CN111309076A - 一种光强度调制的实时维稳系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光强度调制的实时维稳系统及方法，其中本申请的实时维稳系统包括工作激光器、IM、光强监控器、波分器件、参考激光器以及合束装置，光强监控器根据调制参考光的平均光功率值实时反馈调节IM的DC端的电压或者RF端的电压，使输出的调制工作光的光强符合系统要求。本申请的参考激光器发射的参考光用于维稳，可以控制参考激光器在某一时间段内发射的光调制后只包含一种强度的光脉冲，根据调制参考光的平均光功率调节IM的DC端的电压使其调制参考光的强度符合要求，或调节IM的RF端的电压使其输出的调制参考光的强度与参考光的强度比例符合要求，就能够保证每个调制工作光的强度符合系统要求，实现了实时、高效的光强度调制维稳。

Description

一种光强度调制的实时维稳系统及方法

技术领域

本申请涉及光强度调制技术领域，具体涉及一种光强度调制的实时维稳系统及方法。

背景技术

在光通信领域，通常需要使用强度调制器（Intensity Modulator，IM）对光强度进行稳定的调制，铌酸锂晶体作为一种优良的横向电光调制材料，因其驱动电压低、插入损耗小、光谱工作范围宽、消光比高和易于大规模生产等优点，得到了广泛的应用。IM主要利用电光调制，利用电压控制光波导折射率的线性变化，使通过该波导的光波有了相位移动，从而实现相位调制。单纯的相位调制不能调制光的强度，由包含两个相位调制器和两个Y分支波导构成的M-Z干涉仪式调制器实现强度调制。M-Z干涉仪式强度调制器的内部结构决定了其对光强度的调制结果会随外界环境的变化而发生漂移，所以需要对光强度调制进行维稳设计。

现有的一种光强度调制的维稳系统如图1所示，该维稳系统包括工作激光器10、IM20、分束器30以及光强监控器40；所述IM20接收所述工作激光器10发出的光，所述IM20的RF端电压需要加载的电压与工作激光器10进行关联，所述IM20对接收的光进行调制，输出调制光；所述分束器30接收调制光，并对调制光进行分束，一部分调制光用于通讯，另一部分调制光发送给光强监控器40；所述光强监控器40测量调制光的平均光功率值，并根据该平均光功率值的结果反馈调节IM20的工作点电压（即DC端电压）进行强度维稳。

但是现有的光强度调制的维稳系统有如下缺点：

现有的维稳系统是对IM调制后的调制工作光的平均光功率进行测量，反馈调节IM的DC端电压以维持平均光功率的稳定。由于现有的维稳系统测量的调制后的光脉冲是工作激光器10发出的光，因此，在测量调制工作光的平均光功率时，其平均光功率的能量中包含了两种或多种不同强度的光脉冲。例如，未调制的工作光强度为1，在时长为t1的时间段内，调制工作光的脉冲中包含10个强度0.5的光脉冲，在时长为t1的下一时间段内，IM的DC端电压发生了漂移，调制工作光的脉冲中包含5个强度0.6以及5个强度0.4的光脉冲，然而在测量平均光功率时，这两时间段内的平均光功率相同，这种情况就会导致IM的DC端电压已经漂移了，但是由于检测的平均光功率可能不会发生变化，因此现有的维稳系统平均光功率值并不能保证每个调制光脉冲的强度稳定。

发明内容

本申请提供一种光强度调制的实时维稳系统及方法，可根据调制参考光的平均光功率值，进行实时、高效的光强度调制维稳，解决现有的维稳系统根据调制工作光的平均光功率不能保证每个调制工作光的强度稳定的问题。

本申请的第一方面，提供一种光强度调制的实时维稳系统，包括：工作激光器、IM、光强监控器、波分器件、参考激光器以及合束装置；

所述工作激光器用于发出工作光，所述参考激光器用于发出参考光；

所述工作光与所述参考光经过合束装置输出合束光，将所述合束光发送至IM；

IM用于对所述合束光进行调制输出调制光，将所述调制光发送至所述波分器件；

所述波分器件用于所述调制光进行分束，得到调制工作光以及调制参考光，并将所述调制工作光输送至通讯系统、将所述调制参考光输送给光强监控器；

所述光强监控器用于根据测量的调制参考光的平均光功率值实时反馈调节IM的DC端的电压或者RF端的电压，使输出的调制工作光的光强符合系统要求。

优选地，所述工作激光器发射的工作光的波长为λ₁，所述参考激光器发射的参考光的波长为λ₂，所述波长λ₁与波长λ₂相近且不相等，所述波长λ₁与波长λ₂最多相近至可被所述波分器件区分。

优选地，所述光强监控器包括光强检测模块、模糊PID算法模块以及偏压控制模块；

所述模糊PID算法模块分别与所述光强检测模块和偏压控制模块相连接，所述光强检测模块与所述波分器件相连接，所述偏压控制模块与所述IM相连接；

所述光强检测模块用于测量的所述调制参考光的平均光功率值；

所述模糊PID算法模块用于根据测量的调制参考光的平均光功率值实时控制所述偏压控制模块对DC端的电压进行微扰、对DC端的电压进行调节或者对RF端的电压进行调节。

优选地，所述光强检测模块包括光电转换电路、I/V转换电路以及A/D转换电路。

优选地，所述偏压控制模块包括D/A转换电路以及运算放大电路。

本申请的第二方面，提供一种光强度调制的实时维稳方法，应用于上述任意一项的实时维稳系统，包括，

S1根据IM的RF端加载的电压状态，控制参考激光器的发光状态，测量调制参考光的平均光功率值；

S2根据测量的平均光功率值调节IM的DC端的电压或者RF端的电压，使输出的调制工作光的光强符合系统要求。

优选地，步骤S1包括，

S101在t₁时段内，当IM的RF端加载的电压为一种电压时，控制所述参考激光器发光，当IM的RF端加载的电压为其他电压时，控制所述参考激光器不发光，测量调制参考光的平均光功率值P₁；

S102在t₂时段内，当IM的RF端加载的电压为另一种电压时，控制所述参考激光器发光，当IM的RF端加载的电压为其他电压时，控制所述参考激光器不发光，测量调制参考光的平均光功率值P₂。

优选地，步骤S2包括，

S201将P₁与P₂进行比较，若P₁/P₂在预设的阈值范围外，则调整DC端的电压值或者RF端的电压，直至反馈的P₁/P₂在阈值范围内；

S202重复步骤S101、S102以及S201，实时维持DC端的电压使P₁/P₂在阈值范围内，或者调节RF端的电压使P₁/P₂在阈值范围内。

优选地，步骤S1以及S2包括，

S11当IM的RF端不加载电压时，控制所述参考激光器发光，设置IM的DC端电压的步进，找出调制参考光的平均光功率极大值P₀以及P₀对应的DC端电压V_DC，将DC端电压设置为V_DC ；

S12当IM的RF端加载电压时，控制所述参考激光器不发光；

S13对DC端的电压进行微扰，依次测量所述调制参考光的平均光功率值P_n，直至测量的P_n中可找出极大值P_m，将P_m储存到P₀中、将P_m对应的电压V_m储存到V_DC中，其中所述步进电压为相同步进的电压，0<m<n，m、n均为正整数。

S14将DC端电压值调为步骤S13测量的V_DC；

S15按照步骤S13的方法，继续对DC端的电压进行微扰，直至再次测量的P_n中可找出极大值P_m，将P_m储存到P₀中、将P_m对应的电压V_m储存到V_DC中，再次将DC端电压值调为V_DC，如此重复该步骤，实时维持DC端的电压为输出平均光功率极大值的电压V_DC。

优选地，所述对DC端的电压进行微扰包括：

当第一次微扰是在当前DC端的电压的基础上加上步进电压时，第二次微扰在第一次微扰的电压的基础上再加上步进电压，若P₁>P₂，则第三次以后的微扰在第一次微扰的基础上依次减去步进电压，若P₁<P₂，则第三次以后的微扰在第二次微扰的基础上依次加上步进电压。

由以上方案可知，本申请提供一种光强度调制的实时维稳系统及方法，其中本申请的实时维稳系统包括工作激光器、IM、光强监控器、波分器件、参考激光器以及合束装置，光强监控器根据调制参考光的平均光功率值实时反馈调节IM的DC端的电压或者RF端的电压，使输出的调制工作光的光强符合系统要求。

本申请的实时维稳系统包括两个激光器，工作激光器发射的工作光用于通讯，参考激光器发射的参考光用于维稳，光强监控器可测量调制参考光的平均光功率值。因此，本申请的维稳系统可以控制参考激光器在某一时间段内发射的光调制后只包含一种强度的光脉冲，测量其调制参考光的平均光功率即可反映出IM的工作点的漂移情况，根据调制参考光的平均光功率，通过调节IM的DC端的电压使其调制参考光的强度符合要求，或调节IM的RF端的电压使其输出的调制参考光的强度与参考光的强度比例符合要求，就能够保证每个调制工作光的强度符合系统要求，实现了实时、高效的光强度调制维稳。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种维稳系统的结构示意图；

图2为本申请实施例的一种实时维稳系统结构示意图；

图3为本申请实施例的一种光强监控器的结构示意图；

图4为本申请实施例的一种实时维稳系统的IM的工作原理曲线图；

图5为本申请实施例的一种维稳系统的IM工作点漂移后的工作原理曲线图；

图6为本申请实施例的一种实时维稳 方法的原理示意图；

图7为本申请实施例的另一种实时维稳方法的原理示意图；

图8为本申请实施例的一种对DC端的电压进行调节的原理示意图。

其中，10-工作激光器，20-强度调制器，30-分束器，40-光强监控器，401-光强检测模块，402-模糊PID算法模块，403-偏压控制模块，50-波分器件，60-参考激光器，70-合束装置。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参见图2所示的实时维稳系统结构示意图，本申请实施例提供一种光强度调制的实时维稳系统，该实时维稳系统包括：工作激光器10、IM20、光强监控器40、波分器件50、参考激光器60以及合束装置70；所述工作激光器10用于发出的工作光，所述参考激光器60用于发出的参考光。工作光用于通讯，参考光用于维稳，因而参考光对工作光几乎没有影响，因此本申请的实时维稳系统可以在不影响通讯效率的情况下进行维稳工作。

所述工作光与所述参考光经过合束装置70输出合束光，将所述合束光发送至IM20；IM20用于所述合束光进行调制输出调制光，将所述调制光发送至所述波分器件50，所述波分器件50用于所述调制光进行分束，得到调制工作光以及调制参考光。本申请的波分器件50可以是密集波分复用器或其他常见的波分器件，只要能够将调制光进行分束即可。

所述波分器件50将所述调制工作光输送至通讯系统、将所述调制参考光输送给光强监控器40；所述光强监控器40用于根据测量的调制参考光的平均光功率值实时反馈调节IM20的DC端的电压或者RF端的电压，使输出的调制工作光的光强符合系统要求。

当IM20的工作点发生漂移后，当前工作的电压不在是IM20的工作点对应的电压，导致得到的调制参考光的平均光功率发生变化。因而光强监控器40通过测量调制参考光的平均光功率值，反馈调节DC端的电压或者RF端的电压，使输出的调制工作光的光强符合系统要求。此外，本申请的维稳系统可以控制参考激光器60在某一时间段内发射的光调制后只包含一种强度的光脉冲，测量其调制参考光的平均光功率即可反映出IM20的工作点的漂移情况，根据调制参考光的平均光功率，通过调节IM20的DC端的电压使其调制参考光的强度符合要求，或调节IM20的RF端的电压使其输出的调制参考光的强度与参考光的强度比例符合要求，就能够保证每个调制工作光的强度符合系统要求，实现了实时、高效的光强度调制维稳。

另外，现有的维稳系统测量的是工作激光器10发出的光，而测量工作激光器10发射的光的参数固定，因此不能够定义测量的参数含义。本申请的维稳系统测量的是参考激光器60发出的光，参考激光器60能够独立于工作激光器10发光，不受工作激光器10的影响。例如，本申请可以控制参考激光器60可以根据光强监控器40的要求改变发射的参考光的强度和/或波长，以便使得光强监控器40处于最佳的测量范围。本申请还可以控制参考激光器60的发光状态，比如，当IM20的RF端加载某一电压时，参考激光器60才发出参考光，因而测量的调制参考光的强度与该时刻的调制工作光的强度就能够对应起来，从而也能够反映出每个调制工作光的强度的状况。本申请还可以控制参考激光器60的发光状态，使得在不同的时间段内，参考激光器60的发光状态不同，从而可以测量多种平均光功率值，通过两种平均光功率值之间的比较，反应出调制工作光的强度是否符合系统要求。本申请还可以通过控制参考激光器60一定时间段内发射单个脉冲，从而测量的调制参考光的平局光功率代表调制参考光的光强，从而反映出对应的调制工作光的光强。

优选地，所述工作激光器10发射的工作光的波长为λ₁，所述参考激光器60发射的参考光的波长为λ₂，所述波长λ₁与波长λ₂相近且不相等，所述波长λ₁与波长λ₂最多相近至可被所述波分器件50区分。本申请的实时维稳系统是通过测量调制参考光的平均光功率值实时反馈调节IM20的DC端的电压或RF端的电压，而用于通讯的是调制工作光，实际上要让工作光经过IM20的调制后输出的平均光功率达到最大值或者调制后的各个光脉冲之间的强度比例符合系统要求。因此λ₁与λ₂越相近，则工作光与参考光经过IM20的调制后输出的平均光功率极大值对应的电压越相近，当λ₁与λ₂非常相近时，IM对两光信号的调制效果可近似认为一致，因此根据调制参考光的平均光功率极大值对应的V_DC调节IM的DC端的电压，使得到的调制工作光的平均光功率也为最大值，也可以根据各个光脉冲之间的强度调节IM的RF端的电压，使输出的调制工作光的光强符合系统要求。

此外，所述波长λ₁与波长λ₂最多相近至可被所述波分器件50区分，因此可根据选择的波分器件50对波长的最小精度要求，对工作激光器10以及参考激光器60的驱动进行设置，使λ₁与λ₂之间的波长差值大于波分器件50对波长的最小精度要求。例如波分器件50选择的最小精度要求为0.2nm的，若λ₁设置为1500nm，那么λ₂可以设置为1500.2nm以上的波长。当然λ₁与λ₂之间的波长差值越大，波分器件50越容易区分，但此时IM对工作光和参考光的调制效果则会偏差更远。因此，只要调节的λ₁与λ₂之间的波长差值在合理的阈值范围内，使得到的调制工作光的平均光功率值与其平均光功率极大值的偏差在系统要求的范围内即可。

请参阅图3所示的光强监控器的结构示意图，该光强监控器40包括光强检测模块401、模糊PID算法模块402以及偏压控制模块403；所述模糊PID算法模块402分别与所述光强检测模块401和偏压控制模块403相连接，所述光强检测模块401与所述波分器件50相连接，所述偏压控制模块403与所述IM20相连接；所述光强检测模块401用于测量的所述调制参考光的平均光功率值；所述模糊PID算法模块402用于根据测量的调制参考光的平均光功率值实时控制所述偏压控制模块403对DC端的电压进行微扰、对DC端的电压进行调节或者对RF端的电压进行调节。

因此，调制参考光的平均光功率值被光强检测模块401测量，模糊PID算法模块402根据光强检测模块401的测量值实时控制偏压控制模块403对DC端的电压进行微扰、对DC端的电压进行调节或者对RF端的电压进行调节，得到的调制参考光的平均光功率值再次被光强检测模块401测量，如此重复工作。因而光强检测模块401、模糊PID算法模块402以及偏压控制模块403进一步保证了实时反馈调节的效果，而且该结构可以结合软件可实现多种调节方式。

此外，所述光强检测模块401包括光电转换电路、I/V转换电路以及A/D转换电路。所述偏压控制模块403包括D/A转换电路以及运算放大电路。具体而言，当光强检测模块401接收到调制参考光时，调制参考光经过所述光电转换电路将光信号转换成电流信号，该电流信号经过I/V转换电路转换成电压信号，电压信号经过A/D转换电路将电信号转变成模拟信号后发送至模糊PID算法模块402进行处理，模糊PID算法模块402根据处理结果向偏压控制模块403发出控制信号；当光强检测模块401接收到该控制信号后，该控制信号经过D/A转换电路将模拟信号转变为电信号，然后经过运算放大电路将微弱电信号放大。光强检测模块401以及偏压控制模块403中的电路均是利用现有技术中公开的具有上述功能的电路，此处不在赘述。因此，本申请的实时维稳系统结构简单，易制造，实用性好。

本申请实施例提供的一种光强度调制的实时维稳方法，应用于上述任意一项的实时维稳系统。IM工作原理如图4所示，从该图可以看出，当IM输出的光强最强时（即工作点），其输出的平均光功率为极大值P_m，DC端对应的电压为V_DC，当需要对输出的光强进行调节时，根据调制的强度需求，在IM的RF端加载电压V₁，输出的平均光功率值P₁，因此输出的光强度改变，实现了对光强度的调制。

IM20的工作点会随着外界环境的变化而变化，例如激光器衰减，IM所处的温度、湿度、压力等的变化均会引起IM工作点的变化。如图5所示，当IM的工作点在向右漂移后，也就是图中虚线对应的是漂移前的情况，实线对应的是漂移后的情况，其DC端加载的实际工作电压V不再是输出平均光功率为极大值P_m时的V_DC，此时对应的实际平均光功率为P，可以看出当工作点漂移后，P<P_m，而当RF端加载电压V₁时，输出的实际平均光功率值为P₁ ^′，可以看出P₁ ^′<P₁，当RF端加载电压为V₁时，IM输出的平均光功率值不再是需要调节的平均光功率值。此外还可以看出，工作点漂移较小的值时，调节光的平均光功率值变化速率比平均光功率极大值变化速率快，也就是说P₁ ^′的变化率比P的变化率大，因此，通过P₁ ^′的变化率与P的变化率可以知道曲线变化趋势。

而当IM的工作点在向左漂移后，也就是图中实线对应的是漂移前的情况，虚线对应的是漂移后的情况，当RF端不加载电压时，IM输出的实际平均光功率值减小，当RF端加载电压V₁时，IM输出的实际平均光功率值会增大。同样的IM工作点漂移较小的值时，调节光的平均光功率值变化速率比平均光功率极大值变化速率快。

本申请的实时维稳方法包括：S1根据IM的RF端加载的电压状态，控制参考激光器的发光状态，测量调制参考光的平均光功率值；

S2根据测量的平均光功率值调节IM的DC端的电压或者RF端的电压，使输出的调制工作光的光强符合系统要求。

从上述原理可知，当IM的工作点漂移后，调制工作光的强度不再是系统需要的强度，将调制工作光的强度调节至系统的需求的强度从图5中可以看出，可以通过调节IM的DC端的电压或者RF端的电压，使得调制工作光的强度符合系统要求。

具体而言，主要的步骤有两种，其中一种为：

S101在t₁时段内，当IM的RF端加载的电压为一种电压时，控制所述参考激光器发光，当IM的RF端加载的电压为其他电压时，控制所述参考激光器不发光，测量调制参考光的平均光功率值P₁。

S102在t₂时段内，当IM的RF端加载的电压为另一种电压时，控制所述参考激光器发光，当IM的RF端加载的电压为其他电压时，控制所述参考激光器不发光，测量调制参考光的平均光功率值P₂。

S201将P₁与P₂进行比较，若P₁/P₂在预设的阈值范围外，则调整DC端的电压值或者RF端的电压，直至反馈的P₁/P₂在阈值范围内；

S202重复步骤S101、S102以及S201，实时维持DC端的电压使P₁/P₂在阈值范围内，或者调节RF端的电压使P₁/P₂在阈值范围内。

由于本申请的维稳系统的参考激光器在某一时间段内只有当IM的RF端加载某种电压时才会发光，因此得到的调制参考光中在该时间段内只含有一种强度的脉冲。另外本申请的可以实现多强度的维稳，在一定时间段内无论加载的RF端电压有几种，本申请的参考激光器只在RF端加载某一种电压时工作，因此，在该时间段内测量的调制参考光的平均光功率能够反映出在该时间段内的调制工作光对应的光脉冲的平均光功率。当调节的参考激光器发光强度与所述工作激光器发光强度一致是，测量的调制参考光的平均光功率能够反映出调制工作光单个脉冲的强度。

因此，可根据需求，不同的时间段设置参考激光器的发光状态，即能反映出调制工作光各个光脉冲的强度，根据测量的每两个调制参考光的平均光功率值之间的比值，即能够反映出调制工作光对应的强度之间比值，因此即可调节IM的DC端的电压或者RF端的电压，使得测量的每两个调制参考光的平均光功率值之间的比值符合要求，即调制工作光对应的强度之间的比值符合要求。本申请也可根据单个调制参考光的平均光功率值进行调节调节IM的DC端的电压或者RF端的电压，并保持参考激光器发光状态，使得调节后测量的调制参考光的平均光功率值符合系统要求。

为了更加清楚的描述出上述的实施方式，三种强度维稳以及更多种强度维稳与两强度维稳实施方式类似，只要调节IM的DC端的电压或者RF端的电压使得任意的两种强度之间的平均光功率比值符合要求即可。本文以两种强度维稳为例：

在t₁时段内，当IM的RF端加载的电压为V_RF1时，控制所述参考激光器发光，当IM的RF端加载的电压为V_RF2时，控制所述参考激光器不发光，测量调制参考光的平均光功率值P₁。

请参阅图6，本申请的参考激光器只在当IM的RF端加载某种电压时发光，经过IM调制后得到的调制参考光能够更好的反映出IM的工作点漂移情况。本申请以两种调制状态为例，假如参考激光器与工作激光器发光情况一致的话，经过IM调制后某一时刻光强高的脉冲本申请称为高脉冲，某一时刻光强低的脉冲本申请称为低脉冲，只要保证高脉冲与低脉冲的强度比在预设的阈值内即可。但是当IM的工作点漂移后，高脉冲与低脉冲的强度比会发生变化，根据上述的图4与图5的变化原理可知，调节光的平均光功率值变化速率比平均光功率极大值变化速率快。因此平均光功率的能量中可能包含两种或多种不同强度的光脉冲时，对总的平均光功率的维稳，并不能保证每个调制光脉冲的强度稳定。

在t₂时段内，当IM的RF端加载的电压为V_RF1时，控制所述参考激光器不发光，当IM的RF端加载的电压为V_RF2时，控制所述参考激光器同时发光，测量调制参考光的平均光功率值P₂。

此步骤的原理与S1一致，此处不在赘述。

将P₁与P₂进行比较，若P₁/P₂在预设的阈值范围外，则调节DC端的电压值，直至反馈的P₁/P₂在阈值范围内，此时DC端的电压为输出平均光功率极大值的电压。或者调整RF端的电压值，直至反馈的P₁/P₂在阈值范围内，虽然此时DC端的电压不是输出平均光功率极大值的电压，但是只要光脉冲的强度比例正确即可实现通讯要求，因此调节RF端的电压值也是可行的。

在光通讯领域，需要保持调制工作光中的高脉冲与低脉冲的强度比在预设的阈值内，因此参考激光器在V_RF1时得到的调制参考光的脉冲与调制工作光的高脉冲一致，参考激光器在V_RF2时得到的调制参考光的脉冲与调制工作光的低脉冲一致。因此，P₁/P₂也是调制工作光的高脉冲与低脉冲的强度比，只要P₁/P₂的值在阈值范围内即可满足通讯要求。

根据P₁/P₂的值调节DC端的电压值时，具体操作步骤如下：

当V_RF1<V_RF2时，若P₁/P₂<阈值，则将DC端的电压逐渐增加，直至P₁/P₂等于阈值；若P₁/P₂>阈值，则将DC端的电压逐渐降低，直至P₁/P₂等于阈值。由于调节的平均光功率值变化较大，因此P₁/P₂<阈值，表明P₁比P₂增大的速度慢，或者P₁比P₂减小的速率快，且V_RF1<V_RF2，因此表明IM的工作点右移，则需要将DC端的电压在此基础上逐渐增加，才能使得P₁/P₂的值增大。同理P₁/P₂>阈值，则表明IM20的工作点左移，则需要将DC端的电压在此基础上逐渐降低。

当V_RF1>V_RF2时，若P₁/P₂<阈值，则将DC端的电压逐渐降低，直至P₁/P₂等于阈值；若P₁/P₂>阈值，则将DC端的电压逐渐增加，直至P₁/P₂等于阈值。该步骤的原理与上述步骤的原理相同，此处不在赘述。此外V_RF1与V_RF2可根据调制需求设置，因此本方法是通过相对强度的比值调节IM的工作点，并且该步骤能够准确的判断IM的工作点漂移情况，能够快速使IM输出的调制工作光的光强符合系统要求，因此本申请的方法能够实现高效、准确、实时的维稳工作。

本申请还提供另外一种实施例，如图7所示，包括，

S11当强度调制器的RF端不加载电压时，即V_RF=0V，控制所述参考激光器发光，设置强度调制器的DC端电压的步进，找出调制参考光的平均光功率极大值P₀以及P₀对应的DC端电压V_DC，将DC端电压设置为V_DC；

S12当强度调制器的RF端加载电压时，即V_RF1时，控制所述参考激光器不发光；

S13对DC端的电压进行微扰，依次测量所述调制参考光的平均光功率值P_n，直至测量的P_n中可找出极大值P_m，将P_m储存到P₀中、将P_m对应的电压V_m储存到V_DC中，其中所述步进电压为相同步进的电压，0<m<n，m、n均为正整数。

当IM的工作点漂移后，步骤S12中的DC端加载的实际工作电压不再是输出平均光功率为极大值P_m时的电压。因此对DC端的电压进行微扰，也就是在当前DC端工作电压的基础上逐渐加上或减去微小的电压，每次微扰测量一个平均光功率值，直至测量的P_n中可找出极大值P_m。因此，该方法能够绝对的找出当前IM的工作点。

S14将DC端电压值调为步骤S13测量的V_DC；

S15按照步骤S13的方法，继续对DC端的电压进行微扰，直至再次测量的P_n中可找出极大值P_m，将P_m储存到P₀中、将P_m对应的电压V_m储存到V_DC中，再次将DC端电压值调为V_DC，如此重复该步骤，实时维持DC端的电压为输出平均光功率极大值的电压V_DC。

如此重复该实施例的步骤，实时维持DC端的电压为输出平均光功率极大值的电压V_DC。IM的工作点是时刻都在变化，因此重复上述步骤，实现了实时维稳的目的。

本申请的方法步骤主要包括三种调节方法，第一种是根据任意的两种强度之间的平均光功率比值调节IM的RF端电压，第二种是根据任意的两种强度之间的平均光功率比值调节IM的DC端电压，第三种是对DC端电压进行微扰，通过测量输出的调制参考光的平均光功率值，从中找出平均光功率极大值以及对应的电压V_DC。这三种方法可以单独使用，也可以组合使用，例如在一定时间段内根据任意的两种强度之间的平均光功率比值调节IM的RF端电压效果不好时，可以切换到根据任意的两种强度之间的平均光功率比值调节IM的DC端电压。

优选地，如图8所示，所述对DC端的电压进行微扰包括：当第一次微扰是在当前DC端的电压的基础上加上步进电压时，第二次微扰在第一次微扰的电压的基础上再加上步进电压，若P₁>P₂，则第三次以后的微扰在第一次微扰的基础上依次减去步进电压，若P₁<P₂，则第三次以后的微扰在第二次微扰的基础上依次加上步进电压。如图8所示，通过判断P₁与P₂的大小，可以判断IM的工作点漂移变化趋势，然后根据该变化趋势快速找到使IM输出平均光功率极大值时的电压。因此，本申请的实时维稳方法根据调制参考光的平均光功率值，能够实现高效、准确、实时的维稳工作。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光强度调制的实时维稳系统，其特征在于，包括：工作激光器（10）、IM（20）、光强监控器（40）、波分器件（50）、参考激光器（60）以及合束装置（70）；

所述工作激光器（10）用于发出工作光，所述参考激光器（60）用于发出参考光；

所述工作光与所述参考光经过合束装置（70）输出合束光，将所述合束光发送至IM（20）；

IM（20）用于对所述合束光进行调制输出调制光，将所述调制光发送至所述波分器件（50）；

所述波分器件（50）用于所述调制光进行分束，得到调制工作光以及调制参考光，并将所述调制工作光输送至通讯系统、将所述调制参考光输送给光强监控器（40）；

所述光强监控器（40）用于根据测量的调制参考光的平均光功率值实时反馈调节IM（20）的DC端的电压或者RF端的电压，使输出的调制工作光的光强符合系统要求。

2.根据权利要求1所述的光强度调制的实时维稳系统，其特征在于，所述工作激光器（10）发射的工作光的波长为λ₁，所述参考激光器（60）发射的参考光的波长为λ₂，所述波长λ₁与波长λ₂相近且不相等，所述波长λ₁与波长λ₂最多相近至可被所述波分器件（50）区分。

3.根据权利要求1或2所述的光强度调制的实时维稳系统，其特征在于，所述光强监控器（40）包括光强检测模块（401）、模糊PID算法模块（402）以及偏压控制模块（403）；

所述模糊PID算法模块（402）分别与所述光强检测模块（401）和偏压控制模块（403）相连接，所述光强检测模块（401）与所述波分器件（50）相连接，所述偏压控制模块（403）与所述IM（20）相连接；

所述光强检测模块（401）用于测量的所述调制参考光的平均光功率值；

所述模糊PID算法模块（402）用于根据测量的调制参考光的平均光功率值实时控制所述偏压控制模块（403）对DC端的电压进行微扰、对DC端的电压进行调节或者对RF端的电压进行调节。

4.根据权利要求3所述的光强度调制的实时维稳系统，其特征在于，所述光强检测模块（401）包括光电转换电路、I/V转换电路以及A/D转换电路。

5.根据权利要求3所述的光强度调制的实时维稳系统，其特征在于，所述偏压控制模块（403）包括D/A转换电路以及运算放大电路。

6.一种光强度调制的实时维稳方法，应用于权利要求1-5任意一项的实时维稳系统，其特征在于，包括，

S1根据IM的RF端加载的电压状态，控制参考激光器的发光状态，测量调制参考光的平均光功率值；

S2根据测量的平均光功率值调节IM的DC端的电压或者RF端的电压，使输出的调制工作光的光强符合系统要求。

7.根据权利要求6所述的实时维稳方法，其特征在于，步骤S1包括，

S101在t₁时段内，当IM的RF端加载的电压为一种电压时，控制所述参考激光器发光，当IM的RF端加载的电压为其他电压时，控制所述参考激光器不发光，测量调制参考光的平均光功率值P₁；

S102在t₂时段内，当IM的RF端加载的电压为另一种电压时，控制所述参考激光器发光，当IM的RF端加载的电压为其他电压时，控制所述参考激光器不发光，测量调制参考光的平均光功率值P₂。

8.根据权利要求7所述的实时维稳方法，其特征在于，步骤S2包括，

S201将P₁与P₂进行比较，若P₁/P₂在预设的阈值范围外，则调整DC端的电压值或者RF端的电压，直至反馈的P₁/P₂在阈值范围内；

S202重复步骤S101、S102以及S201，实时维持DC端的电压使P₁/P₂在阈值范围内，或者调节RF端的电压使P₁/P₂在阈值范围内。

9.根据权利要求6所述的实时维稳方法，其特征在于，步骤S1以及S2包括，

S11当IM的RF端不加载电压时，控制所述参考激光器发光，设置IM的DC端电压的步进，找出调制参考光的平均光功率极大值P₀以及P₀对应的DC端电压V_DC，将DC端电压设置为V_DC ；

S12当IM的RF端加载电压时，控制所述参考激光器不发光；

S13对DC端的电压进行微扰，依次测量所述调制参考光的平均光功率值P_n，直至测量的P_n中可找出极大值P_m，将P_m储存到P₀中、将P_m对应的电压V_m储存到V_DC中，其中所述步进电压为相同步进的电压，0<m<n，m、n均为正整数；

S14将DC端电压值调为步骤S13测量的V_DC；

S15按照步骤S13的方法，继续对DC端的电压进行微扰，直至再次测量的P_n中可找出极大值P_m，将P_m储存到P₀中、将P_m对应的电压V_m储存到V_DC中，再次将DC端电压值调为V_DC，如此重复该步骤，实时维持DC端的电压为输出平均光功率极大值的电压V_DC。

10.根据权利要求9所述的实时维稳方法，其特征在于，所述对DC端的电压进行微扰包括：

当第一次微扰是在当前DC端的电压的基础上加上步进电压时，第二次微扰在第一次微扰的电压的基础上再加上步进电压，若P₁>P₂，则第三次以后的微扰在第一次微扰的基础上依次减去步进电压，若P₁<P₂，则第三次以后的微扰在第二次微扰的基础上依次加上步进电压。

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