CN108270491A - 偏置点监控及锁定系统及方法 - Google Patents

偏置点监控及锁定系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108270491A
CN108270491A CN201611262518.8A CN201611262518A CN108270491A CN 108270491 A CN108270491 A CN 108270491A CN 201611262518 A CN201611262518 A CN 201611262518A CN 108270491 A CN108270491 A CN 108270491A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
optical
monitoring
bias point
electro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611262518.8A
Other languages
English (en)
Inventor
王传彪
崔振威
薛迎冬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HAISIGUANG ELECTRONICS Co Ltd
Original Assignee
HAISIGUANG ELECTRONICS Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HAISIGUANG ELECTRONICS Co Ltd filed Critical HAISIGUANG ELECTRONICS Co Ltd
Priority to CN201611262518.8A priority Critical patent/CN108270491A/zh
Publication of CN108270491A publication Critical patent/CN108270491A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H04B10/524—Pulse modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/58—Compensation for non-linear transmitter output

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及偏置点监控及锁定技术。在一种偏置点监控及锁定系统中，可向高阶调制信号中插入监控信号，上述监控信号跟随高阶调制信号经历了线性放大、电光转换、光电转换等处理，产生了形变；之后根据所述发生形变的监控信号，对相应电光转换器件的偏置点进行调节，以使得该电光转换器件锁定于最佳偏置点。进而保证了不同电平之间间距一致，系统误码最低，传输性能最佳。

Description

偏置点监控及锁定系统及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及偏置点监控及锁定技术。
背景技术
互联网和移动业务的迅速发展使得大型数据中心对于带宽需求增长迅速，而光传输模块单端口速率提升成为系统运营商的迫切需求。在此需求下，PAM4(4Pulse AmplitudeModulation，4阶脉冲幅度调制)等高阶调制方案成为光传输模块单端口速率的解决方案之一。
以PAM4调制方式为例，对比传统的NRZ(Non Return Zero，非归零)二阶限幅调制方式(请参见图1)，PAM4调制方式可以在通道数和单载波带宽不变情况下，使系统总的传输容量翻倍，是一种非常高效的调制方式。IEEE(The Institute of ElectricalandElectronics Engineers，国际电气与电子工程师学会)标准上已将PAM4调制方式列为200Gbps/400Gbps Ethernet(以太网)等业务场景的调制解决方案。
理论分析指出，在高斯信道下，对于高阶多电平脉冲调制直接检测系统，当不同电平之间间距一致时(即构成的眼图眼张度均匀)，系统误码最低，传输性能最佳。以四阶脉冲调制方式(PAM4)调制方式而言，需要尽量保证传输过程中，PAM4光信号的三个眼张度均匀一致，这对PAM4调制系统发端的器件有线性度的要求。
PAM4调制系统发端主要包含PAM4信号源、线性驱动器和电光转换器件(发射机)。其中，PAM4信号源、线性驱动器是电到电的电器件，PAM4信号源由于幅度低，并且有眼张度均匀调节功能，其线性度可以保证。线性电驱动器则有自动增益控制功能可以实现线性驱动，因此其线性度也可以保证；至于发射机则是电到光的转换器件，属于非线性器件，是造成输出的PAM4光信号眼张度不均匀的主因。
实际中，随着时间和温度的漂移，发射机也即电光转换器件的偏置点(静态偏置电压或偏置电流)会发生变动，这样发端输出的光信号的眼张度均匀性也会随之受影响发生变化。
发明内容
本发明的目的在于提供偏置点监控及锁定系统及方法，以调节电光转换器件的偏置点。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一方面，本申请的实施例提供一种偏置点监控及锁定系统，包括高阶调制信号源、线性驱动模块和电光转换模块，还包括：监控信号添加模块、光分路模块、探测模块和监控模块；所述高阶调制信号源、监控信号添加模块、线性驱动模块、电光转换模块、光分路模块、探测模块和监控模块依次相连接；其中：所述监控信号添加模块用于，向所述高阶调制信号源输出的第一电信号中添加监控信号，得到包含所述监控信号的第二电信号；所述第一电信号是高阶调制信号；所述线性驱动模块用于，对所述监控信号添加模块输出的第二电信号进行线性放大处理，得到第三电信号；所述电光转换模块用于，对所述线性驱动模块输出的第三电信号进行电光转换处理，得到光信号；所述光分路模块用于，对所述电光转换模块输出的光信号进行分路输出；所述探测模块用于，对所述光分路模块输出的光信号进行光电转换处理，得到第四电信号；所述第四电信号中包含发生形变的监控信号；所述形变至少包括线性放大、电光转换、分路以及光电转换；所述监控模块用于：从所述第四电信号中提取出所述发生形变的监控信号；根据所述发生形变的监控信号，对所述电光转换模块中的电光转换器件的偏置点进行调节，以使得所述电光转换器件锁定于最佳偏置点。在一个示例中，所述监控信号至少包括帧头和频率为f的正弦波信号；所述发生形变的监控信号至少包括帧头和发生形变的正弦波信号。在另一个示例中，所述正弦波信号的时间周期为t，所述正弦波信号的时间长度T小于40t或小于等于40t。在本发明实施例中，可向高阶调制信号中插入监控信号，上述监控信号跟随高阶调制信号经历了线性放大、电光转换、光电转换等处理，产生了形变；之后根据所述发生形变的监控信号，对相应电光转换器件的偏置点进行调节，以使得该电光转换器件锁定于最佳偏置点。进而保证了不同电平之间间距一致，系统误码最低，传输性能最佳。
在一个可能的设计中，所述高阶调制信号源至少包括多个发端数据信号处理单元；所述监控信号添加模块包括多个监控信号添加单元；所述线性驱动模块包括多个线性驱动器；所述电光转换模块包括多个电光转换器件；所述光分路模块包括多个光分路器；所述探测模块包括多个监控探测器。所述监控信号添加单元的输出端与所述线性驱动器的输入端相连接；不同的监控信号添加单元连接不同的线性驱动器；所述光分路器的输入端与所述电光转换器件的输出端相连接；不同的所述光分路器连接不同的电光转换器件；所述监控探测器的输入端与所述光分路器的一个输出端相连接；不同的所述监控探测器连接不同的光分路器；所述监控模块的多个输入端与多个所述监控探测器的输出端一一对应连接。本实施例提供了各模块所包含的器件及连接关系，从而更好得实现偏置点调节。
在一个可能的设计中，任一监控信号添加单元用于，向目标发端数据信号处理单元输出的第一电信号中添加监控信号，得到第二电信号；所述目标发端数据信号处理单元为与所述任一监控信号添加单元相连的发端数据信号处理单元；任一线性驱动器用于，对目标监控信号添加单元输出的第二电信号进行线性放大处理，得到第三电信号；所述目标监控信号添加单元为与所述任一线性驱动器相连的监控信号添加单元；任一电光转换器件用于，对目标线性驱动器输出的第三电信号进行电光转换处理，得到光信号；所述目标线性驱动器为与所述电光转换器件相连的线性驱动器；任一光分路器用于，将目标电光转换器件输出的光信号进行分路处理，得到第一路光信号和第二路光信号；所述目标电光转换器为与所述任一光分路器相连的电光转换器；任一监控探测器用于，将目标光分路器输出的第一路光信号进行光电转换处理，得到第四电信号；所述目标光分路器为与所述任一监控探测器相连的光分路器。本实施例提供了各模块所包含的器件的用途，从而更好得实现偏置点调节。
在一个可能的设计中，在根据所述发生形变的监控信号，对所述电光转换模块中的电光转换器件的偏置点进行调节，以使得所述电光转换器件锁定于最佳偏置点的方面，所述监控模块具体用于：在根据所述发生形变的监控信号，对所述电光转换模块中的电光转换器件的偏置点进行调节，以使得所述电光转换器件锁定于最佳偏置点的方面，所述监控模块具体用于：步骤A：根据发生形变的监控信号计算所述电光转换器件对应的初始的非线性参数THD1；步骤B：判断THD1是否等于第一阈值；若是，进入步骤C，否则进入步骤D；步骤C：执行第一偏置点调节策略，直到满足停止条件；其中，所述第一偏置点调节策略包括降低所述电光转换器的偏置点；所述停止条件包括：当前THD小于第二阈值，并且，所述当前THD与第二阈值间的差值小于误差值；步骤D：降低所述电光转换器的偏置点；步骤E：计算降低偏置点后的所述电光转换器件对应的THD2；步骤F：判断降低偏置点后的所述电光转换器件对应的THD2是否小于所述THD1，若是，返回步骤C，若否，进入步骤G；步骤G：循环执行第二偏置点调节策略，直至满足所述停止条件；其中，所述第二偏置点调节策略包括提高所述电光转换器的偏置点。本实施例提供了调节的具体方式，从而更好得实现偏置点调节。
又一方面，本发明实施例提供了一种偏置点监控及锁定方法，包括：向高阶调制信号中添加监控信号；包含所述监控信号的高阶调制信号在进行线性放大处理后，由电光转换器进行电光转换，转换为光信号；对所述电光转换器输出的光信号进行光电转换处理，得到包含发生形变的监控信号的电信号；所述形变至少包括线性放大、电光转换、以及光电转换；从所述电信号中提取出所述发生形变的监控信号；根据所述发生形变的监控信号，对所述电光转换器件的偏置点进行调节，以使得所述电光转换器件锁定于最佳偏置点。上述方法对应上述偏置点监控及锁定系统所执行操作。
又一方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述监控模块所用的计算机软件指令，其包含用于执行上述方面所设计的程序。
在本发明实施例中，可向高阶调制信号中插入监控信号，上述监控信号跟随高阶调制信号经历了线性放大、电光转换、光电转换等处理，产生了形变；之后根据所述发生形变的监控信号，对相应电光转换器件的偏置点进行调节，以使得该电光转换器件锁定于最佳偏置点。进而保证了不同电平之间间距一致，系统误码最低，传输性能最佳。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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NRZ的眼图及码型示意图；
图2为PAM4的眼图及码型示意图；
图3、4、6为本发明实施例提供的偏置点监控及锁定系统的示例性结构图；
图5为本发明实施例提供的包含监控信号的高阶调制信号的示意图；
图7为本发明实施例提供的正弦波信号失真示意图；
图8为本发明实施例提供的THD与偏置电压曲线关系示意图；
图9为本发明实施例提供的偏置点调节示例性流程图；
图10为本发明实施例提供的偏置点监控及锁定方法示例性流程图。
具体实施方式
本发明实施例提供了偏置点监控及锁定系统及方法，以调节电光转换器件的偏置点。
本发明实施例提供的偏置点监控及锁定系统可应用于光模块中，而光模块可应用于诸如通过光纤通信的交换机、路由器等设备中。
上述偏置点监控及锁定系统及方法的调制方式可包括诸如PAM4(4PulseAmplitude Modulation，4阶脉冲幅度调制)，DMT(Discrete Multitone)等高阶调制方式。
以PAM4为例，图3示出了偏置点监控及锁定系统的一种示例性结构。在本实施例中，是以PAM4发端调制系统为基础(发端调制系统包括高阶调制信号源1、线性驱动模块6和电光转换模块7)，主要新增了监控信号添加模块5、光分路模块8、探测模块9和监控模块10。
高阶调制信号源1、监控信号添加模块5、线性驱动模块6、电光转换模块7、光分路模块8、探测模块9和监控模块10依次相连接。
请参见图4，上述PAM4信号源1可进一步包括：
Serdes(串并转换单元)、FEC Encoder(前向纠错编码单元)、调制编码单元31-3x、TxDSP 41-4x(发端数字信号处理单元)。
其中，
Serdes可用于：
将n路发射比特流(外部二进制数据)进行串并转换和速率分配，得到x路二进制数据。例如，可将10路10Gbps发射比特流，转换成4路25Gbps二进制数据。或者将4路25Gbps发射比特流，转换成2路50Gbps二进制数据等等。此外，Serdes还可对输入的二进制数据进行时钟恢复等处理。
需要说明的是，上述x路二进制数据，决定了图4中调制编码单元、TxDSP、监控信号添加单元、线性驱动器、电光转换器、光分路器、监控探测器等的个数。
也即，Serdes输出的每一路二进制数据都对应一系列的调制编码单元、TxDSP、监控信号添加单元、线性驱动器、电光转换器、光分路器和监控探测器。
FEC Encoder可用于：
对Serdes输出的二进制数据进行前向纠错编码。在PAM4调制系统中，FEC Encoder可将Serdes输出的两路二进制数据按照PAM4编码方式进行编码。
调制编码单元可用于：对输入的二进制数据进行对应的调制码型输出；
TxDSP可用于：对调制编码单元输出的调制码型进行信号处理，例如数模转换处理、对调制编码单元输出的PAM4电信号添加预加重处理，使得输出到线性驱动器之前的信号得到优化。
监控信号添加模块5可用于：
向高阶调制信号源1输出的第一电信号中添加监控信号，得到包含监控信号的第二电信号。
第一电信号为高阶调制信号，承载了业务数据。
请参见图4，监控信号添加模块5进一步的可包括多个监控信号添加单元51-5x。
以监控信号添加单元51(代表任一监控信号添加单元)为例，其可用于向TxDSP 41输出的第一电信号中添加监控信号，得到第二电信号；其中，监控信号的频率与第一电信号的载波频率不相同。
在实际应用中，监控信号添加单元51可把第一电信号先缓存，再插入监控信号。
在一个示例中，上述监控信号至少可包括帧头和时间长度为T的正弦波信号。
图5示例性的示出了第二电信号的波形：在高阶调制符号之间插入了时间长度为T的正弦波信号(未画出帧头)。
监控信号的帧头用于表征后续信号为用于监控的正弦波信号。监控信号的帧头与业务数据信号(高阶调制信号)的帧头不同，这样可区分不同的信号。
此外，监控信号还可包含帧尾，帧尾用于表征用于监控的正弦波信号结束。
对于收端，其可通过监控信号的帧头和帧尾，将正弦波信号去除，从而不影响正常业务数据的处理。
除帧头不同外，正弦波信号的频率与高阶调制信号的载波频率也不相同。在一个示例中，正弦波信号的频率f可为2G Hz，也即周期t为500ps(皮秒)。可设计上述T小于40t或小于等于40t。
线性驱动模块6可用于：
对第二电信号进行(幅度)线性放大处理，得到第三电信号。
请参见图4，线性驱动模块6进一步的可包括多个线性驱动器61-6x。
以线性驱动器61(代表任一线性驱动器)为例，其可用于对监控信号添加单元51输出的第二电信号进行线性放大处理，得到第三电信号。
电光转换模块7可用于：
对线性驱动模块6输出的第三电信号进行电光转换处理，得到光信号；
请参见图4，电光转换模块7进一步的可包括多个电光转换器件71-7x。
以电光转换器71(代表任一电光转换器)为例，其可用于对线性驱动器61输出的第三电信号进行电光转换处理，得到光信号。
电光转换器件具体可为EML(Electro-absorption modulated laser，电吸收调制激光器)、DML(Directly Modulated Laser，直接调制器激光器)、VCSEL(Vertical CavitySurface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)等。
需要说明的是，电光转换器件可为电压控制器件或电流控制器件，其工作电压(针对电压控制器件)或工作电流(电流控制器件)即为本发明中的偏置点。
电源模块12可通过耦合电路向各电光转换器件提供工作电压(偏置电压)或工作电流(偏置电流)。
以工作电压为例，电源模块12可通过电感器件向各电光转换器件提供直流电压分量(或称为直流电压信号)，该直流电压信号与第三电信号合为一个信号输入电光转换器。
分路模块8可用于：
对电光转换模块7输出的光信号进行分路输出；
请参见图4，光分路模块8进一步的可包括多个光分路器81-8x。任一光分路器具有多个输出端(例如两个)，从而可输出多路光信号。以两个输出端为例，光分路器输出的两路光信号的功率强度可不相等，其比例可为1:2、10:90等等。
以光分路器81(代表任一光分路器)为例，其可用于将电光转换器71输出的光信号进行分路处理，至少得到第一路光信号和第二路光信号；
第一路光信号和第二路光信号的功率强度可不相等，例如，二者的功率强度比例可为1:2、10:90等等。
第一路光信号将进入监控探测器91中；而第二路光信号将输入至oMux(光复用单元)，oMux会将来自不同光分路器的、不同波长的光信号合并后由TX(发射)接口输出，用于信号传输。
探测模块9可用于：
对光分路模块8输出的光信号进行光电转换处理，得到第四电信号。
请参见图4，探测模块9进一步的可包括多个监控探测器(MPD，MonitorPhotodiode)91-9x。
以监控探测器91(代表任一监控探测器)为例，其可用于将光分路器81输出的第一路光信号进行光电转换处理，得到第四电信号。
需要说明的是，第四电信号中包含发生形变的监控信号。从传输途径可看出，上述形变包括线性放大、电光转换、光分路以及光电转换。此外，还可能出现失真，例如信号顶端被削掉(请参见图7)。
监控模块10可用于：
从上述第四电信号中提取出发生形变的监控信号，根据上述发生形变的监控信号，对电光转换模块7中的电光转换器件的偏置点(工作电压或工作电流)进行调节，以使得所述电光转换器件锁定于最佳偏置点。
更具体的，监控模块10可输出偏置点调节命令，来指示电源模块12调节输出至电光转换器件的工作电压或工作电流。
需要说明的是，监控模块10的功能可由DSP(数据信号处理器)芯片和MCU(MicroController Unit，微处理器单元)来共同完成。可由MCU向电源模块12发送偏置点调节命令。
在一个示例中，PAM4信号源的功能也可由上述DSP芯片来完成。
电源模块12的功能具体可由电源芯片来实现。
当然，很可能要经过多次调节才能令电光转换器件工作于最佳偏置点。
在一个示例中，监控信号添加单元可在监控模块10的指示下，周期性添加性监控信号，在另一个示例中，监控信号添加单元也可每接收一次监控模块10添加指示，就添加一次监控信息。
监控模块10可决定何时指示监控信号添加单元添加监控信号，以及何时停止添加监控信号。
例如，可在系统启动后指示添加监控信号，将电光转换器件的偏置点调节至工作于最佳偏置点后，指示停止添加监控信号；然后每隔几个小时指示添加监控信号，将电光转换器件的偏置点调节至工作于最佳偏置点后，指示停止添加监控信号。
再例如，可在外部监控到温度变化达到一定阈值，或性能变化达到一定程度时，指示添加监控信号，将电光转换器件的偏置点调节至工作于最佳偏置点后，指示停止添加监控信号。
上述偏置点监控及锁定系统各器件连接关系如下：
监控信号添加单元的输入端与发端数据信号处理器的输出端相连接，不同的监控信号添加单元连接不同的发端数据信号处理器；例如，监控信号添加单元51与TxDSP 41相连接，监控信号添加单元52与TxDSP 42相连接，以此类推，不再赘述。
监控信号添加单元的输出端与线性驱动器的输入端相连接，并且，不同的监控信号添加单元连接不同的线性驱动器；例如，监控信号添加单元51与线性驱动器61相连接，监控信号添加单元52与线性驱动器62相连接，以此类推，不再赘述。
光分路器的输入端与上述电光转换器件的输出端相连接，并且，不同的光分路器连接不同的电光转换器件；例如，光分路器81的输入端与电光转换器件71的输出端相连接，光分路器82的输入端与电光转换器件72的输出端相连接，以此类推，不再赘述。
监控探测器91-9x的输入端与光分路器的一个输出端相连接，光分路器的另一输出端与OMUX(光复用单元)的一个输入端相连接；不同的监控探测器连接不同的光分路器。可依照前述记载类推，在此不作赘述。
监控模块10具有多个输入端；更具体的，监控模块的每一输入端为AD(模数转换)接口，可对模拟信号采样得到数字信号。
不同的AD接口与不同的监控探测器的输出端相连接，例如，AD01与监控探测器91相连接，AD02与监控探测器92相连接，以此类推，不再赘述。
在本发明实施例中，可向高阶调制信号(即第一电信号)中插入监控信号，上述监控信号跟随高阶调制信号经历了线性放大、电光转换、光分路、光电转换等处理，产生了形变。之后根据上述发生形变的监控信号，对相应的电光转换器件的偏置点进行调节，以使得电光转换器件锁定于最佳偏置点。使用本发明实施例提供的技术方案，可实现对电光转换器的偏置点的调节，令电光转换器的偏置点锁定在最优偏置点上。进而保证了不同电平之间间距一致，系统误码最低，传输性能最佳。
图6示出了本发明实施例提供的另一种偏置点监控及锁定系统的结构示例图。
在图6中，4路速率为25Gbps的发射比特流经Serdes进行时钟数据恢复和数据分配，转换成四路二进制数据。FECEncoder对Serdes输出的二路二进制数据进行前向纠错编码，分为四路二进制数据输出。
FECEncoder输出的四路二进制数据中，其中两路输入一个PAM4调制编码单元，另两路输入另一个PAM4调制编码单元。
PAM4调制编码单元即为前述的调制编码单元。
每一PAM4调制编码单元按照表1所示的PAM4编码方式进行编码，输出一路PAM4信号。
TxDSP则用于对PAM4电信号添加预加重处理，使得输出到线性驱动器之前的信号得到优化，进行数模转换。
表1
之后，监控信号添加单元向TxDSP输出的预加重处理后的PAM4电信号(即第一电信号)中加入前述的监控信号(主要包含长度为T的正弦信号)；线性驱动器则对加入监控信号的PAM4电信号(第二电信号)，进行线性放大到合适幅度，得到第三电信号，电源模块12在第三电信号中添加直流电压，以驱动EML(即电光转换器)工作。
EML将输入的电信号调制成为对应中心波长的光信号。需要说明的是，图6所示系统中，两EML输出的光信号对应不同的载波频率。
之后，每一路光信号通过10:90的分路器分成两路光信号，90％的功率强度光信号通过oMux合波后输出用于信号传输。10％的功率强度光信号则进入MPD。MPD将光信号进行光电转换后，通过AD转换采样成数字信号，交由监控模块10处理。
下面将重点介绍监控模块10如何根据上述发生形变的监控信号，对电光转换器件的偏置点进行调节。
本文将以调节压控电光转换器件的工作电压(偏置电压)为例，进行介绍。
前已述及，第四电信号中包含发生形变的监控信号(主要是发生形变的正弦波信号)。图7示例性得示出了监控信号中失真的正弦波信号。
发生形变的正弦波信号，会产生谐波分量。可利用其谐波分量对压控电光转换器件的偏置电压进行调节。
请参见图9，调节方式是：
步骤A：根据发生形变的正弦波信号计算初始的非线性参数(THD)。
非线性参数是上述发生形变的正弦波信号中总的谐波分量的电压有效值与基波电压之间的百分比。
在一个示例中，可通过如下方式获取THD：
一，对上述发生形变的正弦波信号进行频域变换(傅立叶变换)，将其转换成频域信号；
在实际中，可采取快速傅立叶变换，将时域信号转换成频域信号。
二，计算频域信号的基波/频电压和多阶谐波分量电压；
假定原始的正弦波信号频率为f，则频域信号中，频率f点对应的电压为一阶分量电压(或称基波/频电压)，2f点对应的电压为二阶谐波分量电压，3f点对应的电压为三阶谐波分量电压，以此类推。
以f＝2G Hz为例，2GHz点的电压为一阶分量电压，4GHz点的电压为二阶谐波分量电压，6GHz点的电压为三阶谐波分量电压，以此类推。
在一个示例中，可根据下述公式计算THD：
其中分别表示一阶分量功率，二阶谐波分量功率，三阶谐波分量功率等。V1、V2、V3、V∞则表示各阶分量电压。表示总的谐波分量的电压有效值。
根据实际情况，可计算到四阶谐波分量即可。举例：插入的正弦波频率为2GHz，则需要计算4GHz、6GHz以及8GHz点谐波分量的电压，用下式计算：
由于要算到4阶分量，所以正弦波信号的时长T需要大于8t或大于等于8t(t表示周期，t＝1/f)。
THD值与偏置点之间存在曲线关系。
以EML为例，THD值与EML的偏置电压之间存在曲线关系。
根据实际研究，曲线为凹型开口朝上的抛物线，因此存在理论最佳偏置点(或称为参考偏置点)，可表示为Vb，Vb对应的THD—THDmin(可称为第一THD阈值或第一阈值)。
如图8所示，理论最佳偏置电压为Vb，纵坐标对应THDmin。依电光转换器不同，Vb的取值也不同。例如图8为-1.1V。
对于现实系统，存在系统可接纳的THD的容限，表示为THDthreshold(THD阈值)，可将THDthreshold称为第二THD阈值或第二阈值。如图9中，中心点对应的THD。
可将初始状态下某电光转换器的初始偏置电压称为V1，其对应的THD称为THD1。
在一个示例中，监控模块10可包括DSP芯片和MCU。则可由DSP芯片进行THD的计算。其他动作由MCU执行。
步骤B：判断THD1是否等于THDmin，若是，进入步骤C，否则进入步骤D；
步骤C：循环执行第一偏置点调节策略，直至满足停止条件。
THD1＝THDmin，表示偏置点刚好位于理论最佳偏置点，则理论上就可不进行调节。
但是，根据实际观察来看，理论上的最佳偏置点虽可保证光电转换器的线性度最好，但并不是可令整个系统处于最佳工作状态的偏置点。在到达理论上的最佳偏置点后，可再降低工作电压(偏置点)使THD增加至接近THDthreshold，当某一次调节后得到的THD与THDthreshold的差值小于误差值ΔTHD时，可认为到达令整个系统处于最佳工作状态的偏置点(例如图8中的偏置点C)。
因此，上述第一偏置点调节策略可包括降低电光转换器的偏置电压或偏置电流。更具体的，对于电压控制器件，是以步长ΔV降低电光转换器的偏置电压(也即每次将偏置电压降低ΔV)。
ΔV示例性的可取电光转换器最大工作电压的1/50、1/40、1/30等，可根据实际情况灵活设计，在此不作赘述。
每降低一次偏置点，就会再计算一次THD。假定THDthreshold-THDi<ΔTHD，则停止执行第一偏置点调节策略，以及停止添加监控信号。
而停止条件就是，当前THD(用THDi表示)小于第二阈值，并且，当前THD与第二阈值间的差值小于误差值(THDthreshold-THDi<ΔTHD)。
步骤D：降低电光转换器的偏置点。
更具体的，对于电压控制器件，是以步长ΔV降低一次电光转换器的偏置电压。也即，令V1-ΔV。
步骤E：计算降低偏置点后的该电光转换器件对应的THD(THD2)。
步骤F：判断THD2是否小于THD1，若是，进入步骤C，否则进入步骤G；
如果THD2<THD1，说明当前偏置点位于理论最佳偏置点的右侧，如图8所示的偏置点A，位于理论最佳偏置点的右侧。此时降低偏置点可以使得偏置点向理论最佳偏置点靠近，则可按照步长ΔV降低偏置点，在此过程中，THD会经过先降低后升高的过程，直至THD与THDthreshold的差值小于误差值ΔTHD。
因此，若THD2<THD1，可返回步骤C。
步骤G：循环执行第二偏置点调节策略，直至满足停止条件。
上述第二偏置点调节策略可包括增加电光转换器的偏置电压或偏置电流(即提高偏置点)。
这是因为：若THD2>THD1，说明当前偏置点位于最佳偏置点左侧。如图8所示的偏置点B。此时提高偏置点可以使得偏置点向理论最佳偏置点靠近，则可按照步长ΔV提高偏置点，直至满足停止条件。
图10示出了偏置点监控及锁定方法的一种示例性流程。图10所示的方法可应用于上述图3、4、6所示的偏置点监控及锁定系统中，由图3、4、6中的监控模块与其他设备交互完成。
该示例性流程包括：
在100部分：向高阶调制信号(第一电信号)中添加监控信号；
100部分可由图3、4、6所示实施例中监控信号添加模块5或监控信号添加单元51-5x执行。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
包含上述监控信号的高阶调制信号(第二电信号)在进行线性放大处理后，由电光转换器进行电光转换，转换为光信号。具体细节可参见图3、4、6所示实施例关于线性驱动模块6(线性驱动器61-6x)、电光转换模块7(电光转换器件71-7x)的记载。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
此外，在一个示例中，上述光信号还可由图3、4、6所示实施例中的分路模块8或光分路器81-8x进行分路处理。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
在101部分：对电光转换器输出的光信号进行光电转换处理，得到包含发生形变的监控信号的电信号(前述的第四电信号)。
形变可包括线性放大、电光转换、以及光电转换。此外，在经光分路器分路的场景下，上述形变还可包括光分路。具体细节请参见前述记载，在此不作赘述。
在102部分：提取出上述发生形变的监控信号。
102部分可由图3、4、6所示实施例中的监控模块10执行。如何提取监控信号，以及监控信号的相关介绍请参见前述记载，在此不作赘述。
在103部分：根据上述发生形变的监控信号，对电光转换器件的偏置点进行调节，以使得该电光转换器件锁定于最佳偏置点。
102部分可由图3、4、6所示实施例中的监控模块10执行。如何调节请参见图9所示实施例的调节方式，在此不作赘述。
本领域技术人员应该可以意识到，在上述一个或多个示例中，本发明所描述的功能可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现。当使用软件实现时，可以将这些功能存储在计算机可读介质中或者作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种偏置点监控及锁定系统，包括高阶调制信号源、线性驱动模块和电光转换模块，其特征在于，还包括：监控信号添加模块、光分路模块、探测模块和监控模块；
所述高阶调制信号源、监控信号添加模块、线性驱动模块、电光转换模块、光分路模块、探测模块和监控模块依次相连接；
其中：
所述监控信号添加模块用于，向所述高阶调制信号源输出的第一电信号中添加监控信号，得到包含所述监控信号的第二电信号；所述第一电信号是高阶调制信号；
所述线性驱动模块用于，对所述监控信号添加模块输出的第二电信号进行线性放大处理，得到第三电信号；
所述电光转换模块用于，对所述线性驱动模块输出的第三电信号进行电光转换处理，得到光信号；
所述光分路模块用于，对所述电光转换模块输出的光信号进行分路输出；
所述探测模块用于，对所述光分路模块输出的光信号进行光电转换处理，得到第四电信号；所述第四电信号中包含发生形变的监控信号；所述形变至少包括线性放大、电光转换、分路以及光电转换；
所述监控模块用于：
从所述第四电信号中提取出所述发生形变的监控信号；
根据所述发生形变的监控信号，对所述电光转换模块中的电光转换器件的偏置点进行调节，以使得所述电光转换器件锁定于最佳偏置点。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高阶调制信号源至少包括多个发端数据信号处理单元；所述监控信号添加模块包括多个监控信号添加单元；所述线性驱动模块包括多个线性驱动器；所述电光转换模块包括多个电光转换器件；所述光分路模块包括多个光分路器；所述探测模块包括多个监控探测器。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，
所述监控信号添加单元的输出端与所述线性驱动器的输入端相连接；不同的监控信号添加单元连接不同的线性驱动器；
所述光分路器的输入端与所述电光转换器件的输出端相连接；不同的所述光分路器连接不同的电光转换器件；
所述监控探测器的输入端与所述光分路器的一个输出端相连接；不同的所述监控探测器连接不同的光分路器；
所述监控模块的多个输入端与多个所述监控探测器的输出端一一对应连接。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，
任一监控信号添加单元用于，向目标发端数据信号处理单元输出的第一电信号中添加监控信号，得到第二电信号；所述目标发端数据信号处理单元为与所述任一监控信号添加单元相连的发端数据信号处理单元；
任一线性驱动器用于，对目标监控信号添加单元输出的第二电信号进行线性放大处理，得到第三电信号；所述目标监控信号添加单元为与所述任一线性驱动器相连的监控信号添加单元；
任一电光转换器件用于，对目标线性驱动器输出的第三电信号进行电光转换处理，得到光信号；所述目标线性驱动器为与所述电光转换器件相连的线性驱动器；
任一光分路器用于，将目标电光转换器件输出的光信号进行分路处理，得到第一路光信号和第二路光信号；所述目标电光转换器为与所述任一光分路器相连的电光转换器；
任一监控探测器用于，将目标光分路器输出的第一路光信号进行光电转换处理，得到第四电信号；所述目标光分路器为与所述任一监控探测器相连的光分路器。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，
在根据所述发生形变的监控信号，对所述电光转换模块中的电光转换器件的偏置点进行调节，以使得所述电光转换器件锁定于最佳偏置点的方面，所述监控模块具体用于：
步骤A：根据发生形变的监控信号计算所述电光转换器件对应的初始的非线性参数THD1；
步骤B：判断THD1是否等于第一阈值；若是，进入步骤C，否则进入步骤D；
步骤C：执行第一偏置点调节策略，直到满足停止条件；其中，所述第一偏置点调节策略包括降低所述电光转换器的偏置点；所述停止条件包括：当前THD小于第二阈值，并且，所述当前THD与第二阈值间的差值小于误差值；
步骤D：降低所述电光转换器的偏置点；
步骤E：计算降低偏置点后的所述电光转换器件对应的THD2；
步骤F：判断降低偏置点后的所述电光转换器件对应的THD2是否小于所述THD1，若是，返回步骤C，若否，进入步骤G；
步骤G：循环执行第二偏置点调节策略，直至满足所述停止条件；
其中，所述第二偏置点调节策略包括提高所述电光转换器的偏置点。
6.如权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述监控信号至少包括帧头和频率为f的正弦波信号；所述发生形变的监控信号至少包括帧头和发生形变的正弦波信号。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述正弦波信号的时间周期为t，所述正弦波信号的时间长度T小于40t或小于等于40t。
8.一种偏置点监控及锁定方法，其特征在于，包括：
向高阶调制信号中添加监控信号；包含所述监控信号的高阶调制信号在进行线性放大处理后，由电光转换器进行电光转换，转换为光信号；
对所述电光转换器输出的光信号进行光电转换处理，得到包含发生形变的监控信号的电信号；所述形变至少包括线性放大、电光转换、以及光电转换；
从所述电信号中提取出所述发生形变的监控信号；
根据所述发生形变的监控信号，对所述电光转换器件的偏置点进行调节，以使得所述电光转换器件锁定于最佳偏置点。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述根据所述发生形变的监控信号，对所述电光转换模块中的电光转换器件的偏置点进行调节，以使得所述电光转换器件锁定于最佳偏置点包括：
步骤A：根据发生形变的监控信号计算所述电光转换器件对应的初始的非线性参数THD1；
步骤B：判断THD1是否等于第一阈值；若是，进入步骤C，否则进入步骤D；
步骤C：执行第一偏置点调节策略，直到满足停止条件；其中，所述第一偏置点调节策略包括降低所述电光转换器的偏置点；所述停止条件包括：当前THD小于第二阈值，并且，所述当前THD与第二阈值间的差值小于误差值；
步骤D：降低所述电光转换器的偏置点；
步骤E：计算降低偏置点后的所述电光转换器件对应的THD2；
步骤F：判断降低偏置点后的所述电光转换器件对应的THD2是否小于所述THD1，若是，返回步骤C，若否，进入步骤G；
步骤G：循环执行第二偏置点调节策略，直至满足所述停止条件；
其中，所述第二偏置点调节策略包括提高所述电光转换器的偏置点。
10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述监控信号至少包括帧头和频率为f的正弦波信号；所述发生形变的监控信号至少包括帧头和发生形变的正弦波信号。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述正弦波信号的时间周期为t，所述正弦波信号的时间长度T小于40t或小于等于40t。
CN201611262518.8A 2016-12-30 2016-12-30 偏置点监控及锁定系统及方法 Pending CN108270491A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611262518.8A CN108270491A (zh) 2016-12-30 2016-12-30 偏置点监控及锁定系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611262518.8A CN108270491A (zh) 2016-12-30 2016-12-30 偏置点监控及锁定系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108270491A true CN108270491A (zh) 2018-07-10

Family

ID=62755228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611262518.8A Pending CN108270491A (zh) 2016-12-30 2016-12-30 偏置点监控及锁定系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108270491A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101800598A (zh) * 2010-02-08 2010-08-11 北京信息科技大学 新的mz外调制器平衡检测偏置控制方法
CN102201868A (zh) * 2011-04-06 2011-09-28 烽火通信科技股份有限公司 双并联mz调制器的偏置控制方法与装置
WO2015129192A1 (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 日本電気株式会社 光変調器を備えた光送信機、及び光変調器のバイアス電圧制御方法
US20160112139A1 (en) * 2013-07-04 2016-04-21 Fujitsu Limited Optical signal processing apparatus, optical signal processing method, and recording medium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101800598A (zh) * 2010-02-08 2010-08-11 北京信息科技大学 新的mz外调制器平衡检测偏置控制方法
CN102201868A (zh) * 2011-04-06 2011-09-28 烽火通信科技股份有限公司 双并联mz调制器的偏置控制方法与装置
US20160112139A1 (en) * 2013-07-04 2016-04-21 Fujitsu Limited Optical signal processing apparatus, optical signal processing method, and recording medium
WO2015129192A1 (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 日本電気株式会社 光変調器を備えた光送信機、及び光変調器のバイアス電圧制御方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107210821B (zh) 使用马赫曾德尔调制器（mzm）的多电平相移的数字生成
CN104485997B (zh) 一种iq光调制器偏置电压的控制系统及方法
CN101354515B (zh) 激光调制器偏置控制方法和装置
CN104467978B (zh) 一种支持多种调制格式的光发射机及控制方法
CN101321019B (zh) 产生精确波长间隔和高平坦度的多波长光源的装置和方法
CN103036621B (zh) 一种基于循环移频方式梳状谱发生系统及其应用方法
CN106972890B (zh) 一种光控光pam信号再生装置
CN105357159B (zh) 一种九倍频qpsk光载毫米波信号的产生方法和系统
CN104330940B (zh) 基于超宽带光频率梳产生奈奎斯特光脉冲的装置
CN103022895B (zh) 激光管功率控制系统
CN103050887A (zh) 电吸收方式调制激光器系统
CN104506241A (zh) 双臂驱动四级脉冲幅度调制器及方法
CN104242020A (zh) 低相噪的新型光电振荡器
US20120207483A1 (en) Apparatus and Method for Control the Driving Amplitude of Differential Quadrature Phase Shift Keying Transmitter
CN101981491B (zh) 数字信号处理光发送装置
CN104601240A (zh) 基于硫系玻璃光纤四波混频效应的毫米波生成系统及方法
KR102004727B1 (ko) 광 전송 장치 및 방법
CN203071942U (zh) 一种光发射机及其预失真电路
CN108282229A (zh) 一种高阶光载波抑制单边带信号生成单元及实现方法
CN103001122B (zh) 双闭环激光管功率控制系统
CN108270491A (zh) 偏置点监控及锁定系统及方法
CN112005159B (zh) 光调制器
CN207573224U (zh) 一种用于开关电源的隔离反馈模块及电源
CN113824499B (zh) 基于双驱mzm的架空opgw光传输方法及系统
CN204349198U (zh) 低相噪的新型光电振荡器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180710

RJ01 Rejection of invention patent application after publication