量；数字锁相放大模块，用于计算所述谐波分量的谐波振幅和偏移相位；第三计算模块，用于根据所述偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压；赋值模块，用于将所述新偏置电压作为工作偏置电压，重新返回所述第二输出模块。
其中，所述谐波分量包括一次谐波和二次谐波；所述第一滤波模块包括第一低通滤波器；所述第一低通滤波器用于从所述第一电信号过滤出第一直流信号；所述第二滤波模块包括第二低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器；所述高通滤波器用于从所述第二电信号过滤出交流信号；所述第二低通滤波器用于所述交流信号中过滤出一次谐波；所述带通滤波器用于从所述交流信号中过滤二波谐波；所述数字锁相放大模块具体用于分别计算所述一次谐波的谐波振幅和偏移相位，以及二次谐波的谐波振幅和偏移相位；所述装置还包括接收模块；所述接收模块用于接收输出的指定指令；所述第三计算模块包括：选定单元，用于根据所述指定指令，从所述一次谐波或者二次谐波中选定一个，作为选定谐波；第一计算单元，用于根据所述选定谐波的偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和所述选定谐波的谐波振幅，计算新偏置电压。
其中，所述扫描偏置电压和直流信号的数量均为多个，并且所述一扫描偏置电压对应一直流信号；所述第一计算模块包括：曲线拟合单元，用于将所述多个直流信号进行曲线拟合，生成所述光调制器的信号输出曲线；第二计算单元，用于根据所述信号输出曲线，计算所述光调制器工作点的工作偏置电压和半波电压。
其中，判断模块，用于判断所述新偏置电压的值在电压阈值范围内；放大模块，用于在所述判断模块判断到所述新偏置电压小于所述电压阈值范围的最小值时，将所述新偏置电压与所述半波电压的偶数倍之和作为新偏置电压，并进入所述赋值模块；缩小模块，用于在所述判断模块判断到所述新偏置电压大于所述电压阈值范围的最大值，则将所述新偏置电压与所述半波电压的偶数倍之差作为新偏置电压，并进入所述赋值模块。
其中，所述装置还包括：第三输出模块，用于向所述光调制器输出测试电压；第三采集模块，用于采集经过所述光调制器根据所述测试电压进行调制后输出的第三光信号；第三光电转换模块，用于将所述第三光信号转化为第三电信号；第三滤波模块，过滤所述第三电信号，输出第二直流信号；第四计算模块，用于计算所述第二直流信号中的最大值与预设直流阈值之间比例系数；第五计算模块，用于根据比例系数计算所述放大器的放大系数；放大系数输出模块，用于向所述放大器输出所述放大系数；放大器，还用于根据所述放大系数放大所述第一电信号和第二电信号。
在本发明实施方式中，通过向光调制器输入扫描偏置电压后，计算获取光调制器的半波电压，根据半波电压计算误差反馈系数和抖动信号的抖动振幅，通过向光调制器输入工作偏置电压和抖动信号后，计算获取谐波振幅和偏移相位，根据偏移相位，结合误差反馈系数、谐波振幅和工作偏置电压计算得到新偏置电压，并将新偏置电压作为工作偏置电压后，返回向光调制器输入工作偏置电压的步骤，再次进行重复调整，使得本发明能够在光调制器在工作的过程中，不断修正工作偏置电压，使得光调制器的工作性能更加稳定。另外，还可判断新偏置电压是否超出电压阈值范围，在判断新偏置电压超出电压阈值范围，进行回调，并在回调后再将新工作偏置电压作为工作偏置电压输出至光调制器，从而能够防止工作偏置电压过高或过低，进一步保证光调制器的稳定性。
附图说明
图1是本发明电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法实施方式的流程图；
图2是本发明电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法实施方式中计算半波电压和工作偏置电压的流程图；
图3是本发明电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法实施方式中过滤出一次谐波和二次谐波的流程图；
图4是本发明电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法实施方式中计算新偏置电压的流程图；
图5是本发明电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法实施方式中回调新偏置电压的流程图；
图6是本发明电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法实施方式中计算放大器的放大系数的流程图；
图7是本发明电光型光调制器数字自动偏置电压控制装置第一实施方式的结构示意图；
图8是本发明电光型光调制器数字自动偏置电压控制装置第二实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
请参阅图1，电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法包括
步骤S101：向光调制器输出扫描偏置电压；
激光器所输出的光载体和射频信号发生器所输出的射频信号，经光调制器调制,将射频信号附带在光载体上变成光信号，以实现光通信。
向光调制器输出扫描偏置电压，能够使得光调制器在相对应的工作点。
步骤S102:采集经过光调制器根据扫描偏置电压进行调制后输出的第一光信号；
光调制器所调制输出的光信号，可以通过光纤分路器进行采集，光纤分路器仅采集部分光信号，不影响到光信号正常传输。
步骤S103：将第一光信号转化为第一电信号；
步骤S104：通过滤波器过滤第一电信号，输出第一直流信号；
步骤S105：根据第一直流信号，计算光调制器工作点的工作偏置电压和半波电压；
扫描偏置电压的数量为多个，第一直流信号与扫描偏置电压之间一一对应，因此，第一直流信号的数量也为多个，并其数量与扫描偏置电压的数量相同。在向光调制器输出一个扫描偏置电压后，获得一个第一直流信号，再向光调制器输出下一个扫描偏置电压后，又获得一个第一直流信号，直至所有扫描偏置电压都输出完成，例如：在-10伏到10伏的区间上以0.1伏的间隔快速扫描输出扫描偏置电压，扫描偏置电压被输出到光调制器的偏置电压端口，扫描偏置电压的改变会引起光调制器输出的变化，进而引第一直流信号的变化。
由于每个不同扫描偏置电压所对应的光调制器的输出信号中的不同第一直流信号，因此，第一直流信号反映了光调制器的输出曲线。通过将多个第一直流信号进行曲线拟合得到光调制器的输出曲线，并且可根据输出曲线准确计算出光调制器的四个工作点的偏置电压以及光调制器的半波电压，因此，如图2所示，步骤S105又包括：
步骤S1051：将多个第一直流信号进行曲线拟合，生成光调制器的信号输出曲线；
步骤S1052：根据信号输出曲线，计算光调制器工作点的工作偏置电压和半波电压。
步骤S106：根据半波电压计算误差反馈系数和抖动信号的抖动振幅；
具体的，抖动信号的振幅是半波电压的百分之一或者千分之一。误差反馈系数等于半波电压与预定常数之积。
步骤S107：向光调制器输出工作偏置电压和振幅为抖动振幅的抖动信号；
工作偏置电压控制光调制器工作在指定工作点，抖动信号探测光调制器的工作状态。
步骤S108：采集经过光调制器根据工作偏置电压和抖动信号进行调制后输出的第二光信号；
步骤S109：将第二光信号转化为第二电信号；
步骤S110：通过滤波器过滤第二电信号，输出谐波分量；
步骤S111：计算谐波分量的谐波振幅和偏移相位；
具体的，系统中也可以预先存储有一组正交的正弦信号和余弦信号，该正弦信号与抖动信号相位相同，该余弦信号与抖动信号相差为九十度，谐波分量分别与正弦信号和余弦信号相乘，得到一组正交分量，该组正交分量通过数字低通滤波器过滤出得到一组正交的直流分量，该组直流分量值就是谐波分量的谐波振幅，通过谐波振幅可计算偏移相位。
步骤S112：根据偏移相位，结合误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压；
偏移相位是用于决定新偏置电压的偏移方向，具体的，新偏置电压的值的计算公式，以下：
V(t)＝V(t-1)±p*Vfeedback
V(t)为新偏置电压值，V(t-1)为工作偏置电压，p为误差反馈系数，Vfeedback为谐波分量的谐波振幅，偏移相位决定V(t-1)与p*Vfeedback是相加还是相减。
步骤S113：将新偏置电压作为工作偏置电压，重新返回向光调制器输出工作偏置电压和振幅为抖动振幅的抖动信号步骤。
光调制器在工作的过程中，调整工作偏置电压，使得光调制器的输出更加稳定，减少外界对其影响。
滤波器包括第一低通滤波器、第二低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器，谐波分量包括一次谐波和二次谐波，并根据接收的指定指令从一次谐波和二次谐波中选择一个进行处理。则步骤S104又可具体为：通过第一低通滤波器从第一电信号过滤第一直流信号。如图3所示，步骤S110包括：
步骤S1101：通过高通滤波器从第二电信号过滤出交流信号；
步骤S1102：通过第二低通滤波器交流信号中过滤出一次谐波,以及通过带通滤波器从交流信号中过滤二波谐波。
步骤S112又可具体为：计算一次谐波的谐波振幅和偏移相位，以及，二次谐波的谐波振幅和偏移相位。
则在步骤S101之前，还包括
步骤S100：接收输入的指定指令；
指定指令用于指示光调制器的工作点，其中，工作点包括最高点、最低点、两个二分点，最高点和最低点对应一次谐波，两个二分点对应二波谐波。其中，指定指令可以是根据用户的输入生成的，例如：通过显示屏可选的工作点，用户选择其中一个工作点时产生指定指令，或者，提供一个档位开关，通过拨动档位开关选择工作点。
如图4所示，步骤S113包括：
步骤S1131：根据指定指令，从一次谐波或者二次谐波中选定一个，作为选定谐波；
步骤S1132：根据选定谐波的偏移相位，结合误差反馈系数、工作偏置电压和选定谐波的谐波振幅，计算新偏置电压。
为了避免新偏置电压过高或者过低,影响光调制器的调制性能，还可对计算得到的新偏置电压进行检测，在新偏置电压过高或者过低时，主动进行回调，则如图5所示，在步骤S112和步骤S113之间，方法还包括：
步骤S115：判断新偏置电压是否在电压阈值范围内，若新偏置电压小于电压阈值范围的最小值，则进入步骤S116，若新偏置电压大于电压阈值范围的最大值，则进入步骤S117；
步骤S116：将新偏置电压与半波电压的偶数倍之和作为新偏置电压，并进入步骤S114；
步骤S117：将新偏置电压与与半波电压的偶数倍之差作为新偏置电压，并进入步骤S114；
半波电压就是光调制器工作曲线的半周期对应的电压，半波电压的偶数倍则好为光调制器工作曲线的1个周期对应的电压，或者光调制器工作曲线的周期倍数对应的电压，优选的，波电压的偶数倍为半波电压的2倍，则加减2倍半波电压就是加减一个周期对应的电压。
为了使滤波器接收到的电信号相一致，方便后续处理，在将光信号转换为电信号时，通过放大器进行放大电信号，并可以通过调整放大器的放大系数，使滤波器接收电信号相一致，则如图6所示，在步骤S100之前，还包括：
步骤S118：向光调制器输出测试电压；
优选的，测试电压可以与扫描偏置电压相同。
步骤S119：采集经过光调制器根据所述测试电压进行调制后输出的第三光信号；
步骤S200:将第三光信号转化为第三电信号；
步骤S201：通过滤波器过滤第三电信号，输出第二直流信号；
步骤S202：计算第二直流信号中的最大值与预设直流阈值之间比例系数；
步骤S203：根据比例系数计算放大器的放大系数；
步骤S204：向放大器输出放大系数。
则步骤S103又可具体为：将第一光信号转化为第一电信号，并通过放大器根据放大系统放大第一电信号。步骤S104具体为通过滤波器过滤放大后的第一电信号，输出第一直流信号。
步骤S109又可具体为：将第二光信号转化为第二电信号，并通过放大器根据放大信号放大第二电信号。步骤S110又可具体为：通过所述滤波器过滤所述放大后的第二电信号，输出谐波分量。
在本发明实施方式中，通过向光调制器输入扫描偏置电压后，计算获取光调制器的半波电压，根据半波电压计算误差反馈系数和抖动信号振幅，通过向光调制器输入工作偏置电压和抖动信号后，计算获取谐波振幅和偏移相位，根据偏移相位，结合误差反馈系数、谐波振幅和工作偏置电压计算得到新偏置电压，并将新偏置电压作为工作偏置电压后，返回向光调制器输入工作偏置电压的步骤，再次进行重复调整，使得本发明能够在光调制器在工作的过程中，不断修正工作偏置电压，使得光调制器的工作性能更加稳定。另外，还可判断新偏置电压是否超出电压阈值范围，在判断新偏置电压超出电压阈值范围，进行回调，并在回调后再将新工作偏置电压作为工作偏置电压输出至光调制器，从而能够防止工作偏置电压过高或过低，进一步保证光调制器的稳定性。
本发明又提供电光型光调制器数字自动偏置电压控制装置实施方式。请参阅图7，自动偏置电压控制装置30包括第一输出模块31、第一采集模块32、第一光电转换模块33、第一滤波模块34、第一计算模块35、第二计模块36、第二输出模块37、第二采集模块38、第二光电转换模块39、第二滤波模块40、数字锁相放大模块41、第三计算模块42和赋值模块44。
第一输出模块31向光调制器输出扫描偏置电压。第一采集模块32采集经过光调制器根据扫描偏置电压进行调制后输出的第一光信号。第一光电转换模块33将第一光信号转化为第一电信号。第一滤波模块34用于从第一电信号过滤出第一直流信号。第一计算模块35根据第一直流信号，计算光调制器的工作点的工作偏置电压和半波电压。第二计模块36根据半波电压计算误差反馈系数和抖动信号的抖动振幅。第二输出模块37向光调制器输出工作偏置电压和振幅为抖动振幅的抖动信号。第二采集模块38采集经过光调制器根据工作偏置电压和抖动信号进行调制后输出的第二光信号。第二光电转换模块39将第二光信号转化为第二电信号。第二滤波模块40过滤第二电信号，输出谐波分量。数字锁相放大模块41计算谐波分量的谐波振幅和偏移相位。第三计算模块42根据偏移相位，结合误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压。赋值模块44将新偏置电压作为工作偏置电压，重新返回第二输出模块37。
谐波分量包括一次谐波和二次谐波,第一滤波模块34包括第一低通滤波器，第二滤波模块40包括高通滤波器401、第二低通滤波器402、和带通滤波器403。第一低通滤波器用于从第一电信号过滤出第一直流信号。高通滤波器401用于从第二电信号过滤出交流信号。第二低通滤波器402用于交流信号中过滤出一次谐波。带通滤波器403用于从交流信号中过滤二波谐波。数字锁相放大模块41具体用于分别计算一次谐波的谐波振幅和偏移相位，以及二次谐波的谐波振幅和偏移相位。装置30还包括接收模块48。接收模块48用于接收输出的指定指令。第三计算模块42包括选定单元421和第一计算单元422。选定单元421根据指定指令，从一次谐波或者二次谐波中选定一个，作为选定谐波。第一计算单元422根据选定谐波的偏移相位，结合误差反馈系数、工作偏置电压和选定谐波的谐波振幅，计算新偏置电压。
扫描偏置电压和第一直流信号的数量均可为多个，并且第一直流信号与扫描偏置电压一一对应。向光调制器逐个输入扫描偏置电压，例如：在0伏到10伏的区间上以0.1伏的间隔快速扫描输出扫描偏置电压，扫描偏置电压被输出到光调制器的偏置电压端口，而扫描偏置电压的改变会引起光调制器输出的变化，进而引起第一直流信号的变化，则第一直流信号的数量为100个。第一计算模块35包括曲线拟合单元351和第二计算单元352。曲线拟合单元351将多个直流信号进行曲线拟合，生成光调制器的信号输出曲线。第二计算单元352根据信号输出曲线，计算光调制器工作点的工作偏置电压和半波电压。
为了避免新偏置电压过高或者过低,影响光调制器的调制性能，还可对计算得到的新工作偏置电压进行检测，在新工作偏置电压过高或者过低时，进行回调，则装置30还包括判断模块45、缩小模块46和放大模块47。判断模块45判断新偏置电压的值在电压阈值范围内。放大模块47在判断模块45判断到新偏置电压小于电压阈值范围的最小值时，将新偏置电压与半波电压的偶数倍之和作为新偏置电压，并进入赋值模块44。缩小模块46在判断模块45判断到新偏置电压大于电压阈值范围的最大值，则将新偏置电压与半波电压的偶数倍之差作为新偏置电压，并进入赋值模块44。
为了使滤波器接收到的电信号相一致，方便后续处理，装置还可包括放大器60，放大器60用于根据放大系数将电信号放大。当然，调制光调制器的偏置电压之前，可以先调整放大器60的放大系数，则装置30还包括第三输出模块49、第三采集模块50、第三光电转换模块51、第三滤波模块52、第四计算模块53、第五计算模块54和放大系数输出模块55。
第三输出模块49向光调制器输出测试电压。第三采集模块50采集经过光调制器根据测试电压进行调制后输出的第三光信号。第三光电转换模块51将第三光信号转化为第三电信号。第三滤波模块52过滤经过第三电信号，输出第二直流信号。第四计算模块53计算第二直流信号中的最大值与预设直流阈值之间比例系数。第五计算模块54根据比例系数计算放大器的放大系数。放大系数输出模块55用于向放大器60输出放大系数。放大器60还用于根据放大系数放大第一电信号和第二电信号。
本发明又提供自动偏置电压控制装置的实体结构实施方式，如图8所示，电光型光调制器数字自动偏置电压控制装置70包括光电转换器72、滤波器73、数字锁相放大器74、处理器75和输出设备76。
输出设备76向光调制器80输入扫描偏置电压。光纤分路器71采集经过光调制器80根据扫描偏置电压进行调制后输出的第一光信号，并向光电转换器72输入第一电信号。光电转换器72将第一光信号转化为第一电信号。滤波器73过滤第一电信号，输出第一直流信号。处理器75根据第一直流信号，计算光调制器工作点的工作偏置电压和半波电压，以及根据半波电压计算误差反馈系数和抖动信号的抖动振幅。输出设备76向光调制器80输出工作偏置电压和振幅为抖动振幅的抖动信号。光纤分路器71还采集经过光调制器80根据工作偏置电压和抖动信号进行调制后输出的第二光信号，并向光电转换器72输入第二光信号。光电转换器72将第二光信号转化为第二电信号。滤波器73过滤第二电信号，输出谐波分量。数字锁相放大器74计算谐波分量的谐波振幅和偏移相位，并根据偏移相位。处理器75结合误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压，将新偏置电压作为工作偏置电压。输出设备76又重复向光调制器输出工作偏置电压和振幅为抖动振幅的抖动信号，使得自动偏置电压控制装置70能够不断修正光调制器的工作偏置电压，使得光调制器的工作性能更加稳定。
谐波分量包括一次谐波和二次谐波，滤波器73包括第一低通滤波器731、第二低通滤波器733、高通滤波器732和带通滤波器734。第一低通滤波器731从第一电信号过滤出第一直流信号。高通滤波器732从第二电信号过滤出交流信号。装置70还包括输入设备77。
第二低通滤波器733从交流信号中过滤出一次谐波。带通滤波器734从交流信号中过滤二波谐波。数字锁相放大器74计算所述谐波分量的谐波振幅和偏移相位的步骤包括：数字锁相放大器74计算一次谐波的谐波振幅和偏移相位，以及，二次谐波的谐波振幅和偏移相位。值得说明的是：数字锁相放大器74可以为独立设备，也可以为处理器75中一个程序模块即为：数字锁相放大器74所执行工作由处理器75执行。
输入设备77接收输入的指定指令。处理器75根据偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压的步骤包括：处理器75根据指定指令，从一次谐波或者二次谐波中选定一个，作为选定谐波，以及根据选定谐波的偏移相位，结合误差反馈系数、工作偏置电压和选定谐波的谐波振幅，计算新偏置电压。
第一直流信号和扫描偏置电压的数量均为多个，并且扫描偏置电压和第一直流信号具有一一对应关系；
处理器75根据第一直流信号，计算光调制器的工作点的光调制器的工作点的工作偏置电压和半波电压的步骤包括：处理器将多个第一直流信号进行曲线拟合，生成光调制器的信号输出曲线，以及根据信号输出曲线，计算光调制器工作点的工作偏置电压和半波电压。
为了防止新偏置电压过高或者过低，还可以对新偏置电压进行检测，则在处理器75根据偏移相位，结合误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压步骤之后，处理器75判断新偏置电压是否在电压阈值范围内，若新偏置电压小于电压阈值范围的最小值，则处理器75将新偏置电压与半波电压的偶数倍之和作为新偏置电压，若新偏置电压大于电压阈值范围的最大值，则处理器75将新偏置电压与半波电压的偶数倍之差作为新偏置电压。
为了使滤波器接收到的电信号相一致，方便后续处理，在将光信号转换为电信号时，还可通过放大器进行放大电信号，并可以通过调整放大器的放大系数，使滤波器接收电信号相一致，则装置70还包括放大器78。
在计算光调制器80的工作偏置电压之前，先调整放大器78的放大系数，在输出设备76向光调制器80输出扫描偏置电压的步骤之前，输出设备76还向光调制器80输出测试电压。光纤分光器71采集经过光调制器根据测试电压进行调制后输出的第三光信号。光电转换器72将第三光信号转化为第三电信号。第一低通滤波器731过滤经过第三电信号，输出第二直流信号。处理器75计算第二直流信号中的最大值与预设直流阈值之间比例系数，根据比例系数计算放大器78的放大系数，向放大器78输出放大系数。光电转换器72将第一光信号转换为第一电信号，以及将第二光信号转换为第二电信号后，放大器78根据放大系数放大第一电信号和第二电信号，滤波器73对放大后的第一电信号和第二电信号进行处理。
在本发明实施方式中，通过向光调制器输入扫描偏置电压后，计算获取光调制器的半波电压，根据半波电压计算误差反馈系数和抖动信号的振幅，通过向光调制器输入工作偏置电压和抖动信号后，计算获取谐波振幅和偏移相位，根据偏移相位，结合误差反馈系数、谐波振幅和工作偏置电压计算得到新偏置电压，并将新偏置电压作为工作偏置电压后，返回向光调制器输入工作偏置电压的步骤，再次进行重复调整，使得本发明能够在光调制器在工作的过程中，不断修正工作偏置电压，使得光调制器的工作性能更加稳定。另外，还可判断新偏置电压是否超出电压阈值范围，在判断新偏置电压超出电压阈值范围，进行回调，并在回调后再将新工作偏置电压作为工作偏置电压输出至光调制器，从而能够防止工作偏置电压过高或过低，进一步保证光调制器的稳定性。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法，其特征在于，包括：
向所述光调制器输入扫描偏置电压；
采集经过所述光调制器根据所述扫描偏置电压进行调制后输出的第一光信号；
将所述第一光信号转化为第一电信号；
通过滤波器过滤所述第一电信号，输出第一直流信号；
根据所述第一直流信号，计算所述光调制器工作点的工作偏置电压和半波电压；
根据所述半波电压计算误差反馈系数和抖动信号的抖动振幅；
向所述光调制器输出工作偏置电压和振幅为所述抖动振幅的抖动信号；
采集经过所述光调制器根据工作偏置电压和抖动信号进行调制后输出的第二光信号；
将所述第二光信号转化为第二电信号；
通过滤波器过滤所述第二电信号，输出谐波分量；
计算所述谐波分量的谐波振幅和偏移相位；
根据所述偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压；
将所述新偏置电压作为工作偏置电压，重新返回所述向所述光调制器输出工作偏置电压和振幅为所述抖动振幅的抖动信号步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述谐波分量包括一次谐波和二次谐波；
所述滤波器包括第一低通滤波器、第二低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器；
所述通过滤波器过滤所述第一电信号，输出第一直流信号的步骤包括：
通过所述第一低通滤波器从所述第一电信号过滤出第一直流信号；
所述通过滤波器过滤所述第二电信号，输出谐波分量的步骤包括：
通过所述高通滤波器从所述第二电信号过滤出交流信号；
通过所述第二低通滤波器所述交流信号中过滤出一次谐波,以及通过所述带通滤波器从所述交流信号中过滤二波谐波；
所述计算所述谐波分量的谐波振幅和偏移相位的步骤包括：
计算所述一次谐波的谐波振幅和偏移相位，以及，所述二次谐波的谐波振幅和偏移相位；
所述向光调制器输出扫描偏置电压的步骤之前，所述方法还包括：
接收输入的指定指令；
所述根据所述偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压的步骤包括：
根据所述指定指令，从所述一次谐波或者二次谐波中选定一个，作为选定谐波；
根据所述选定谐波的偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和所述选定谐波的谐波振幅，计算新偏置电压。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第一直流信号和扫描偏置电压的数量均为多个，并且所述扫描偏置电压和第一直流信号具有一一对应关系；
所述根据所述第一直流信号，计算所述光调制器的工作点的光调制器的工作点的工作偏置电压和半波电压的步骤包括：
将所述多个第一直流信号进行曲线拟合，生成所述光调制器的信号输出曲线；
根据所述信号输出曲线，计算所述光调制器工作点的工作偏置电压和半波电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
在所述根据所述偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压步骤之后，所述方法还包括：
判断所述新偏置电压是否在电压阈值范围内；
若所述新偏置电压小于所述电压阈值范围的最小值，则将所述新偏置电压与所述半波电压的偶数倍之和作为新偏置电压，并进入所述将所述新偏置电压作为工作偏置电压的步骤；
若所述新偏置电压大于所述电压阈值范围的最大值，则将所述新偏置电压与所述半波电压的偶数倍之差作为新偏置电压，并进入所述将所述新偏置电压作为工作偏置电压的步骤。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的方法，其特征在于，
在所述向光调制器输出扫描偏置电压的步骤之前，所述方法还包括：
向所述光调制器输出测试电压；
采集经过所述光调制器根据所述测试电压进行调制后输出的第三光信号；
将所述第三光信号转化为第三电信号；
通过所述滤波器过滤所述第三电信号，输出第二直流信号；
计算所述第二直流信号中的最大值与预设直流阈值之间比例系数；
根据比例系数计算所述放大器的放大系数；
向所述放大器输出所述放大系数；
所述将所述第一光信号转化为第一电信号的步骤为将所述第一光信号转化为第一电信号，并通过所述放大器根据所述放大系统放大所述第一电信号；
所述通过滤波器过滤所述第一电信号，输出第一直流信号的步骤包括：
通过所述滤波器过滤所述放大后的第一电信号，输出第一直流信号；
所述将所述第二光信号转化为第二电信号的步骤为：将所述第二光信号转化为第二电信号，并通过所述放大器根据所述放大信号放大所述第二电信号；
所述通过滤波器过滤所述第二电信号，输出谐波分量的步骤包括：
通过所述滤波器过滤所述放大后的第二电信号，输出谐波分量。
6.一种电光型光调制器数字自动偏置电压控制装置，其特征在于，包括：
第一输出模块，用于向光调制器输出扫描偏置电压；
第一采集模块，用于采集经过所述光调制器根据所述扫描偏置电压进行调制后输出的第一光信号；
第一光电转换模块，用于将所述第一光信号转化为第一电信号；
第一滤波模块，用于过滤所述第一电信号，输出第一直流信号；
第一计算模块，用于根据所述第一直流信号，计算所述光调制器的工作点的工作偏置电压和半波电压；
第二计模块，用于根据所述半波电压计算误差反馈系数和抖动信号的抖动振幅；
第二输出模块，用于向所述光调制器输出工作偏置电压和振幅为所述抖动振幅的抖动信号；
第二采集模块，用于采集经过所述光调制器根据工作偏置电压和抖动信号进行调制后输出的第二光信号；
第二光电转换模块，用于将所述第二光信号转化为第二电信号；
第二滤波模块，用于过滤所述第二电信号，输出谐波分量；
数字锁相放大模块，用于计算所述谐波分量的谐波振幅和偏移相位；
第三计算模块，用于根据所述偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和谐波振幅，计算新偏置电压；
赋值模块，用于将所述新偏置电压作为工作偏置电压，重新返回所述第二输出模块。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述谐波分量包括一次谐波和二次谐波；
所述第一滤波模块包括第一低通滤波器；
所述第一低通滤波器用于从所述第一电信号过滤出第一直流信号；
所述第二滤波模块包括第二低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器；
所述高通滤波器用于从所述第二电信号过滤出交流信号；
所述第二低通滤波器用于所述交流信号中过滤出一次谐波；
所述带通滤波器用于从所述交流信号中过滤二波谐波；
所述数字锁相放大模块具体用于分别计算所述一次谐波的谐波振幅和偏移相位，以及二次谐波的谐波振幅和偏移相位；
所述装置还包括接收模块；
所述接收模块用于接收输出的指定指令；
所述第三计算模块包括：
选定单元，用于根据所述指定指令，从所述一次谐波或者二次谐波中选定一个，作为选定谐波；
第一计算单元，用于根据所述选定谐波的偏移相位，结合所述误差反馈系数、工作偏置电压和所述选定谐波的谐波振幅，计算新偏置电压。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述扫描偏置电压和直流信号的数量均为多个，并且所述一扫描偏置电压对应一直流信号；
所述第一计算模块包括：
曲线拟合单元，用于将所述多个直流信号进行曲线拟合，生成所述光调制器的信号输出曲线；
第二计算单元，用于根据所述信号输出曲线，计算所述光调制器工作点的工作偏置电压和半波电压。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
判断模块，用于判断所述新偏置电压的值在电压阈值范围内；
放大模块，用于在所述判断模块判断到所述新偏置电压小于所述电压阈值范围的最小值时，将所述新偏置电压与所述半波电压的偶数倍之和作为新偏置电压，并进入所述赋值模块；
缩小模块，用于在所述判断模块判断到所述新偏置电压大于所述电压阈值范围的最大值，则将所述新偏置电压与所述半波电压的偶数倍之差作为新偏置电压，并进入所述赋值模块。
10.根据权利要求6～9中任意一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
第三输出模块，用于向所述光调制器输出测试电压；
第三采集模块，用于采集经过所述光调制器根据所述测试电压进行调制后输出的第三光信号；
第三光电转换模块，用于将所述第三光信号转化为第三电信号；
第三滤波模块，过滤所述第三电信号，输出第二直流信号；
第四计算模块，用于计算所述第二直流信号中的最大值与预设直流阈值之间比例系数；
第五计算模块，用于根据比例系数计算所述放大器的放大系数；
放大系数输出模块，用于向所述放大器输出所述放大系数；
放大器，还用于根据所述放大系数放大所述第一电信号和第二电信号。
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