CN111796468B - Iq相位调制器的闭环偏压控制 - Google Patents

Abstract

一种电光装置可以包括马赫曾德尔调制器(MZM)和一个或多个部件。一个或多个部件可以将具有抖动的DC偏压施加到MZM的第一分支和第二分支以及第一分支的臂，且可以确定第一返回信号的二次谐波。一个或多个部件可以将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支以及第一分支的臂，并确定第二返回信号的二次谐波。相移抖动可以与抖动异相，且其频率与抖动的频率匹配。一个或多个部件可以确定MZM的第二分支的臂是否以零位操作，且可以选择性地调节施加到第二分支的臂的DC偏压。

Description

IQ相位调制器的闭环偏压控制

技术领域

本公开总体上涉及同相(I)和正交(Q)相位调制器(本文中称为IQ相位调制器)，更特别地，涉及闭环正交偏压控制技术，用于设置IQ相位调制器的分支之间的相位差，以使IQ相位调制器正交操作。

背景技术

电光装置(例如电光IQ相位调制器)可以用于在光通过IQ相位调制器时将由一组电信号表示的数据编码为光的相位和/或幅度。在典型的IQ相位调制器(例如，马赫曾德尔(MZ)调制器)中，光(例如，由诸如激光器的光源生成)在调制器的I分支和Q分支之间分裂，其中每个分支包括一系列的光波导，一组电极沿着这一系列的波导放置(例如，在上面、上方、附近和/或诸如此类)。为了实现IQ调制，使光在Q分支中的部分与光通过I分支的部分异相90度(°)(即，正交)。例如，相应的母DC偏压可以施加到布置在I分支和/或Q分支上的电极，以便引入相移，该相移使光在Q分支中的部分与光在I分支中的部分正交。

在IQ调制器中，光的部分在每个分支的臂之间进一步分裂(例如，I分支的左臂和右臂，Q分支的左臂和右臂)。为了在通过IQ相位调制器时对光中每个部分中的数据进行编码，第一电信号(例如，射频(RF)信号)差分地施加到左右I臂上的电极(本文称为I信号)，而第二电信号差分地施加到左右Q臂上的电极(本文称为Q信号)。I信号和Q信号表示要以光的相位和/或幅度编码的数据。将I信号和Q信号施加到相应的臂分别提供了对通过I和Q分支的光的调制。然后，光的经调制的部分在调制器中重新组合以形成经调制的输出光。这里，经调制的输出光的幅度和/或相位是施加I信号和Q信号的结果，因此，经调制的输出光携载数据。

发明内容

根据一些可能的实施方式，电光装置可以包括马赫曾德尔调制器(MZM)以及一个或多个部件，所述一个或多个部件用以：将具有抖动的子DC偏压施加到MZM的第一分支的臂和MZM的第二分支的臂；确定与将具有抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和第二分支的臂相关联的第一返回信号的二次谐波；将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂或第二分支的臂，其中相移抖动可以与抖动异相；确定与将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和第二分支的臂相关联的第二返回信号的二次谐波；基于第一返回信号的二次谐波和第二返回信号的二次谐波，确定第一分支和第二分支是否正交操作；以及基于第一分支和第二分支是否正交操作，选择性地调节施加到第一分支和第二分支的母DC偏压。

根据一些可能的实施方式，电光IQ相位调制器可以包括马赫曾德尔调制器(MZM)；以及控制器，用以：确定将具有抖动的子DC偏压施加到MZM的第一分支的臂和MZM的第二分支的臂而产生的第一返回信号的二次谐波；确定将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和第二分支的臂而产生的第二返回信号的二次谐波，其中相移抖动可以与抖动异相；基于第一返回信号的二次谐波和第二返回信号的二次谐波，确定第一分支和第二分支是否正交操作；以及基于第一分支和第二分支是否正交操作，选择性地调节施加到第一分支和第二分支的母DC偏压。

根据一些可能的实施方式，方法可以包括通过控制器将具有抖动的子DC偏压施加到马赫曾德尔调制器(MZM)的第一分支的臂和MZM的第二分支的臂；由控制器确定与将具有抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和第二分支的臂相关联的第一返回信号的二次谐波；由控制器将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂或第二分支的臂，其中相移抖动可以与抖动异相；有控制器确定与将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和第二分支的臂相关联的第二返回信号的二次谐波；由控制器基于第一返回信号的二次谐波和第二返回信号的二次谐波确定第一分支和第二分支是否正交操作；以及由控制器基于第一分支和第二分支是否正交操作，选择性地调节施加到第一分支和第二分支的母DC偏压。

根据一些实施方式，电光装置可以包括马赫曾德尔调制器(MZM)和一个或多个部件，用以：将具有抖动的DC偏压施加到MZM的第一分支和第二分支以及MZM的第一分支；确定与将具有抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支以及第一分支的臂相关联的第一返回信号的二次谐波；将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支或施加到第一分支的臂，相移抖动与抖动异相，且相移抖动的频率与抖动的频率匹配；确定与将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支或施加到第一分支的臂相关联的第二返回信号的二次谐波；基于第一返回信号的二次谐波和第二返回信号的二次谐波，确定MZM的第二分支的臂是否以零位操作；以及基于第二分支的臂是否以零位操作，选择性地调节施加到第二分支的臂的DC偏压。

根据一些实施方式，电光IQ相位调制器可以包括MZM和控制器，该控制器用于确定将具有抖动的DC偏压施加到MZM的第一分支和第二分支以及MZM的第一分支的臂而产生的第一返回信号的二次谐波；确定将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支以及第一分支的臂而产生的第二返回信号的二次谐波，相移抖动与抖动异相，且相移抖动的频率与抖动的频率匹配；基于第一返回信号的二次谐波和第二返回信号的二次谐波，确定MZM的第二分支的臂是否以零位操作；以及基于第二分支的臂是否以零位操作，选择性地调节施加到第二分支的臂的DC偏压。

根据一些可能的实施方式，方法可以包括通过控制器将具有抖动的DC偏压施加到MZM的第一分支和第二分支以及MZM的第一分支的臂；由控制器确定与将具有抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支以及第一分支的臂相关联的第一返回信号的二次谐波；由控制器将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支或施加到第一分支的臂，相移抖动与抖动异相，且相移抖动的频率与抖动的频率匹配；由控制器确定与将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支或施加到第一分支的臂相关联的第二返回信号的二次谐波；由控制器基于第一返回信号的二次谐波和第二返回信号的二次谐波，确定MZM的第二分支的臂是否以零位操作；以及由控制器基于第二分支的臂是否以零位操作，选择性地调节施加到第二分支的臂的DC偏压。

附图说明

图1A和1B是示例环境的示图，在其中可以实现本文所述的闭环正交偏压控制技术；

图2是使用闭环偏压正交控制技术以确保IQ相位调制器的正交操作的示例过程的流程图；

图3是与调节母DC偏压以确保IQ相位调制器的正交操作的示例曲线图的示图；以及

图4A-4C是与结合图2所述的示例过程相关联的示例实施方式的示图。

图5是使用闭环零位偏压控制技术以确保Q相位调制器的分支的臂以零位操作的示例过程的流程图；

图6是与调节DC偏压以确保IQ相位调制器的分支的臂以零位操作相关联的示例曲线图的示图；以及

图7A-7C是与结合图5所述的示例过程相关联的示例实施方式的示图。

具体实施方式

对示例实施方式的以下详细描述参考了附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。下面描述的实施方式仅仅是示例，并不旨在将实施方式限制到所公开的确切形式。相反，选择这些实施方式进行描述以使本领域的普通技术人员能够实践这些实施方式。

如上文所述，电光IQ相位调制器可以用于将数据编码成通过IQ相位调制器的光的相位和/或幅度。为了保持和/或减少针对给定编码方案(例如，正交相移键控(QPSK)、正交幅度调制(QAM)、16QAM、64QAM、和/或诸如此类)的与被调制数据相关联的错误，光的穿过I分支的部分与光的穿过Q分支的部分的相位差应当保持为尽可能接近90°(例如，因为较大或较小的相位差可能导致数据编码/解码错误)。该90°相位差称为正交操作点，或“正交点”。另外，对于多个编码方案，I分支和Q分支臂中的每一个的臂应当保持为尽可能接近180°异相。180°相位差称为零位操作点。

然而，在IQ相位调制器的寿命操作中，IQ相位调制器的行为可能例如由于以下原因变化：IQ相位调制器的部件老化，IQ相位调制器周围的温度条件变化，和/或诸如此类。这种变化的行为会导致I和Q分支之间的相位差偏离正交点，这会导致例如数据编码/解码错误。这种变化的行为还会导致给定分支(即，I分支或Q分支)的臂之间的相位差偏离零位操作点，这会类似地导致数据编码/解码错误。

本文描述的一些实施方式提供了一种闭环正交偏压控制技术，用于监视和/或控制IQ相位调制器的操作，以使IQ相位调制器在正交点操作，即使存在与IQ相位调制器相关联的行为变化和/或制造公差。如以下进一步详细描述，闭环正交偏压控制技术基于将具有抖动的子DC偏压施加到IQ相位调制器的I和Q分支的臂，来监视和/或控制IQ相位调制器的操作。如下所述，使用闭环正交偏压控制技术，可以确保IQ相位调制器正交操作，而不会影响或延迟由IQ调制器编码的数据。

本文描述的一些实施方式提供了一种闭环零位偏压控制技术，用于监视和/或控制IQ相位调制器的操作，以使IQ相位调制器的给定分支的臂在零位操作点操作，即使存在与IQ相位调制器相关联的行为变化和/或制造公差。例如，如下面进一步详细描述的，闭环零位偏压控制技术基于将具有抖动的DC偏压施加到IQ相位调制器的第一分支和第二分支以及IQ相位调制器的第二分支的臂，来监视和/或控制IQ相位调制器的第一分支的臂的操作。如下文所述，使用闭环零位偏压控制技术，可以确保IQ相位调制器的第一分支的臂的操作，而不会影响或延迟由IQ调制器编码的数据。

图1A和1B是示例环境100的示图，在该示例环境中可以实现本文所述的闭环偏压控制技术。如图1A所示，示例环境100可以包括马赫曾德尔调制器105(本文称为MZM 105)、控制器150和光源160。

MZM 105包括IQ相位调制器，用于基于代表数据流量的电信号调制光(例如，使得将数据编码在经调制的光中)。在一些实施方式中，MZM 105包括一系列的光波导(例如，以半导体材料形成)，其形成I分支和Q分支。下面结合图1B描述关于MZM 105的部件(例如，光波导、电极、光电二极管和/或诸如此类)的布置的其他细节。

在一些实施方式中，MZM 105可以包括平面部分，该平面部分由随施加到MZM 105的电压的变化而改变吸收特性(例如，随电压增加而增加吸收)和/或呈现非线性行为的材料形成。例如，MZM 105可以包括由磷化铟(InP)形成的平面部分。由于非线性在MZM 105的分支之间均等地共享，因此可以针对此类材料实现本文描述的闭环偏压控制技术。附加地或替代地，MZM 105可以由铌酸锂(LiNBO₃)、硅(Si)和/或其他类型的光学材料形成。如图1A所示，MZM 105可以联接到光源160(例如，以便接收光来由MZM 105调制)，且可以电连接到控制器150(例如，以便发送和接收电信号，该电信号与编码数据、控制和/或监测MZM 105的操作，和/或诸如此类相关联)。

尤其地，本文所述的闭环偏压控制技术可以针对这样的MZM 105实现，该MZM 105包括响应于电压变化而改变吸收和/或呈现非线性行为的材料(例如，InP)，而用于确保MZM的正交点和/或零位操作点操作的其他技术不能针对这些材料实现(例如，由于这些材料的非线性和吸收特性)。然而，本文所述的闭环偏压控制技术也可以针对这样的MZM 105实现，该MZM105包括呈现基本线性行为并且不具有随电压增加而增加吸收的复杂性的材料(例如，LiNBO₃)。

图1B是MZM 105的示例部件的示图。如图1B所示，MZM 105可以包括一系列的光波导(例如，由MZM 105的虚线边缘内的实线表示)其在MZM 105中形成I分支和Q分支、一组母DC电极110(例如，电极110-I和110-Q)、一组子DC电极115(例如，电极115-I_L、115-I_R、115-Q_L和115-Q_R)、一组RF电极120(例如，电极120-I_L、120-I_R、120-Q_L和120-Q_R)，以及光电二极管125。

如图1B所示，从MZM 105的输入侧开始(例如，图1B的左侧)，输入光波导(例如，经由其从光源160接收输入光)分裂以形成I母(I_P)分支和Q母(Q_P)分支。如进一步所示，I_P分支分裂以形成左I(I_L)臂和右I(I_R)臂。类似地，Q_P分支分裂以形成左Q(Q_L)臂和右Q(Q_R)臂。如图所示，在RF电极120之后，I和Q分支的臂重新组合，使得输出光经由光波导(例如，在MZM 105的右侧)提供。如本文所述，通过MZM 105的光(例如，在图1B中从左到右)可以被调制以携载由控制器150提供的电信号表示的数据，同时确保MZM 105在正交点操作。

母DC电极110包括沿着MZM 105的母分支布置的电极(例如，在其上、上方、附近和/或诸如此类)。例如，如图1B所示，电极110-I沿着MZM105的I_P分支布置，且电极110-Q沿着MZM 105的Q_P分支布置。在一些实施方式中，施加在电极110-Q和/或110-I(例如，通过控制器150经由相应的独立电连接)的母DC偏压(例如，稳态电压或电流)可以使输入光的通过MZM 105的Q分支的部分相对于光的通过MZM 105的I分支的部分相移90°。在一些实施方式中，施加在电极110-I和110-Q的母DC偏压可以由控制器150施加、控制、保持、调节和/或诸如此类，以确保I分支和Q分支在正交点操作，如下文进一步详细描述的。在一些实施方式中，电极110-I和110-Q可由控制器150独立控制。在一些实施方式中，施加在电极110-I和/或110-Q的具有抖动的母DC偏压(例如，通过控制器150经由相应的独立的电连接)将分别将抖动引入通过I_P分支和I_Q分支的光。在一些实施方式中，如下文所述，施加具有抖动的不同组DC偏压可以允许控制器150确定MZM 105的给定分支的臂是否在零位操作点操作，如下文所述。

子DC电极115包括与将具有抖动的子DC偏压施加到MZM 105的子分支的电极。在一些实施方式中，子DC电极115沿着MZM 105的子分支布置。例如，如图1B所示，电极115-I_L沿着MZM 105的I_L臂布置，电极115-I_R沿着MZM 105的I_R臂布置，电极115-Q_L沿着MZM 105的Q_L臂布置，电极115-Q_R沿着MZM 105的Q_R臂布置。在一些实施方式中，施加在电极115-I_L、115-I_R、115-Q_L和/或115-Q_R的具有抖动的子DC偏压(例如，通过控制器150经由相应的独立的电连接)分别将抖动引入通过I_L臂、I_R臂、Q_L和/或Q_R臂的光。在一些实施方式中，如下文所述，施加具有抖动的不同组的子DC偏压可以允许控制器150确定MZM 105是否在正交点操作。在一些实施方式中，电极115-I_L、115-I_R、115-Q_L和115-Q_R可由控制器150独立地控制。在一些实施方式中，施加在给定分支的臂的电极的子DC偏压可以使输入光的通过MZM 105的给定分支的臂的部分相对于彼此相移180°。例如，施加在115-I_L和115-I_R的DC偏压(例如，通过控制器150经由相应的独立的电连接)可以使输入光的通过I_L臂的部分和输入光的通过I_R臂的部分相对于彼此相移180°。类似地，例如，施加在115-Q和115-Q_R的DC偏压(例如，通过控制器150经由相应的独立的电连接)可以使光的通过Q_L臂的部分和输入光的通过Q_R臂的部分相对于彼此相移180°。

在一些实施方式中，施加在电极115-I_L和115-I_R的DC偏压和/或施加在电极115-Q_L和115-Q_R的DC偏压可以由控制器150施加、控制、保持、调节和/或诸如此类，以便确保I分支的臂和Q分支的臂分别在零位操作，如下文进一步详细描述的。

RF电极120包括与将RF信号(例如，表示数据的电压信号)施加到MZM 105的子分支相关联的电极。在一些实施方式中，RF电极120沿着MZM 105的子分支布置。例如，如图1B所示，电极120-I_L布置在MZM 105的I_L臂上，电极120-I_R布置在MZM 105的I_R臂上，电极120-Q_L布置在MZM105的Q_L臂上，且电极120-Q_R布置在MZM 105的Q_R臂上。在一些实施方式中，通过控制器150差分地施加到电极120-I_L和120-I_R的第一RF信号(例如，I信号)和通过控制器150差分地施加到电极120-Q_L和120-Q_R的第二RF信号(例如，Q信号)使得由第一RF信号和第二RF信号表示的数据编码在通过由MZM 105提供的通过的光中。

光电二极管125包括将在光电二极管125处接收的光转换成返回信号(例如，与光的特性相对应的电信号)的部件。如图1B所示，光电二极管125可以布置在MZM 105上，使得光电二极管125接收输出光的一部分，以由MZM 105输出。在一些实施方式中，光电二极管125配置为向控制器150(例如，经由电连接)提供与在光电二极管125处接收到的输出光的特性(例如强度)相对应的返回信号。在一些实施方式中，光电二极管125能够区分抖动信号和RF信号(例如，通过锁定在相对较低的抖动频率，RF信号可以被平均掉)。如下文进一步详细描述的，由光电二极管125提供的返回信号可以允许控制器150确定MZM 105是否在正交点操作。如下文进一步详细描述的，由光电二极管125提供的返回信号可以允许控制器150确定MZM 105的给定的分支的臂是否在零位操作。在一些实施方式中，光电二极管125可以是交流耦合的光电二极管。

返回图1A，控制器150包括与监视和/或控制MZM 105的操作相关的部件。例如，控制器150可以包括微控制器、集成电路、处理器、片上系统和/或诸如此类。在一些实施方式中，控制器150能够向MZM 105提供(例如，经由MZM 105的电极)一组电信号，其中该组电信号可以包括与监视和/或控制MZM 105的操作相关联的一个或多个电信号(例如，母DC偏压、子DC偏压、具有抖动的子DC偏压)、表示要编码在通过MZM 105中的光的一个或多个电信号(例如，RF信号)和/或诸如此类。在一些实施方式中，如下文进一步详细描述的，控制器150能够基于由MZM 105提供的电信号确定MZM 105是否在正交点操作，且基于该确定，调节施加到MZM 105的电极的一组电信号，以便使MZM 105在正交点操作。在一些实施方式中，如下文进一步详细描述的，控制器150能够基于由MZM 105提供的电信号确定MZM 105的给定分支的臂是否在零位操作点操作，且基于该确定，调节施加到MZM 105的电极的一组电信号，以便使MZM 105的给定分支的臂在零位操作点操作。

光源160包括提供要由MZM 105调制以便携载数据的光的部件。例如，光源160可以包括提供光束的连续波激光源，其中光源160光学耦合到MZM105的输入光波导，使得该光束在MZM 105的输入光波导处被接收。

作为示例，提供了图1A和1B中所示的部件的数量和布置。实际上，与图1A和1B所示的部件相比，可以存在其他部件、更少的部件、不同的部件、不同地布置的部件或不同连接的部件。此外，图1A和1B中的两个或更多个部件可以在单个部件中实现，或者图1A和1B中所示的单个部件可以实现为多个分布式部件。附加地或替代地，图1A和/或1B的一组部件(例如，一个或多个部件)可以执行一个或多个功能，这些功能被描述为由图1A和/或1B的另一组部件执行。

图2是使用闭环偏压正交控制技术以确保IQ相位调制器的正交操作的示例过程200的流程图。在一些实施方式中，控制器150可以执行图2的一个或多个过程框。在一些实施方式中，图2的一个或多个过程框可以由与控制器150分开或包括控制器150的另一部件或一组部件执行，例如由MZM105的一个或多个部件执行。

如图2所示，过程200可以包括：将具有抖动的子DC偏压施加到MZ调制器的第一分支的臂和MZ调制器的第二分支的臂(框205)。例如，控制器150可以将具有抖动的子DC偏压施加至MZM 105的第一分支的臂和MZM 105的第二分支的臂。

在一些实施方式中，具有抖动的子DC偏压包括具有正弦形抖动信号的DC偏压，该正弦形抖动信号的频率和幅度与用于编码通过MZM 105的光的RF信号相比相对较低。例如，抖动信号的频率和/或幅度可以小于RF信号(例如，幅度小一个或多个数量级)。作为特定示例，如果RF信号(例如，由控制器150施加到MZM 105的RF电极120)的频率在千兆赫(GHz)范围内(例如，32GHz)且幅度为约5.0伏(V)以上，则抖动信号的频率可以在千赫兹(kHz)范围内(例如，8kHz)或兆赫兹(MHz)范围内，且幅度可以为约0.1V。在一些实施方式中，使用频率和幅度比RF信号相对低的抖动信号允许光电二极管125将抖动信号与RF信号区分开(例如，通过锁定到相对较低的抖动频率，RF信号可以由光电二极管125平均掉)。在一些实施方式中，使用频率和幅度比RF信号相对低的抖动信号可以防止抖动信号将错误引入到MZM 105的输出光中。换句话说，可以选择抖动信号的频率和幅度，以使得MZM 105的操作不受抖动的影响。

在一些实施方式中，控制器150可以将具有抖动的子DC偏压施加到MZM 105的第一分支的臂和MZM 105的第二分支的臂。例如，控制器150可以分开地将具有抖动的子DC偏压的匹配差分对施加到第一分支和第二分支的臂。作为特定示例，控制器150可以将正弦波信号的差分对施加到MZM105的I分支的电极115-I_L和115-I_R，且可以(例如，连续地)施加正弦波的匹配差分对到MZM 105的Q分支的电极115-Q_L和115-Q_R。

在一些实施方式中，控制器150可以将具有抖动的子DC偏压施加到第一分支和第二分支的臂，同时施加与MZM 105的操作相关联的其他电信号。例如，控制器150可以同时将具有抖动的子DC偏压和与使I分支和Q分支正交操作相关联的母DC偏压施加到电极110-I和/或110-Q。作为另一示例，控制器150可以同时将具有抖动的子DC偏压和与编码通过MZM105的光中的数据相关联的RF信号施加到120-I_L、120-I_R、120-Q_L和/或120-Q_R。换言之，控制器150可以在MZM 105的操作期间将具有抖动的子DC偏压施加到电极115-I_L、115-I_R、115-Q_L和/或115-Q_R，而无需延迟、停止或以其他方式影响MZM 105对数据的编码。

如图2进一步所示，过程200可以包括确定与将具有抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和第二分支的臂相关联的第一返回信号的二次谐波(框210)。例如，控制器150可以确定与将具有抖动的子DC偏压施加到MZM 105的第一分支的臂和MZM 105的第二分支的臂相关联的返回信号的二次谐波。

在一些实施方式中，控制器150可以确定由光电二极管125提供的返回信号(例如，对应于输出光的特性的电信号)的二次谐波。例如，如上所述，通过在MZM 105的输出波导(例如，图1B中的MZM 105的最右边的波导)处的光的重新组合而形成输出光。输出光的一部分可以被光电二极管125接收，并且光电二极管125可以向控制器150(例如，经由电连接)提供返回信号，该返回信号对应于在光电二极管125处接收到的输出光的强度。这里，控制器150可以通过以下方式确定返回信号的二次谐波：例如，将返回信号逐点乘以所施加频率的两倍的余弦以求和，其结果就是以任意单位的返回信号的二次谐波。

在一些实施方式中，控制器150可以存储与二次谐波相关联的信息，使得控制器150可以将该二次谐波与另一二次谐波进行比较，以便确定MZM105的I分支和Q分支是否正交操作，如下文所述。

如图2进一步所示，过程200可以包括将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和/或第二分支的臂(框215)。例如，控制器150可以将具有相移抖动的子DC偏压施加到MZM 105的第一分支的臂和/或MZM 105的第二分支的臂。

在一些实施方式中，控制器150可以基于将具有抖动的子DC偏压施加到第一分支和第二分支的臂(例如，在此之后)和/或在以上述方式确定返回信号的二次谐波之后，将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和/或第二分支的臂。例如，控制器150可以在第一时间步骤处确定返回信号的二次谐波，然后将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和/或第二分支的臂(例如，在下一时间步骤)。

在一些实施方式中，具有相移抖动的子DC偏压包括与上文结合框205所述的抖动信号异相特定量的抖动信号。例如，相移抖动信号可以与上述抖动信号异相约180°，或0°和360°之间的角度。相移抖动信号的其他特性(例如，频率、幅度和/或诸如此类)可以与上述抖动信号的特性相匹配。

在一些实施方式中，控制器150可以将具有相移抖动的子DC偏压施加到MZM 105的一个分支的臂，且可以将具有抖动的子DC偏压(没有相移)施加到MZM 105的另一分支的臂。例如，控制器150可以将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的I分支的电极115-I_L和115-I_R(即，上文结合框205所述的具有抖动的子DC偏压)，且可以(例如，同时)，将正弦波信号的相移差分对(例如，具有与施加到电极115-I_L和115-I_R的抖动信号异相比如180°的特定量的相移抖动信号)到MZM 105的Q分支的电极115-Q_L和115-Q_R。

作为另一示例，控制器150可以将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的I分支的电极115-Q_L和115-Q_R(即，上文结合框205所述的具有抖动的子DC偏压)，且可以(例如，同时)将正弦波信号的相移差分对(例如，具有与施加到电极115-Q_L和115-Q_R的抖动信号异相比如180°的特定量的相移抖动信号)施加到MZM 105的I分支的电极115-I_L和115-I_R。换言之，在一些实施方式中，控制器150可以将具有抖动的子DC偏压(例如，具有与之前所述相同的抖动)施加到MZM 105的一个分支的臂，同时将具有相移抖动的子DC偏压施加到MZM 105的其他分支的臂。

附加地或替代地，控制器150可以将具有相移抖动的子DC偏压施加到MZM 105的两个分支的臂。例如，控制器150可以将正弦波信号的第一相移差分对施加到MZM 105的电极115-I_L和115-I_R(例如，包括抖动信号，其具有相对于上文结合框205所述的抖动信号的第一相移)，且可以(例如，同时)将正弦波信号的第二相移差分对施加到MZM 105的Q分支的电极115-Q_L和115-Q_R(例如，包括抖动信号，其具有相对于上文结合框205所述的抖动信号的第二相移)。换言之，在一些实施方式中，控制器150可以将具有相移抖动的子DC偏压施加到MZM105的两个分支的臂。在这种情况下，第一相移和第二相移之间的相对相位差应当近似等于特定相移，控制器150配置为基于该特定相移来操作。例如，如上所述，当控制器150进行操作所基于的特定相移为180°时，第一相移和第二相移之间的相对相位差应当近似等于180°。

在一些实施方式中，控制器150可以将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和/或第二分支的臂，同时施加与MZM 105的操作相关联的其他电信号。例如，控制器150可以同时将具有相移抖动的子DC偏压和与使I分支和Q分支正交操作相关联的母DC偏压施加到电极110-I和/或110-Q。作为另一示例，控制器150可以同时将具有相移抖动的子DC偏压和与编码通过MZM 105的光中的数据相关联的RF信号施加到120-I_L、120-I_R、120-Q_L和/或120-Q_R。换言之，控制器150可以在MZM 105的操作期间将具有相移抖动的子DC偏压施加到电极115-I_L、115-I_R、115-Q_L和/或115-Q_R，而无需延迟、停止或以其他方式影响MZM 105对数据的编码。

如图2进一步所示，过程200可以包括确定与将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和/或第二分支的臂相关联的第一返回信号的二次谐波(框220)。例如，控制器150可以确定与将具有相移抖动的子DC偏压施加到MZM 105的第一分支的臂和/或MZM 105的第二分支的臂相关联的返回信号的二次谐波。

在一些实施方式中，控制器150可以以与上文结合框210所述的方式类似的方式来确定由光电二极管125提供的返回信号的二次谐波。例如，控制器150可以通过以下方式确定与施加具有相移抖动的子DC偏压相关联的返回信号的二次谐波：将返回信号逐点乘以所施加频率的两倍的余弦以求和，这提供任意单位的返回信号的二次谐波。

在一些实施方式中，控制器150可以存储与二次谐波相关联的信息，使得控制器150可以将二次谐波与之前确定的二次谐波进行比较，以便确定MZM 105的I分支和Q分支是否正交操作，如下文所述。

如图2进一步所示，过程200可以包括基于二次谐波确定第一分支和第二分支是否正交操作(框225)。例如，控制器150可以基于二次谐波确定MZM 105的第一分支和MZM 105的第二分支是否正交操作。在一些实施方式中，控制器150可以基于以上述方式确定的二次谐波确定第一分支和第二分支是否正交操作。为了清楚的目的，基于与将具有抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和第二分支的臂相关联的返回信号确定的二次谐波在本文称为“二次谐波1”，而基于与将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支的臂和/或第二分支的臂的返回信号确定的二次谐波在本文称为“二次谐波2”。

在一些实施方式中，控制器150可以基于二次谐波1和二次谐波2确定MZM 105的第一分支和第二分支是否正交操作。例如，控制器150可以确定二次谐波1和二次谐波2之间的差(例如，从二次谐波1减去二次谐波2)。这里，如果二次谐波1和二次谐波2之间的差等于零，则控制器150可以确定第一分支和第二分支正交操作。相反，如果二次谐波1和二次谐波2之间的差不等于零(即不同于零，大于零，小于零)，则控制器150可以确定第一分支和第二分支不正交操作。

如图2进一步所示，过程200可以包括基于第一分支和第二分支是否正交操作来选择性地调节施加到第一分支和第二分支的母DC偏压(框230)。例如，控制器150可以基于MZM105的第一分支和MZM 105的第二分支是否正交操作，来选择性地调节施加到MZM 105的第一分支和MZM 105的第二分支的母DC偏压。

在一些实施方式中，如果控制器150确定MZM 105的第一分支和第二分支正交操作，则选择性地调节母DC偏压(例如，施加到电极110-I和/或110-Q的DC偏压)可以包括保持(即，不调节)已经施加到电极110-I和/或110-Q的母DC偏压。在这种情况下，由于第一分支和第二分支正交操作(即，由于不需要相位校正调节)，控制器150可以保持施加的母DC偏压。

在一些实施方式中，如果控制器150确定MZM 105的第一分支和第二分支不正交操作，则选择性地调节母DC偏压可以包括调节施加到电极110-I和110-Q的母DC偏压。例如，如果控制器150确定第一分支和第二分支不正交操作，则控制器150可以将施加到一个分支的DC偏压增加特定量，且可以将施加到另一分支的DC偏压减少特定量(即，相同的量)。增加母DC偏压的效果是加长引入相关分支中的光路长度(即，增加延迟)，而减少母DC偏压的效果是缩短相关分支中的光路长度(即，减少延迟)。以此方式，可以调节第一分支和第二分支之间的相位延迟，以使第一分支和第二分支正交操作。

在一些实施方式中，控制器150可以基于二次谐波1和二次谐波2之间的差来调节母DC偏压。例如，控制器150可以基于以下来调节母DC偏压：基于二次谐波1和二次谐波2之间的差是正值还是负值，且基于配置MZM105操作所基于的正交点(本文称为选定的正交点)所对应的斜率是正还是负。

在一些实施方式中，作为与MZM 105相关联的校准过程的结果，控制器150可以存储或访问标识了的斜率(其对应于选定的正交点)是正还是负的信息。这样的校准过程可包括，例如，通过母DC偏压的一组可能值坡升，并绘制产生的二次谐波的差，从而产生正弦波。图3示出了这样的曲线图的示例。参考图3作为示例，每个零(例如，点305、点310和其他未示出的)对应于正交点，可以选择其中任一个作为选定的正交点。这里，基于正弦波，可以容易地将与选定的正交点相对应的斜率标识为正或负。例如，在图3中，点305处的斜率为负，点310处的斜率为正。在此，控制器150可以存储标识了斜率(对应于选定的正交点)为正值或负值的信息(例如，如果选择点305，则控制器150可以存储值-1，或者如果选择点310，则可以存储值1)。

在一些实施方式中，控制器150可以基于相对于选定的正交点的二次谐波1和二次谐波2之间的差来调节母DC偏压。例如，参考图3，如果对应于二次谐波1和二次谐波2之间的差的点为正值(例如，图3中的点315)且点305为选定的正交点(例如，具有负斜率的正交点)，则控制器150可以通过增加母DC偏压之间的差(例如，在图3的水平轴上向右移动)来调节母DC偏压，以便使MZM 105更接近于在选定的正交点操作。然而，如果对应于二次谐波1和二次谐波2之间的差的点为负值(例如，图3中的点320)且点305为选定的正交点，则控制器150可以通过减少母DC偏压之间的差(例如，在图3的水平轴上向左移动)来调节母DC偏压，以便使MZM 105更接近于在选定的正交点操作。

作为另一示例，再次参考图3，如果对应于二次谐波1和二次谐波2之间的差的点为正值(例如，图3中的点325)且点310为选定的正交点(例如，具有正斜率的正交点)，则控制器150可以通过减少母DC偏压之间的差来调节母DC偏压，以便使MZM 105更接近于在选定的正交点操作。然而，如果对应于二次谐波1和二次谐波2之间的差的点为负值(例如，图3中的点330)且点310为选定的正交点，则控制器150可以通过增加母DC偏压之间的差来调节母DC偏压，以便使MZM 105更接近于在选定的正交点操作。如上所述，图3仅出于说明目的提供示例，其他示例也是可能的。

在一些实施方式中，控制器150可以增量地调节母DC偏压。例如，控制器150将施加到一个分支的母DC偏压增加默认量，且可以将施加到另一分支的母DC偏压减少默认量。这些调节的效果可以是使分支更接近于在正交点操作，且附加的增量调节可以在过程200的后续迭代中进行。在一些实施方式中，控制器150可以使用预定义的步长来调节母DC偏压，该步长与二次谐波1和二次谐波2之间的差和/或诸如此类成比例。在一些实施方式中，控制器150可以实现比例、积分、微分(PID)回路，以调节母DC偏压。

附加地或替代地，控制器150可以以使第一分支和第二分支正交操作的量调节母DC偏压。例如，控制器150可以基于二次谐波1和二次谐波2之间的差来确定调节母DC偏压的量，调节母DC的偏压量应使第一分支和第二分支在正交点操作，并可以相应地调节母DC偏压。可以在过程200的后续迭代中进行附加的调节。

在一些实施方式中，控制器150可以重复过程200(例如，每秒多次、每分钟多次、在一定时间段内多次等)，以监视和/或控制MZM 105，从而使MZM 105的第一分支和第二分支正交操作。

尽管图2示出了过程200的示例框，但是在一些实施方式中，过程200可以包括附加的框，更少的框，不同的框，或者与图2中描绘的框不同地布置的框。附加地或替代地，过程200的两个或更多框可以并行执行。

图4A-4C是与示例过程200相关联的示例实施方式400的示图。为了示例实施方式400的目的，MZM 105从光源160(未示出)接收输入光，且控制器150配置为将母DC偏压施加(例如，经由相应的电连接，未在示例实施方式400中示出)到电机110-I和110-Q以使MZM105正交操作，并将RF信号(例如，具有32GHz的频率和1.0V的幅度)施加到电极120-I_L、120-I_R、120-Q_L和120-Q_R，以编码通过MZM 105的光中的数据。

如图4A所示，并通过附图标记405和410，控制器150可以将具有抖动的子DC偏压施加到I分支的臂和Q分支的臂。在一个示例中，子DC偏压的频率和/或幅度可以与上述母DC偏压类似，而抖动可以具有8kHz的频率和0.1V的幅度。例如，控制器150可以将正弦波信号的差分对施加到MZM105的I分支的电极115-I_L和115-I_R，且可以(例如，连续地)施加正弦波的匹配差分对到MZM 105的Q分支的电极115-Q_L和115-Q_R。

如附图标记415所示，在每个分支中的光被调制(例如，基于施加到电极120-I_L、120-I_R、120-Q_L和120-Q_R的RF信号)并重新组合以形成经调制的输出光之后，光电二极管125可以接收输出光的一部分并提供返回信号(其对应于输出光的强度)给控制器150(例如，经由图4A中未示出的电连接)。

如附图标记420所示，当接收返回信号时，控制器150可以确定返回信号的二次谐波。在示例实施方式400中，与将具有抖动的子DC偏压施加到I分支的臂和Q分支的臂相关联的二次谐波称为二次谐波A。

如图4B通过附图标记425所示，在将具有抖动的子DC偏压施加到I分支的臂和Q分支的臂之后，控制器150可以将相同的具有抖动的子DC偏压(即，如之前施加的相同的抖动)施加到I分支的臂(例如，以上述方式)。

然而，如附图标记430所示，控制器150可以将具有相移抖动的子DC偏压施加到Q分支的臂。例如，控制器150可以将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的Q分支的电极115-Q_L和115-Q_R。这里，相移抖动信号可以与抖动信号相移特定量，例如约180°，但与抖动信号相同。

如附图标记435所示，在每个分支中的光被调制(例如，基于施加到电极120-I_L、120-I_R、120-Q_L和120-Q_R的RF信号)并重新组合以形成经调制的输出光之后，光电二极管125可以接收输出光的一部分并提供返回信号(其对应于输出光的强度)给控制器150(例如，经由图4B中未示出的电连接)。

如附图标记440所示，当接收返回信号时，控制器150可以确定返回信号的二次谐波。在示例实施方式400中，与将具有抖动的子DC偏压施加到I分支的臂和将具有相移抖动的子DC偏压施加到Q分支的臂相关联的二次谐波在本文称为二次谐波B。

如图4C所示，且通过附图标记445，控制器150可以确定二次谐波A和二次谐波B之间的差不等于零，基于该确定，可以确定MZM 105的I分支和Q分支不在正交点操作。

如附图标记450所示，基于确定I分支和Q分支不在正交点操作，控制器150可以调节母DC偏压(例如，施加到电极115-I_L和115-I_R)，以使I分支和Q分支在正交点操作。

如上所述，图4A-4C仅作为示例提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图4A-4C描述的示例不同。

本文描述的一些实施方式提供了一种闭环正交偏压控制技术，用于监视和/或控制IQ相位调制器的操作，以使IQ相位调制器在正交点操作，即使存在与IQ相位调制器相关联的行为变化和/或制造公差。闭环正交偏压控制技术基于将具有抖动的子DC偏压施加到IQ相位调制器的I和Q分支的臂，来监视和/或控制IQ相位调制器的操作，且不会影响或延迟由IQ相位调制器编码的数据。

图5是使用闭环零位偏压控制技术以确保Q相位调制器的分支的臂以零位操作的示例过程500的流程图。在一些实施方式中，控制器150可以执行图5的一个或多个过程框。在一些实施方式中，图5的一个或多个过程框可以由与控制器150分开或包括控制器150的另一部件或一组部件执行，例如由MZM 105的一个或多个部件执行。

如图5所示，过程500可以包括将具有抖动的DC偏压施加到MZM调制器的第一分支和第二分支以及MZ调制器的第一分支的臂(框505)。例如，控制器150可以将具有抖动的DC偏压施加到MZM 105的第一分支和第二分支以及MZM 105的第一分支的臂。

在一些实施方式中，具有抖动的DC偏压包括具有正弦形抖动信号的DC偏压，该正弦形抖动信号的频率和幅度与用于编码通过MZM 105的光的RF信号相比相对较低。例如，抖动信号的频率和/或幅度可以小于RF信号(例如，幅度小一个或多个数量级)。作为特定示例，如果RF信号(例如，由控制器150施加到MZM 105的RF电极120)的频率在千兆赫(GHz)范围内(例如，32GHz)且幅度为约5.0伏(V)以上，则抖动信号的频率可以在千赫兹(kHz)范围内(例如，8kHz)或兆赫兹(MHz)范围内，且幅度可以为约0.1V。在一些实施方式中，使用频率和幅度比RF信号相对低的抖动信号允许光电二极管125将抖动信号与RF信号区分开(例如，通过锁定到相对较低的抖动频率，RF信号可以由光电二极管125平均掉)。在一些实施方式中，使用频率和幅度比RF信号相对低的抖动信号可以防止抖动信号将错误引入到MZM 105的输出光中。换句话说，可以选择抖动信号的频率和幅度，以使得通过MZM 105的操作而编码的数据不受抖动的影响。

在一些实施方式中，控制器150可以将具有抖动的DC偏压施加到MZM105的第一分支和第二分支以及MZM 105的第一分支的臂。例如，控制器150可以分开地将具有抖动的差分DC偏压的匹配对施加到第一分支和第二分支以及第一分支的臂。作为特定示例，控制器150可以分别将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的I分支和Q分支的电极110-I和110-Q，且可以(例如，连续地)分别施加正弦波的匹配差分对到MZM 105的I_L和I_R臂的电极115-I_L和115-I_R。作为另一特定示例，控制器150可以分别将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的I分支和Q分支的电极110-I和110-Q，且可以(例如，连续地)分别施加正弦波的匹配差分对到MZM 105的Q_L和Q_R臂的电极115-Q_L和115-Q_R。

在一些实施方式中，控制器150可以将具有抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支以及第一分支的臂，同时施加与MZM 105的操作相关联的其他电信号。例如，控制器150可以将具有抖动的DC偏压施加到I分支和Q分支以及I分支的臂，同时将在电极115-Q_L和/或115-Q_R处施加与使Q分支的臂在零位操作相关联的DC偏压。作为另一示例，控制器150可以将具有抖动的DC偏压施加到I分支和Q分支以及I分支的臂，同时在电极120-I_L、120-I_R、120-Q_L和/或120-Q_R处施加与在通过MZM 105的光中编码数据相关联的RF信号。换言之，控制器150可以在MZM 105的操作期间将具有抖动的DC偏压施加到电极110-I、110-Q、115-I_L、115-I_R、115-Q_L和/或115-Q_R，而无需延迟、停止或以其他方式影响MZM 105对数据的编码。

如图5进一步所示，过程500可以包括确定与将具有抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支以及第一分支的臂相关联的第一返回信号的二次谐波(框510)。例如，控制器150可以确定与将具有抖动的DC偏压施加到MZM 105的第一分支和第二分支以及MZM 105的第一分支的臂相关联的返回信号的二次谐波。

在一些实施方式中，控制器150可以确定由光电二极管125提供的返回信号(例如，对应于输出光的特性的电信号)的二次谐波。例如，如上所述，通过在MZM 105的输出波导(例如，图1B中的MZM 105的最右边的波导)处的光的重新组合而形成输出光。输出光的一部分可以被光电二极管125接收，并且光电二极管125可以向控制器150(例如，经由电连接)提供返回信号，该返回信号对应于在光电二极管125处接收到的输出光的强度。这里，控制器150可以通过以下方式确定返回信号的二次谐波：例如，将返回信号逐点乘以所施加频率的两倍的余弦以求和，其结果就是以任意单位的返回信号的二次谐波。

在一些实施方式中，控制器150可以存储与二次谐波相关联的信息，使得控制器150可以将二次谐波与另一二次谐波进行比较，以便确定MZM 105的给定分支(例如，I分支和Q分支)是否在零位操作点操作，如下文所述。

如图5进一步所示，过程500可以包括将具有相移抖动的子DC偏压施加到第一分支和第二分支和/或第一分支的臂(框515)。例如，控制器150可以将具有相移抖动的DC偏压施加到MZM 105的第一分支和第二分支和/或MZM 105的第一分支的臂。

在一些实施方式中，控制器150可以基于将具有抖动的子DC偏压施加到第一分支和第二分支和/或第一分支的臂(例如，在此之后)和/或在以上述方式确定返回信号的二次谐波之后，将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支和第一分支的臂。例如，控制器150可以在第一时间步骤确定返回信号的二次谐波，然后将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支的臂和/或第一分支的臂(例如，在下一时间步骤)。

在一些实施方式中，具有相移抖动的DC偏压包括与上文结合框505所述的抖动信号异相特定量的抖动信号。例如，相移抖动信号可以与上述抖动信号异相约180°，或0°和360°之间的角度。相移抖动信号的其他特性(例如，频率、幅度和/或诸如此类)可以与上述抖动信号的特性相匹配。

在一些实施方式中，控制器150可以将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支，且可以将具有抖动的DC偏压(没有相移)施加到MZM 105的第一分支的臂。例如，控制器150可以将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的电极115-I_L和115-I_R(即，上文结合框505所述的具有抖动的DC偏压)，且可以(例如，同时)将正弦波信号的相移差分对(例如，具有与施加到电极115-I_L和115-I_R的抖动信号异相比如180°的特定量的相移抖动信号)施加到MZM 105的电极110-I和110-Q。作为另一示例，控制器150可以将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的电极115-Q_L和115-Q_R(即，上文结合框505所述的具有抖动的DC偏压)，且可以(例如，同时)将正弦波信号的相移差分对(例如，具有与施加到电极115-Q_L和115-Q_R的抖动信号异相比如180°的特定量的相移抖动信号)施加到MZM 105的电极110-I和110-Q。换言之，在一些实施方式中，控制器150可以将具有抖动的DC偏压(例如，具有与之前所述相同的抖动)施加到MZM 105的给定分支的臂，同时将具有相移抖动的DC偏压施加到MZM 105的给定分支。

在一些实施方式中，控制器150可以将具有相移抖动的DC偏压施加到MZM 105的第一分支的臂，且可以将具有抖动的DC偏压(没有相移)施加到MZM 105的第一分支和第二分支。例如，控制器150可以将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的电极110-I和110-Q(即，上文结合框505所述的具有抖动的DC偏压)，且可以(例如，同时)将正弦波信号的相移差分对(例如，具有与施加到电极110-I和110-Q的抖动信号异相比如180°的特定量的相移抖动信号)施加到MZM 105的I分支的电极115-I_L和115-I_R。作为另一示例，控制器150可以将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的电极110-I和110-Q(即，上文结合框505所述的具有抖动的DC偏压)，且可以(例如，同时)将正弦波信号的相移差分对(例如，具有与施加到电极110-I和110-Q的抖动信号异相比如180°的特定量的相移抖动信号)施加到MZM 105的Q分支的电极115-Q_L和115-Q_R。换言之，在一些实施方式中，控制器150可以将具有抖动的DC偏压(例如，具有与之前所述相同的抖动)施加到MZM 105的母分支，同时将具有相移抖动的DC偏压施加到MZM 105的分支的臂。

附加地或替代地，控制器150可以将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支以及第一分支的臂。例如，控制器150可以将正弦波信号的第一相移差分对施加到MZM 105的电极115-I_L和115-I_R(例如，包括抖动信号，其具有相对于上文结合框505所述的抖动信号的第一相移)，且可以(例如，同时)将正弦波信号的第二相移差分对施加到MZM105的电极110-I和110-Q(例如，包括抖动信号，其具有相对于上文结合框505所述的抖动信号的第二相移)。换言之，在一些实施方式中，控制器150可以将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支，以及MZM 105的第一分支的臂。在这种情况下，第一相移和第二相移之间的相对相位差应当近似等于特定相移，控制器150配置为基于该特定相移来操作。例如，如上所述，当控制器150所基于以进行操作的特定相移为180°时，第一相移和第二相移之间的相对相位差应当近似等于180°。

在一些实施方式中，控制器150可以将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支和/或第一分支的臂，同时施加与MZM 105的操作相关联的其他电信号。例如，控制器150可以施加具有相移抖动的DC偏压，同时施加与使MZM 105的第二分支的臂在零位操作相关联的DC偏压。作为另一示例，控制器150可以同时将具有相移抖动的DC偏压和与编码通过MZM 105的光中的数据相关联的RF信号施加到120-I_L、120-I_R、120-Q_L和/或120-Q_R。换言之，控制器150可以在MZM 105的操作期间将具有相移抖动的DC偏压施加到电极110-I、110-Q、115-I_L、115-I_R、115-Q_L和/或115-Q_R，而无需延迟、停止或以其他方式影响MZM 105对数据的编码。

如图5进一步所示，过程500可以包括确定与将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支和/或第一分支的臂相关联的第一返回信号的二次谐波(框520)。例如，控制器150可以确定与将具有相移抖动的DC偏压施加到MZM 105的第一分支和第二分支和/或MZM 105的第一分支的臂相关联的返回信号的二次谐波。

在一些实施方式中，控制器150可以以与上文结合框510所述的方式类似的方式来确定由光电二极管125提供的返回信号的二次谐波。例如，控制器150可以通过以下方式确定与施加具有相移抖动的DC偏压相关联的返回信号的二次谐波：将返回信号逐点乘以所施加频率的两倍的余弦以求和，这提供任意单位的返回信号的二次谐波。

在一些实施方式中，控制器150可以存储与二次谐波相关联的信息，使得控制器150可以将二次谐波与之前确定的二次谐波进行比较，以便确定MZM 105的第二分支的臂是否在零位操作，如下文所述。

如图5进一步所示，过程500可以包括基于二次谐波确定第二分支的臂是否在零位操作(框525)。例如，控制器150可以基于二次谐波确定MZM105的第二分支的臂是否在零位操作。在一些实施方式中，控制器150可以基于以上述方式确定的二次谐波确定第二分支的臂是否在零位操作。为了清楚的目的，基于与将具有抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支以及第一分支的臂相关联的返回信号确定的二次谐波在本文称为“二次谐波3”，而基于与将具有相移抖动的DC偏压施加到第一分支和第二分支和/或第一分支的臂的返回信号确定的二次谐波在本文称为“二次谐波4”。

在一些实施方式中，控制器150可以基于二次谐波3和二次谐波4确定MZM 105的第二分支的臂是否在零位操作。例如，控制器150可以确定二次谐波3和二次谐波4之间的差(例如，从二次谐波3减去二次谐波4)。这里，如果二次谐波3和二次谐波4之间的差等于零，则控制器150可以确定第二分支的臂在零位操作。相反，如果二次谐波3和二次谐波4之间的差不等于零(即不同于零，大于零，小于零)，则控制器150可以确定第二分支的臂不在零位操作。

如图5进一步所示，过程500可以包括基于第二分支的臂是否在零位操作而选择性地调节施加到第二分支的臂的DC偏压(框530)。例如，控制器150可以基于MZM 105的第二分支的臂是否在零位操作而选择性地调节施加到MZM 105的第二分支的臂的DC偏压。

在一些实施方式中，如果控制器150确定MZM 105的第二分支的臂在零位操作，则选择性地调节DC偏压(例如，施加到第二分支的电极115的DC偏压)可以包括保持(即，不调节)已经施加到第二分支的电极115的DC偏压。在这种情况下，由于第二分支的臂在零位操作(即，由于不需要相位校正调节)，控制器150可以保持施加的DC偏压。

在一些实施方式中，如果控制器150确定MZM 105的第二分支的臂未在零位操作，则选择性地调节DC偏压可以包括选择性地调节施加到第二分支的电极115的DC偏压。例如，如果控制器150确定第二分支的臂未在零位操作，则控制器150可以将施加到第二分支的臂的DC偏压增加特定量，且可以将施加到第二分支的另一个臂的DC偏压减少特定量(即，相同的量)。增加DC偏压的效果是加长引入相关分支的臂中的光路长度(即，增加延迟)，而减少DC偏压的效果是缩短相关分支中的光路长度(即，减少延迟)。以此方式，可以调节第二分支的臂之间的相位延迟，以使第二分支的臂在零位操作。在一些实施方式中，控制器150可以以其他方式选择性地调节(即，除了相等和相反调节之外)。例如，在一些实施方式中，控制器150可以使用第二分支的臂之间的比率或其他计算/校准的因子(例如，对于MZM 105的高度非线性区域)，可以仅调节第二分支的一个臂上的DC偏压，等等。

在一些实施方式中，控制器150可以基于二次谐波3和二次谐波4之间的差调节DC偏压。例如，控制器150可以基于以下来调节DC偏压：基于次谐波3和二次谐波4之间的差是正值还是负值，且基于配置MZM 105进行操作所基于的零位点(本文称为选定的零位点)所对应的斜率是正还是负。

在一些实施方式中，控制器150可以存储或访问标识了作为与MZM 105相关联的校准结果的斜率(对应于选定的零位点)是正还是负的信息。这样的校准过程可包括，例如，通过分支的臂上的DC偏压的一组可能值坡升，并绘制产生的二次谐波的差，从而产生正弦波。图6示出了这样的曲线图的示例。参考图6作为示例，每个零(例如，点605、点610和其他未示出的)对应于零位点，可以选择其中任一个作为选定的零位点。这里，基于正弦波，可以容易地将与选定的零位点相对应的斜率标识为正或负。例如，在图6中，点605处的斜率为负，点610处的斜率为正。在此，控制器150可以存储标识了斜率(对应于选定的零位点)为正值或负值的信息(例如，如果选择点605，则控制器150可以存储值-1，或者如果选择点610，则可以存储值1)。

在一些实施方式中，控制器150可以基于相对于选定的零位点的二次谐波3和二次谐波4之间的差来调节第二分支上的DC偏压。例如，参考图6，如果对应于二次谐波3和二次谐波4之间的差的点为正值(例如，图6中的点615)且点605为选定的零位点(例如，具有负斜率的零位点)，则控制器150可以通过增加DC偏压之间的差(例如，在图6的水平轴上向右移动)来调节第二分支的臂上的DC偏压，以便使MZM 105更接近于在选定的零位点操作。然而，如果对应于二次谐波3和二次谐波4之间的差的点为负值(例如，图6中的点620)且点605为选定的零位点，则控制器150可以通过减少DC偏压之间的差(例如，在图6的水平轴上向左移动)来调节第二分支的臂上的DC偏压，以便使MZM 105更接近于在选定的零位点操作。

作为另一示例，再次参考图6，如果对应于二次谐波3和二次谐波4之间的差的点为正值(例如，图6中的点625)且点610为选定的零位点(例如，具有正斜率的零位点)，则控制器150可以通过减少DC偏压之间的差来调节第二分支的臂上的DC偏压，以便使MZM 105更接近于在选定的零位点操作。然而，如果对应于二次谐波3和二次谐波4之间的差的点为负值(例如，图6中的点630)且点610为选定的零位点，则控制器150可以通过增加DC偏压之间的差来调节第二分支的臂上的DC偏压，以便使MZM105更接近于在选定的零位点操作。如上所述，图6仅出于说明目的提供示例，其他示例也是可能的。

在一些实施方式中，控制器150可以增量地调节施加到第二分支的臂的DC偏压。例如，控制器150将施加到分支的一个臂的DC偏压增加默认量，且可以将施加到分支的另一臂的DC偏压减少默认量。这些调节的效果可以是使分支的臂更接近在零位点操作，且附加的增量调节可以在过程500的后续迭代中进行。在一些实施方式中，控制器150可以使用预定义的步长来调节施加到第二分支的臂的DC偏压，该步长与二次谐波3和二次谐波4之间的差和/或诸如此类成比例。在一些实施方式中，控制器150可以实现PID回路以调节施加到第二分支的臂的DC偏压。

附加地或替代地，控制器150可以以选择为使第二分支的臂在零位操作的量调节第二分支的臂上的DC偏压。例如，控制器150可以基于二次谐波3和二次谐波4之间的差来确定调节DC偏压的量，调节DC的偏压量应使第二分支的臂在零位点操作，并可以相应地调节DC偏压。可以在过程500的后续迭代中进行附加的调节。

在一些实施方式中，控制器150可以重复过程500(例如，每秒多次、每分钟多次、在一定时间段内多次和/或诸如此类)，以监视和/或控制MZM105，从而使MZM 105的给定分支的臂正交操作。例如，控制器150可以基于以上述方式分别将DC偏压施加到分支I和Q的电极110-I和110-Q以及I分支的电极115-I_L和115-I_R，来确定Q分支的臂是否在零位操作。这里，如上所述，控制器150可以选择性地调节施加到电极115-Q_L和115-Q_R的DC偏压。继续该示例，在方法500的下一迭代中，控制器150可以基于以上述方式分别将DC偏压施加到分支I和Q的电极110-I和110-Q以及分支Q的电极115-Q_L和115-Q_R，来确定I分支的臂是否在零位操作。这里，如上所述，控制器150可以选择性地调节施加到电极115-I_L和115-I_R的DC偏压。

在一些实施方式中，控制器150可以配置为执行过程200和500的一个或多个迭代(例如，以特定的顺序，以随机顺序，和/或诸如此类)。

尽管图5示出了过程500的示例框，但是在一些实施方式中，过程500可以包括附加的框，更少的框，不同的框，或者与图2中描绘的框不同地布置的框。附加地或替代地，过程500的两个或更多个框可以并行执行。

图7A-7C是与示例过程500相关联的示例实施方式700的示图。为了示例实施方式700的目的，MZM 105从光源160(未示出)接收输入光，且控制器150配置为将DC偏压施加(例如，经由相应的电连接，未在示例实施方式700中示出)到电极115-I_L和115-I_R以使MZM 105的I分支的臂在零位操作，并将RF信号(例如，具有32GHz的频率和1.0V的幅度)施加到电极120-I_L、120-I_R、120-Q_L和120-Q_R，以编码通过MZM 105的光中的数据。

如图7A所示，并通过附图标记705和710，控制器150可以将具有抖动的DC偏压施加到I分支和Q分支以及Q分支的臂。在一个示例中，抖动可以具有8kHz的频率和0.1V的幅度。例如，控制器150可以分别将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的I分支和Q分支的电极110-I和110，且可以(例如，连续地)施加正弦波的匹配差分对到MZM 105的Q分支的电极115-Q_L和115-Q_R。

如附图标记715所示，在每个分支中光被调制(例如，基于施加到电极120-I_L、120-I_R、120-Q_L和120-Q_R的RF信号)并重新组合以形成经调制的输出光之后，光电二极管125可以接收输出光的一部分并提供返回信号(其对应于输出光的强度)给控制器150(例如，经由图7A中未示出的电连接)。

如附图标记720所示，当接收返回信号时，控制器150可以确定返回信号的二次谐波。在示例实施方式700中，与将具有抖动的DC偏压施加到I分支和Q分支以及Q分支的臂相关联的二次谐波称为二次谐波C。

如图7B通过附图标记725所示，在将具有抖动的DC偏压施加到I分支和Q分支以及Q分支的臂之后，控制器150可以将相同的具有抖动的DC偏压(即，如之前施加的相同的抖动)施加到I分支和Q分支(例如，以上述方式)。

然而，如附图标记730所示，控制器150可以将具有相移抖动的DC偏压施加到Q分支的臂。例如，控制器150可以将正弦波信号的差分对施加到MZM 105的Q分支的电极115-Q_L和115-Q_R。这里，相移抖动信号可以与抖动信号相移特定量，例如约180°，但与抖动信号相同。

如附图标记735所示，在每个分支中光被调制(例如，基于施加到电极120-I_L、120-I_R、120-Q_L和120-Q_R的RF信号)并重新组合以形成经调制的输出光之后，光电二极管125可以接收输出光的一部分并提供返回信号(其对应于输出光的强度)给控制器150(例如，经由图7B中未示出的电连接)。

如附图标记740所示，当接收返回信号时，控制器150可以确定返回信号的二次谐波。在示例实施方式700中，与将具有抖动的DC偏压施加到I分支和Q分支和将具有相移抖动的子DC偏压施加到Q分支的臂相关联的二次谐波在本文称为二次谐波D。

如图7C所示，且通过附图标记745，控制器150可以确定二次谐波C和二次谐波D之间的差不等于零，基于该确定，可以确定MZM 105的I分支的臂不在零位操作点操作。

如附图标记750所示，基于确定I分支的臂不在零位操作，控制器150可以调节施加到电极115-I_L和115-I_R的DC偏压，以使I分支的臂在零位操作。

如上所述，图7A-7C仅作为示例提供。其他示例是可能的，并且可以与关于图7A-7C描述的示例不同。

本文描述的一些实施方式提供了一种闭环零位偏压控制技术，用于监视和/或控制IQ相位调制器的操作，以使IQ相位调制器的给定分支的臂在零位操作点操作，即使存在与IQ相位调制器相关联的行为变化和/或制造公差。闭环零位偏压控制技术基于将具有抖动的DC偏压施加到IQ相位调制器的I和Q分支以及IQ相位调制器的给定分支的臂，来监视和/或控制IQ相位调制器的操作，且不会影响或延迟由IQ相位调制器编码的数据。

前述公开内容提供了说明和描述，但并非旨在穷举或将实施方式限制于所公开的精确形式。鉴于上述公开，修改和变化是可能的，或者可以从实施方式的实践中获得。

尽管特征的特定组合在权利要求中列举和/或在说明书中公开，但这些组合不意图限制可能的实施方式的公开。实际上，这些特征中的许多特征可以以未在权利要求中具体记载和/或在说明书中公开的方式组合。尽管下面列出的每个从属权利要求可能仅直接依赖于一项权利要求，但是可能的实施方式的公开内容包括每个从属权利要求与权利要求集合中的每个其他权利要求的组合。

除非明确描述，否则本文使用的任何元件、行为或指令都不应被解释为关键或必要的。而且，如本文所使用的，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所使用的，术语“组”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、无关项目、相关项目和无关项目的组合等)，并且可以与“一个或多个”互换使用。如果只有一个项目，则使用术语“一个”或类似的语言。另外，如本文所使用的，术语“具有”、“有”、“带有”等意图是开放式术语。此外，短语“基于”旨在表示“至少部分基于”，除非另有明确说明。

相关申请

本申请是2019年3月29日提交的美国专利申请No.16/369,077的部分继续申请(CIP)，该美国专利申请是2017年8月24日提交的美国专利申请No.15/685,584的继续申请，上述专利的内容通过引用整体并入本文。

根据35U.S.C.§119，本申请要求2019年4月2日提交的美国临时专利申请62/828,174的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

Claims (20)

1.一种电光装置，包括：

马赫曾德尔调制器MZM；以及

一个或多个部件，用于：

将具有抖动的DC偏压施加到所述MZM的第一分支和第二分支以及所述MZM的第一分支的臂；

确定与将具有抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和第二分支以及所述第一分支的臂相关联的第一返回信号的二次谐波；

将具有相移抖动的DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支或施加到所述第一分支的臂，

所述相移抖动与所述抖动异相，并且

所述相移抖动的频率匹配所述抖动的频率；

确定与将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和第二分支或施加到所述第一分支的臂相关联的第二返回信号的二次谐波；

基于所述第一返回信号的二次谐波和所述第二返回信号的二次谐波之间的差异是否等于零，确定所述MZM的第二分支的臂是否以零位操作；以及

基于所述第二分支的臂是否以零位操作，选择性地调节施加到所述第二分支的臂的DC偏压。

2.如权利要求1所述的电光装置，其中，在确定所述第二分支的臂是否以零位操作时，所述一个或多个部件：

当所述第一返回信号的二次谐波和所述第二返回信号的二次谐波之间的差异等于零时，确定所述第二分支的臂以零位操作。

3.如权利要求2所述的电光装置，其中，在选择性地调节施加到所述第二分支的臂的DC偏压时，所述一个或多个部件：

保持已经施加到所述第二分支的臂的所述DC偏压的施加。

4.如权利要求1所述的电光装置，其中，在确定所述第二分支的臂是否以零位操作时，所述一个或多个部件：

当所述第一返回信号的二次谐波和所述第二返回信号的二次谐波之间的差异大于或小于零时，确定所述第二分支的臂不以零位操作。

5.如权利要求4所述的电光装置，其中，在选择性地调节施加到所述第二分支的臂的DC偏压时，所述一个或多个部件：

将施加到所述第二分支的第一臂的DC偏压增加特定量；并且

将施加到所述第二分支的第二臂的母DC偏压减少所述特定量。

6.如权利要求1所述的电光装置，其中，在将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支或施加到所述第一分支的臂时，所述一个或多个部件：

将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支，同时继续将具有抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支的臂。

7.如权利要求1所述的电光装置，其中，在将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支或施加到所述第一分支的臂时，所述一个或多个部件：

将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支的臂，同时继续将具有抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支。

8.如权利要求1所述的电光装置，其中，在将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支或施加到所述第一分支的臂时，所述一个或多个部件：

将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支的臂且施加到所述第一分支和所述第二分支。

9.如权利要求1所述的电光装置，其中所述一个或多个部件还：

将具有抖动的另一DC偏压施加到所述第一分支的臂和所述第二分支的臂；

确定与将具有抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支的臂和所述第二分支的臂相关联的第三返回信号的二次谐波；

将具有相移抖动的另一DC偏压施加到所述第一分支的臂或施加到所述第二分支的臂；

确定与将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支的臂或施加到所述第二分支的臂相关联的第四返回信号的二次谐波；

基于所述第三返回信号的二次谐波和所述第四返回信号的二次谐波，确定所述第一分支和所述第二分支是否正交操作；以及

基于所述第一分支和所述第二分支是否正交操作，选择性地调节施加到所述第一分支和所述第二分支的DC偏压。

10.一种电光IQ相位调制器，包括：

马赫曾德尔调制器MZM；以及

控制器，用于：

确定由于将具有抖动的DC偏压施加到所述MZM的第一分支和第二分支以及所述MZM的第一分支的臂而产生的第一返回信号的二次谐波；

确定由于将具有相移抖动的DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支或施加到所述第一分支的臂而产生的第二返回信号的二次谐波，

所述相移抖动与所述抖动异相，并且

所述相移抖动的频率匹配所述抖动的频率；

基于所述第一返回信号的二次谐波和所述第二返回信号的二次谐波之间的差异是否等于零，确定所述MZM的第二分支的臂是否以零位操作；以及

基于所述第二分支的臂是否以零位操作，选择性地调节施加到所述第二分支的臂的DC偏压。

11.如权利要求10所述的电光IQ相位调制器，其中，在选择性地调节施加到所述第二分支的臂的DC偏压时，所述控制器：

当所述控制器确定所述第二分支的臂以零位操作时，保持已经施加到所述第二分支的臂的DC偏压的施加。

12.如权利要求10所述的电光IQ相位调制器，其中，在选择性地调节施加到所述第二分支的臂的DC偏压时，所述控制器：

当所述控制器确定所述第二分支的臂不以零位操作时，将施加到所述第二分支的第一臂的DC偏压增加特定量，并将施加到所述第二分支的第二臂的DC偏压减少所述特定量。

13.如权利要求10所述的电光IQ相位调制器，其中所述控制器还：

使得将具有抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支以及所述第一分支的臂。

14.如权利要求10所述的电光IQ相位调制器，其中所述控制器还进行以下之一：

使得将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支，同时继续将具有抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支的臂，或者

将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支的臂，同时继续将具有抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支。

15.如权利要求10所述的电光IQ相位调制器，其中所述控制器还：

使得将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支以及所述第一分支的臂。

16.如权利要求10所述的电光IQ相位调制器，其中所述MZM包括平面部分，所述平面部分由随施加到所述MZM的电压的变化而改变吸收特性或呈现非线性行为的材料形成。

17.如权利要求10所述的电光IQ相位调制器，其中所述控制器还：

确定由于将具有抖动的另一DC偏压施加到所述第一分支的臂和所述第二分支的臂而产生的第三返回信号的二次谐波；

确定由于将具有相移抖动的另一DC偏压施加到所述第一分支的臂或所述第二分支的臂而产生的第四返回信号的二次谐波；

基于所述第三返回信号的二次谐波和所述第四返回信号的二次谐波，确定所述第一分支和所述第二分支是否正交操作；以及

基于所述第一分支和所述第二分支是否正交操作，选择性地调节施加到所述第一分支和所述第二分支的DC偏压。

18.一种用于包括马赫曾德尔调制器的电光装置的方法，包括：

由控制器将具有抖动的DC偏压施加至马赫曾德尔调制器MZM的第一分支和第二分支以及所述MZM的第一分支的臂；

由所述控制器确定与将具有抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和第二分支以及所述第一分支的臂相关联的第一返回信号的二次谐波；

由所述控制器将具有相移抖动的DC偏压施加到所述第一分支和所述第二分支或施加到所述第一分支的臂，

所述相移抖动与所述抖动异相，并且

所述相移抖动的频率匹配所述抖动的频率；

由所述控制器确定与将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支和第二分支或施加到所述第一分支的臂相关联的第二返回信号的二次谐波；

由所述控制器基于所述第一返回信号的二次谐波和所述第二返回信号的二次谐波之间的差异是否等于零，确定所述MZM的第二分支的臂是否以零位操作；以及

由所述控制器基于所述第二分支的臂是否以零位操作，选择性地调节施加到所述第二分支的臂的DC偏压。

19.如权利要求18所述的方法，还包括：

将具有抖动的另一DC偏压施加到所述第一分支的臂和所述第二分支的臂；

确定与将具有抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支的臂和所述第二分支的臂相关联的第三返回信号的二次谐波；

将具有相移抖动的另一DC偏压施加到所述第一分支的臂或所述第二分支的臂，

确定与将具有相移抖动的所述DC偏压施加到所述第一分支的臂或所述第二分支的臂相关联的第四返回信号的二次谐波；

基于所述第三返回信号的二次谐波和所述第四返回信号的二次谐波确定所述第一分支和所述第二分支是否正交操作；以及

基于所述第一分支和所述第二分支是否正交操作，选择性地调节施加到所述第一分支和所述第二分支的DC偏压。

20.如权利要求18所述的方法，其中选择性地调节DC偏压包括：

将施加到第二分支的第一臂的DC偏置增加特定量；和

将施加到第二分支的第二臂的DC偏置减小特定量。

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