CN111025689B - 一种dp-bpsk电光调制器偏置电压控制方法及控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电光调制技术领域，公开了一种DP‑BPSK电光调制器偏置电压控制方法及控制器，包括：根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数；根据时分系数，轮流向各子MZM模块更新对应的工作偏置电压，并向各子MZM模块输出对应的导频信号；计算各子MZM模块的新导频谐波振幅和偏移相位；根据偏移相位，结合误差反馈系数、工作偏置电压、新导频谐波振幅及工作点偏移量，计算出各子MZM模块的新工作偏置电压并迭代工作偏置电压，新导频谐波振幅迭代导频谐波振幅；当各子MZM模块均满足当前时分系数的更新次数时，进入下一个更新周期。根据计算得到的时分系数，轮流输出对应的工作偏置电压以调节各子MZM模块工作在特定工作点，从而提高了DP‑BPSK调制器工作点的稳定性。

Description

一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法及控制器
技术领域
本发明涉及电光调制技术领域，特别是涉及一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法及控制器。
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。电光调制器在不同偏置电压条件下的响应曲线呈余弦函数形状。为了使电光调制器工作在不同的工作点，并呈现特定的响应状态，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，会导致光调制器工作点偏移会无法保证调制器的调制性能，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。
在现有技术中，对普通的马赫曾德电光强度调制器，市面上主要基于模拟电路的方案开发偏置电压控制电路，实现偏置电压自动调节。但对于结构更为复杂的铌酸锂双偏振BPSK电光调制器(简称DP-BPSK调制器)，目前没有成熟的自动偏置电压控制方案。
发明内容
本发明实施例提供一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法及控制器，其能够提高DP-BPSK调制器工作点的稳定性。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法，包括：
根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数，其中，所述MZM模块包括子MZM1模块和子MZM2模块；
根据所述时分系数，轮流向各子MZM模块更新对应的工作偏置电压，并向各子MZM模块输出对应的导频信号；
计算所述各子MZM模块的新所述导频谐波振幅和偏移相位；
根据所述偏移相位，结合误差反馈系数、所述工作偏置电压、新所述导频谐波振幅及工作点偏移量，计算出所述各子MZM模块的新工作偏置电压；
将所述新工作偏置电压迭代所述工作偏置电压，新所述导频谐波振幅迭代所述导频谐波振幅；
判断所述子MZM1模块和子MZM2模块是否均满足当前所述时分系数的更新次数；若否，则重新返回根据所述时分系数，轮流向各子MZM模块更新对应的工作偏置电压，并向各子MZM模块输出对应的导频信号步骤；若是，则重新返回根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数步骤。
可选地，在所述根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数之前，还包括：
获取所述初始工作偏置电压；
将所述初始工作偏置电压与所述工作点偏移量相加，得到所述子MZM模块的工作偏置电压。
可选地，所述获取所述初始工作偏置电压，包括：
初始化时，轮流发送扫描偏置电压至对应的子MZM模块；
根据所述各子MZM模块根据所述扫描偏置电压调制后反馈的光反馈信号，得到对应的所述各子MZM模块的输出响应曲线；
根据所述输出响应曲线，计算所述初始工作偏置电压及半波电压；
根据所述半波电压计算误差反馈系数，其中，所述误差反馈系数为所述半波电压与预设经验值之积。
可选地，所述根据所述各子MZM模块根据所述扫描偏置电压调制后反馈的光反馈信号，得到对应的所述各子MZM模块的输出响应曲线，包括：
将所述子MZM模块根据所述扫描偏置电压调制后反馈的光反馈信号转换成直流电信号，其中，所述直流电信号包括多个周期并连续的直流曲线；
将多个所述直流曲线作曲线拟合处理，得到所述子MZM模块的输出响应曲线。
可选地，所述计算所述各子MZM模块的新所述导频谐波振幅和偏移相位，包括：
获取与所述DP-BPSK电光调制器连接的光纤分路器反馈的光反馈信号；
从所述光反馈信号提取所述导频信号的导频谐波分量；
根据所述导频谐波分量，计算各子MZM模块的导频谐波振幅；
根据所述导频谐波振幅，确定所述偏移相位。
可选地，根据所述导频谐波分量，计算各子MZM模块的导频谐波振幅，包括：
获取预存的一组正交的正弦信号与余弦信号，其中，所述正弦信号与所述导频信号的相位相同，所述余弦信号与所述导频信号相位相差九十度；
使用所述谐波分量分别与所述正弦信号和所述余弦信号相乘，得到一组正交分量；
对所述一组正交分量作滤波处理，得到一组正交的直流分量，将所述一组正交的直流分量作为所述导频谐波振幅。
可选地，所述方法还包括：
获取用户输入的指定基准工作点；
根据所述基准工作点计算工作点误差。
可选地，所述基准工作点包括最大或最小工作点、正斜率或负斜率正交工作点，所述根据所述基准工作点计算所述工作点误差，包括：
若所述基准工作点为最大或最小工作点，则采集所述导频信号的一阶谐波分量计算对应子MZM模块的所述工作点误差；
若所述基准工作点为正斜率或负斜率正交工作点，则采集所述导频信号的二阶谐波分量计算对应子MZM模块的所述工作点误差。
可选地，所述各子MZM模块对应的所述导频信号的频率相同，幅值不同。
在第二方面，本发明实施例提供了一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制器，包括：
光电转换模块，用于将电光调制器输出端光纤分路器中的光信号转换为电信号，作为所述偏置电压控制器的反馈信号输入；
信号放大滤波模块，与所述光电转换模块连接，用于将所述电信号进行放大滤波后，输出至后级以供后级计算；
处理器模块，与所述信号放大滤波电路连接，用于执行控制程序及算法；
输出模块，与所述处理器模块连接，所述处理器模块通过对应的输出模块输出工作偏置电压和导频信号；
其中，所述处理器模块用于执行上述任一项所述DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法。
在本发明实施方式中，根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数；根据所述时分系数，轮流向各子MZM模块更新对应的工作偏置电压，并向各子MZM模块输出对应的导频信号；计算所述各子MZM模块的新所述导频谐波振幅和偏移相位；根据所述偏移相位，结合误差反馈系数、所述工作偏置电压、新所述导频谐波振幅及工作点偏移量，计算出所述各子MZM模块的新工作偏置电压；将所述新工作偏置电压迭代所述工作偏置电压，新所述导频谐波振幅迭代所述导频谐波振幅，进入下一个循环时间周期。根据计算得到的时分系数，轮流输出对应的工作偏置电压及导频信号以调节各子MZM模块工作在特定工作点，从而提高了DP-BPSK调制器工作点的稳定性。进一步的，根据时分系数向子MZM模块施加同一频率的导频信号，其中，在某一时刻只有一个子MZM模块被施加所述导频信号，从而避免了各子MZM模块输出的导频信号发生混叠。
附图说明
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本发明实施例提供的一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制系统结构图；
图2a为本发明实施例提供的一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法的流程图；
图2b为本发明实施例提供的一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法的流程图；
图5为本发明实施例提供的一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制器的硬件结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，如图所示，DP-BPSK电光调制器偏置电压控制系统10包括激光光源11、射频电信号12、铌酸锂双偏振BPSK电光调制器(DP-BPSK调制器)13、光纤分路器14及偏置电压控制器15。
其中，激光光源11用于输出激光信号。
射频电信号12包括第一射频电信号121和第二射频电信号122，其中，第一射频电信号121和第二射频电信号122分别与DP-BPSK调制器12连接，用于在DP-BPSK调制器工作在特定工作点时，分别向DP-BPSK调制器输出射频电信号，以将射频电信号调制到光载体上输出至后级。
DP-BPSK调制器13包括子MZM1模块131、子MZM2模块132及偏振旋转器133，其中，子MZM1模块131与子MZM2模块132并联连接，激光光源11输出的激光信号进入DP-BPSK调制器后将光一分为二，分别进入两个子MZM模块，子MZM2模块132的输出端经过偏振旋转器133后，可使子MZM2模块132光路的输出光偏振旋转90度，而子MZM1模块131的光偏振则保持不变。最后子MZM1模块131与子MZM2模块132光路的输出光合并成最终输出光路，该输出光包含两个偏振的光信号，两个偏振相差90度，需要调制的信号可分别在两个偏振上传输。
光纤分路器14与DP-BPSK调制器13的输出端连接，用于采集DP-BPSK调制器13调制后的部分光信号作为反馈信号。
偏置电压控制器15连接光纤分路器14，用于接收光纤分路器14的反馈信号，根据所述反馈信号分别计算出子MZM1模块131与子MZM2模块132的新工作偏置电压。同时，偏置电压控制器15还分别与DP-BPSK调制器13的两个子MZM模块连接，偏置电压控制器15将计算得到的新工作偏置电压分别输出至子MZM1模块131与子MZM2模块132，以使子MZM1模块131与子MZM2模块132根据新工作偏置电压工作，从而稳定了DP-BPSK调制器15的输出，减少外界对其影响。
在一些实施例中，所述偏置电压控制器15还用于接收用户输入的指令，其中，所述输入指令中包括有用户设置的基准工作点和工作点偏移量数据，以使偏置电压控制器15根据用户输入的数据计算出新工作偏置电压。
请继续参阅图2a，本发明实施例提供一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法，包括：
S21、根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数，其中，所述MZM模块包括子MZM1模块和子MZM2模块；
S22、根据所述时分系数，轮流向各子MZM模块更新对应的工作偏置电压，并向各子MZM模块输出对应的导频信号；
其中，所述时分系数用于在一个循环更新的时间周期内，动态的改变两个子MZM模块的偏置电压更新频率，使工作点偏差大的子MZM模块偏置电压更新频率更高，这样就能使控制器快速将两个子MZM模块锁定到理想的工作点。在循环更新的过程中，还分别向两个子MZM模块施加导频信号，其中，所述导频信号为一种低频率、低幅度的信号，与所述工作偏置电压叠加并输出至各子MZM模块模块上，使得在某一时刻更新的子MZM模块的输出光信号中包含导频信号成分，根据DP-BPSK电光调制器输出端反馈光信号中的导频成分，判断各子MZM模块的工作点并计算新的工作偏置电压。可以理解的，所述工作偏置电压为直流偏置电压。
优选的，在循环更新的过程中，分别向两个子MZM模块施加频率相同、振幅不同的两个导频信号。
S23、计算所述各子MZM模块的导频谐波振幅和偏移相位；
向某一子MZM模块施加导频信号后，根据该子MZM模块的基准工作点的不同，偏置电压控制器通过第二或第三采集模块，采集DP-BPSK电光调制器反馈信号中该子MZM对应的导频信号一阶或二阶谐波分量，并将谐波分量通过处理器模块中的数字锁相放大器计算出谐波振幅和偏移相位，请参阅图2b，包括：
S231、获取与所述DP-BPSK电光调制器连接的光纤分路器反馈的光反馈信号；
S232、从所述光反馈信号提取所述导频信号的导频谐波分量；
S233、根据所述导频谐波分量，计算各子MZM模块的导频谐波振幅；
S234、根据所述导频谐波振幅，确定所述偏移相位。
具体的，在系统中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对应的偏移相位。
S24、根据所述偏移相位，结合误差反馈系数、所述工作偏置电压、新所述导频谐波振幅及工作点偏移量，计算出所述各子MZM模块的新工作偏置电压；
偏移相位是用于决定新工作偏置电压的偏移方向，具体的，新工作偏置电压的值的计算公式，如下：
V(t)＝V(t-1)+Ve±p*Vf
V(t)为新偏置电压值，V(t-1)为当前工作偏置电压，Ve为用户指定的工作点偏移量，p为误差反馈系数，Vf为谐波分量的谐波振幅，偏移相位决定V(t-1)+Ve与p*Vf是相加还是相减。
可以理解的是，上述计算公式为新工作偏置电压计算的通用公式，用来分别计算各子MZM模块的新工作偏置电压，相应的参数带入上述公式计算，即可以得到相应电光调制器的新工作偏置电压。比如，计算子MZM1模块的新工作偏置电压时，上述公式中的V(t-1)为施加在子MZM1模块上的当前工作偏置电压，Ve为用户输入的指定的工作点偏移量，p为子MZM1模块对应的误差反馈系数，Vf为施加在子MZM1模块上的导频信号的谐波分量的谐波振幅；同理的，计算子MZM2模块的新工作偏置电压时，上述公式中的V(t-1)为施加在子MZM2模块上的当前工作偏置电压，Ve为用户输入的指定的工作点偏移量，p为子MZM2模块对应的误差反馈系数，Vf为施加在子MZM2模块上的导频信号的谐波分量的谐波振幅。
S25、将所述新工作偏置电压迭代所述工作偏置电压，新所述导频谐波振幅迭代所述导频谐波振幅；
S26、判断所述子MZM1模块和子MZM2模块是否均满足当前所述时分系数的更新次数，若否，则重新返回步骤S22；若是，则重新返回步骤S21。
具体的，根据时分系数，各子MZM模块在一个循环时间周期的更新过程如下：
在循环更新偏置电压的状态中的一个循环时间周期内，控制器先将子MZM1模块对应的新工作偏置电压施加到子MZM1模块偏置电压引脚上并施加对应的导频信号后，根据反馈信号中的谐波分量，计算当前工作偏置电压下的谐波振幅、偏移相位，并由此计算出下一次更新的新工作偏置电压。其中，子MZM1模块的偏置电压在一个循环时间周期内的更新次数不定，其次数由当前计算出的时分系数决定，若子MZM1模块的偏置电压更新次数未满足当前的时分系数，那么子MZM1模块会再次更新偏置电压并计算该偏置电压下导频谐波振幅、偏移相位参数，直到更新次数满足当前的时分系数。
当子MZM1模块更新次数满足当前时分系数时，子MZM1模块不再更新偏置电压，并停止导频信号输出。此时开始更新子MZM2模块，控制器先将子MZM2模块对应的新工作偏置电压施加到子MZM2模块的偏置电压引脚上并施加对应的导频信号后，根据反馈信号中的谐波分量，计算当前工作偏置电压下的谐波振幅、偏移相位，并由此计算出下一次更新的新工作偏置电压。同理的，子MZM2模块的偏置电压在一个循环时间周期内的更新次数不定，其次数由当前计算出的时分系数决定，若子MZM2模块的偏置电压更新次数未满足当前的时分系数，那么子MZM2模块会再次更新偏置电压并计算该偏置电压下导频谐波振幅、偏移相位参数，直到更新次数满足当前的时分系数。
当子MZM1和子MZM2模块更新次数均满足当前的时分系数时，控制器即完成循环更新偏置电压的状态中的一个循环时间周期，这时控制器根据子MZM1和子MZM2模块最后计算出来的各自的导频谐波振幅，计算和更新时分系数，并进入下一个循环时间周期，以保持DP-BPSK调制器的持续快速锁定。
可见，所述各子MZM模块对应的所述导频信号的频率相同，幅值不同，其中，所述各子MZM模块对应的导频信号的幅值根据半波电压计算得到。
在本发明实施例中，在一个循环时间周期内，根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数；根据所述时分系数，轮流向各子MZM模块更新对应的工作偏置电压，并向各子MZM模块输出对应的导频信号；计算所述各子MZM模块的新所述导频谐波振幅和偏移相位；根据所述偏移相位，结合误差反馈系数、所述工作偏置电压、新所述导频谐波振幅及工作点偏移量，计算出所述各子MZM模块的新工作偏置电压；将所述新工作偏置电压迭代所述工作偏置电压，新所述导频谐波振幅迭代所述导频谐波振幅，进入下一个循环时间周期。根据计算得到的时分系数，轮流输出对应的工作偏置电压及导频信号以调节各子MZM模块工作在特定工作点，从而提高了DP-BPSK调制器工作点的稳定性。进一步的，根据时分系数向各子MZM模块施加同一频率的导频信号，避免了各子MZM模块输出的导频信号发生混叠。
在一些实施例中，在所述根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数之前，还根据用户输入的指定基准工作点和工作点偏移量，计算出施加在各子MZM模块偏置电压引脚上的第一个工作偏置电压。具体的，获取初始工作偏置电压，将所述初始工作偏置电压与所述工作点偏移量相加，得到所述子MZM模块的所述工作偏置电压。其中，所述工作偏置电压的计算公式如下：
Vo＝Vi+Ve
其中Vo为子MZM模块的工作偏置电压，Vi为子MZM模块指定基准工作点的初始工作偏置电压，Ve为用户输入的指定的工作点偏移量。
在另一些实施例中，请参阅图3，获取所述初始工作偏置电压，包括：
S31、初始时，轮流发送扫描偏置电压至对应的子MZM模块；
扫描偏置电压是指输出模块以固定的时间间隔和固定的步进幅度，由小到大输出电压，整个扫描电压呈锯齿形状。由于子MZM模块的响应受偏置电压的影响，向子MZM输出扫描偏置电压后，其输出的光功率会随着扫描偏置电压值的变化而变化，根据光功率与扫描偏置电压可描绘出余弦形状的输出响应曲线。经过光电转换模块的线性处理，可得到对应的余弦状电压曲线，然后该余弦状电压曲线，经过放大模块的处理，可得到经过放大的电压曲线，该电压曲线经过滤波器处理后，可得到相应的直流电信号供采集模块进行采集。
可以理解的，偏置电压控制器开始工作后，放大模块以默认的增益对转换模块输出的电信号进行放大。由于第一采集模块的采集电压范围有限，为保证DP-BPSK调制器输出的反馈光信号能被完整且准确采集，此时，可通过扫描第一直流电信号得到子MZM1模块的输出响应最小点，然后再通过第一输出模块输出最小点对应的直流偏置电压至子MZM1模块。
当子MZM1模块工作在最小点时，输出扫描偏置电压至子MZM2模块可得到第二直流电信号，该直流电信号能被第一采集模块完整采集，并通过第二直流电信号寻找到子MZM2模块的输出响应最大点，并通过第二输出模块输出最大点对应的直流偏置电压至子MZM2模块。
当子MZM2模块工作在最大点时，向子MZM1模块输出扫描偏置电压，可得到第三直流电信号，通过第三直流电信号可得到子MZM1模块的输出响应最大点。根据第三直流电信号计算偏置电压控制器的放大模块的工作增益系数，并将该工作增益系数更新至放大模块。
S32、根据所述各子MZM模块根据所述扫描偏置电压调制后反馈的光反馈信号，得到对应的所述各子MZM模块的输出响应曲线；
S33、根据所述输出响应曲线，计算所述初始工作偏置电压及半波电压；
S34、根据所述半波电压计算误差反馈系数，其中，所述误差反馈系数为所述半波电压与预设经验值之积。
在计算并更新完放大模块的增益后，轮流发送扫描偏置电压至对应的子MZM模块；根据所述各子MZM模块根据所述扫描偏置电压调制后反馈的光反馈信号，得到对应的所述各子MZM模块的输出响应曲线；根据所述输出响应曲线，计算所述初始工作偏置电压及半波电压。具体如下：
分别向子MZM1和子MZM2模块输出扫描偏置电压，其中，扫描偏置电压的数量为多个，所述子MZM1和子MZM2模块根据所述扫描偏置电压调制后反馈的光反馈信号转换成对应的直流电信号，其中，所述直流电信号包括多个周期并连续的直流曲线；将多个对应的直流曲线作曲线拟合处理，分别得到子MZM1和子MZM2模块准确的输出响应曲线。并根据两者的输出响应曲线，分别计算子MZM1和子MZM2模块的半波电压及各指定基准工作点对应的初始工作偏置电压。
其中，半波电压是指扫描偏置电压过程中，调制器输出曲线最小点及相邻的最大点对应的偏置电压的差值。根据半波电压，可计算出各子MZM模块的误差反馈系数和导频信号的振幅，其中，误差反馈系数的数值等于半波电压与偏置电压控制器预定常数之积。导频信号是指一个单一特定频率特定幅度的正弦信号，其振幅由子MZM模块的半波电压决定。
可以理解的，误差反馈系数和导频信号的振幅为子MZM模块的固定工作参数，在循环更新的时间周期内，上述参数的值将不会发生变化，并以固定工作参数的形式用于计算新工作偏置电压。
在本实施例中，分别向子MZM1和子MZM2模块输出多个扫描偏置电压，并采集多个直流电信号拟合得到子MZM1和子MZM2模块对应的输出响应曲线，并根据两者的输出响应曲线，分别计算子MZM1和子MZM2模块的半波电压及各指定基准工作点对应的初始工作偏置电压，进而根据对应的半波电压计算出子MZM1和子MZM2模块的误差反馈系数和导频信号的振幅。以使子MZM1和子MZM2模块根据不同幅值的同一导频信号进行工作，避免了使用单一频率且幅值相同的导频信号下各子MZM模块由于自身参数的差异导致的控制效果差异。进一步的，使用同一频率的导频，减少了相应硬件配置，从而降低了硬件成本。
在一些实施例中，请参阅图4，在上述循环更新的时间周期中，所述方法还包括：
S41、获取用户输入的指定基准工作点；
S42、根据所述基准工作点计算所述工作点误差；
在本申请中，用户可选择设置四种基准工作点，分别是最小工作点、最大工作点、正斜率正交工作点和负斜率正交工作点。若所述基准工作点为最大或最小工作点，则采集所述导频信号的一阶谐波分量计算对应子MZM模块的所述工作点误差；若所述基准工作点为正斜率或负斜率正交工作点，则采集所述导频信号的二阶谐波分量计算对应子MZM模块的所述工作点误差。
具体的，所述工作点误差由导频谐波振幅及偏移相位计算得出，误差大小用于计算所述新工作偏置电压。
在一些实施例中，为避免新工作偏置电压过高或过低，降低损坏光调制器的风险，影响光调制器的调制性能，偏置电压控制器还对计算得到的新工作偏置电压进行检测，当新工作偏置电压过高或过低时，主动将新工作偏置电压进行回调，请参阅图5，将新工作偏置电压进行回调，包括以下步骤：
S51、判断所述新工作偏置电压是否大于预设电压阈值范围中的最大值；
S52、若是，将所述新工作偏置电压与偶数倍的半波电压作减法运算，得到新临时偏置电压并将所述新工作偏置电压更新为所述新临时偏置电压，并返回判断所述新工作偏置电压是否大于预设电压阈值范围中的最大值的步骤，直至所述新临时偏置电压小于所述最大值；
S53、若否，判断所述新工作偏置电压是否小于预设电压阈值范围中的最小值；
S54、若是，将所述新工作偏置电压与偶数倍的半波电压作加法运算，得到新临时偏置电压并将所述新工作偏置电压更新为所述新临时偏置电压，并返回判断判断所述新工作偏置电压是否大于预设电压阈值范围中的最小值的步骤，直至所述新临时偏置电压大于所述最小值。
其中，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，半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。在本实施例中，通过判断新工作偏置电压是否超出预设电压阈值范围，在判断新工作偏置电压超出预设电压阈值范围，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电光调制器，从而能够防止工作偏置电压过高或过低，进一步保证电光调制器的稳定性。
本发明又提供一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制器的实施例。请参阅图6，DP-BPSK电光调制器偏置电压控制器60包括：光电转换模块61、信号放大滤波模块62、处理器模块63、输出模块64及输入模块65。
光电转换模块61，用于将电光调制器输出端光纤分路器中的光信号转换为电信号，作为所述偏置电压控制器的反馈信号输入；
信号放大滤波模块62，与所述光电转换模块61连接，用于将所述电信号进行放大滤波后，输出至后级以供后级计算。
其中，所述信号放大滤波模块62包括放大模块621、第一滤波模块622、第一采集模块623、第二滤波模块624、第二采集模块625、第三滤波模块626及第三采集模块627。
放大模块621，与光电转换模块61连接，该模块包含增益可调放大电路，用于适当放大经过光电转换模块处理的反馈电信号，使得反馈电信号大小在电路设计范围内。
第一滤波模块622，与放大模块621连接，该模块包含一个低通滤波器，用于滤除反馈电信号中的交流成分，提取直流电信号；第一采集模块623，放大模块621通过第一滤波模块622连接第一采集模块623，该模块包含模拟-数字信号转换器(ADC)，用于采集经第一滤波模块622处理的反馈电信号中的直流分量。
具体的，偏置电压控制器开始工作后，放大模块621以默认的增益对转换模块输出的电信号进行放大，由于第一采集模块623的采集电压范围有限，为保证DP-BPSK调制器输出的反馈光信号能被完整且准确采集，此时，可通过施加扫描偏置电压至子MZM1模块，子MZM1模块输出的光信号通过光电转换模块61转换为第一电信号，第一电信号由放大模块621根据默认的增益系数进行放大后，由第一滤波模块622滤除反馈电信号中的交流成分，得到第一直流电信号，该直流电信号能被第一采集模块623采集，通过第一直流电信号得到子MZM1模块的输出响应最小点，然后再通过第一输出模块输出最小点对应的直流偏置电压至子MZM1模块。当子MZM1模块工作在最小点时，输出扫描偏置电压至子MZM2模块，子MZM2模块输出的光信号通过光电转换模块61转换为第二电信号，第二电信号由放大模块621根据默认的增益系数进行放大后，由第一滤波模块622滤除反馈电信号中的交流成分，得到第二直流电信号，该直流电信号能被第一采集模块623完整采集，通过第二直流电信号得到子MZM2模块的输出响应最大点，然后再通过第二输出模块输出最大点对应的直流偏置电压至子MZM2模块。当子MZM2模块工作在最大点时，向子MZM1模块输出扫描偏置电压，子MZM1模块输出的光信号通过光电转换模块61转换为第三电信号，第三电信号由放大模块621根据不断调整的增益系数进行放大后，由第一滤波模块622滤除反馈电信号中的交流成分，得到第三直流电信号，该直流电信号能被第一采集模块623完整采，通过第三直流电信号得到子MZM1模块的输出响应最大点。根据第三直流电信号计算偏置电压控制器的放大模块的工作增益系数，并将该工作增益系数更新至放大模块。
第二滤波模块624，与放大模块621连接，该模块包含第一带通滤波器，用于提取反馈电信号中包含的导频信号一次谐波分量；第二采集模块625，放大模块621通过第二滤波模块624连接第二采集模块625，该模块包含模拟-数字信号转换器(ADC)，用于采集经第二滤波模块处理的反馈电信号中的导频信号一次谐波分量。
第三滤波模块626，与放大模块621连接，该模块包含第二带通滤波器，用于提取反馈电信号中包含的导频信号二次谐波分量；第三采集模块627，放大模块621通过第三滤波模块626连接第三采集模块627，该模块包含模拟-数字信号转换器(ADC)，用于采集经第三滤波模块处理的反馈电信号中的导频信号二次谐波分量。
具体的，当用户设置的基准工作点为最小工作点或最大工作点时，偏置电压控制器在工作时，分别向各子MZM模块施加对应的工作偏置电压和导频，各子MZM模块输出的光信号通过光电转换模块61转换为电信号，电信号由放大模块621根据新增益系数进行放大后，由第二滤波模块624通过第一带通滤波器提取反馈电信号中包含的导频信号一次谐波分量，并通过第二采集模块625，采集反馈信号中的导频信号一阶谐波分量，通过一阶谐波计算调制器当前工作点的误差。
当用户设置的基准工作点为正斜率正交工作点或负斜率正交工作点时，偏置电压控制器在工作时，分别向各子MZM模块施加对应的工作偏置电压和导频，各子MZM模块输出的光信号通过光电转换模块61转换为电信号，电信号由放大模块621根据新增益系数进行放大后，由第三滤波模块626通过第二带通滤波器提取反馈电信号中包含的导频信号二次谐波分量，并通过第三采集模块627，采集反馈信号中的导频信号二次谐波分量，通过二次谐波计算调制器当前工作点的误差。
处理器模块63，与所述信号放大滤波电路连接，用于执行控制程序及算法。
初始时，处理器模块63向各子MZM模块输出扫描偏置电压，以获得各子MZM模块的最大和最小点对应的偏置电压，然后根据子MZM1和子MZM2输出最大点时DP-BPSK调制器的总光功率输出，计算偏置电压控制器的放大模块工作增益。
在计算并更新完放大模块的增益后，偏置电压控制器分别向子MZM1和子MZM2输出扫描偏置电压，分别得到子MZM1和子MZM2的准确响应曲线，并根据两者的响应曲线，分别计算子MZM1和子MZM2的半波电压以及各工作点对应的初始工作偏置电压，其中半波电压是指扫描偏置电压过程中，调制器输出曲线最小点及相邻的最大点对应的偏置电压差值。得到半波电压后，可计算出各子MZM的误差反馈系数和导频信号的振幅。并在循环更新的时间周期过程中，根据偏移相位，结合误差反馈系数、工作偏置电压、谐波振幅和用户设定的工作点偏移量，计算出各子MZM的新工作偏置电压。
其中，所述处理器模块用于执行上述述DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法。
输出模块64，与所述处理器模块63连接，所述处理器模块63通过对应的输出模块输出工作偏置电压。其中，输出模块64包括第一输出模块641和第二输出模块642，所述第一输出模块641与子MZM1模块连接，用于向子MZM1模块输出对应的工作偏置电压；第二输出模块642与子MZM2模块连接，用于向子MZM2模块输出对应的工作偏置电压。
输入模块65，与所述处理器模块63连接，用于接收用户输入的指令，其中，所述输入指令中包括有用户设置的基准工作点和工作点偏移量数据。
在本发明实施例中，在一个循环时间周期内，根据时分系数，轮流向各子MZM模块输出对应的工作偏置电压和导频信号；计算所述各子MZM模块的导频谐波振幅和偏移相位；根据所述各子MZM模块的导频谐波振幅计算新时分系数；根据所述偏移相位，结合误差反馈系数、所述工作偏置电压、所述导频谐波振幅及工作点偏移量，计算出所述各子MZM模块的新工作偏置电压；将所述新工作偏置电压迭代所述工作偏置电压，所述新时分系数迭代所述时分系数，进入下一个循环时间周期。根据计算得到的时分系数，轮流输出对应的工作偏置电压以调节各子MZM模块工作在特定工作点，从而提高了DP-BPSK调制器工作点的稳定性。
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。
通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件的方式来实现。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为Flash、EEPROM、磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory,RAM)等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法，其特征在于，包括：
根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数，其中，所述MZM模块包括子MZM1模块和子MZM2模块；
根据所述时分系数，轮流向各子MZM模块更新对应的工作偏置电压，并向各子MZM模块输出对应的导频信号；
计算所述各子MZM模块的新所述导频谐波振幅和偏移相位；
根据所述偏移相位，结合误差反馈系数、所述工作偏置电压、新所述导频谐波振幅及工作点偏移量，计算出所述各子MZM模块的新工作偏置电压；
将所述新工作偏置电压迭代所述工作偏置电压，新所述导频谐波振幅迭代所述导频谐波振幅；
判断所述子MZM1模块和子MZM2模块是否均满足当前所述时分系数的更新次数；若否，则重新返回根据所述时分系数，轮流向各子MZM模块更新对应的工作偏置电压，并向各子MZM模块输出对应的导频信号步骤；若是，则重新返回根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数步骤。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据各子MZM模块的导频谐波振幅计算时分系数之前，还包括：
获取初始工作偏置电压；
将所述初始工作偏置电压与所述工作点偏移量相加，得到所述子MZM模块的所述工作偏置电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取初始工作偏置电压，包括：
初始化时，轮流发送扫描偏置电压至对应的子MZM模块；
根据所述各子MZM模块根据所述扫描偏置电压调制后反馈的光反馈信号，得到对应的所述各子MZM模块的输出响应曲线；
根据所述输出响应曲线，计算所述初始工作偏置电压及半波电压；
根据所述半波电压计算误差反馈系数，其中，所述误差反馈系数为所述半波电压与预设经验值之积。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述各子MZM模块根据所述扫描偏置电压调制后反馈的光反馈信号，得到对应的所述各子MZM模块的输出响应曲线，包括：
将所述子MZM模块根据所述扫描偏置电压调制后反馈的光反馈信号转换成直流电信号，其中，所述直流电信号包括多个周期并连续的直流曲线；
将多个所述直流曲线作曲线拟合处理，得到所述子MZM模块的输出响应曲线。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述各子MZM模块的新所述导频谐波振幅和偏移相位，包括：
获取与所述DP-BPSK电光调制器连接的光纤分路器反馈的光反馈信号；
从所述光反馈信号提取所述导频信号的导频谐波分量；
根据所述导频谐波分量，计算各子MZM模块的导频谐波振幅；
根据所述导频谐波振幅，确定所述偏移相位。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述导频谐波分量，计算各子MZM模块的导频谐波振幅，包括：
获取预存的一组正交的正弦信号与余弦信号，其中，所述正弦信号与所述导频信号的相位相同，所述余弦信号与所述导频信号相位相差九十度；
使用所述谐波分量分别与所述正弦信号和所述余弦信号相乘，得到一组正交分量；
对所述一组正交分量作滤波处理，得到一组正交的直流分量，将所述一组正交的直流分量作为所述导频谐波振幅。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取用户输入的指定基准工作点；
根据所述基准工作点计算工作点误差。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基准工作点包括最大或最小工作点、正斜率或负斜率正交工作点，所述根据所述基准工作点计算所述工作点误差，包括：
若所述基准工作点为最大或最小工作点，则采集所述导频信号的一阶谐波分量计算对应子MZM模块的所述工作点误差；
若所述基准工作点为正斜率或负斜率正交工作点，则采集所述导频信号的二阶谐波分量计算对应子MZM模块的所述工作点误差。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各子MZM模块对应的所述导频信号的频率相同，幅值不同。
10.一种DP-BPSK电光调制器偏置电压控制器，其特征在于，包括：
光电转换模块，用于将电光调制器输出端光纤分路器中的光信号转换为电信号，作为所述偏置电压控制器的反馈信号输入；
信号放大滤波模块，与所述光电转换模块连接，用于将所述电信号进行放大滤波后，输出至后级以供后级计算；
处理器模块，与所述信号放大滤波电路连接，用于执行控制程序及算法；
输出模块，与所述处理器模块连接，所述处理器模块通过对应的输出模块输出工作偏置电压和导频信号；
其中，所述处理器模块用于执行上述权利要求1至9任一项所述DP-BPSK电光调制器偏置电压控制方法。
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