CN112865514B - 一种基于包络检测前端的光子器件参数控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于包络检测前端的光子器件参数控制方法及系统，属于光电芯片设计领域。通过将随机数据序列加载到光子器件上，光子器件输出随随机数据序列发生幅度变化的光信号；将光信号转化为电信号，跟踪所述电信号的上/下包络；根据上/下包络值输出控制信号，并根据控制信号产生相应的驱动信号；根据驱动信号产生相应的热，从而实现对光子器件的热调谐。本发明所提出的基于包络检测前端的光子器件参数闭环反馈控制系统与方法能够在随机数据序列下完成对光子器件参数的检测与控制，从而克服传统方法存在的需特殊数据序列、功耗大、延时不匹配的问题。

Description

一种基于包络检测前端的光子器件参数控制方法及系统
技术领域
本发明属于光电芯片设计领域，更具体地，涉及一种基于包络检测前端的光子器件参数控制方法及系统。
背景技术
光子器件具有高传输带宽、低能量损耗以及易于大规模集成等诸多优点，在数据中心、无线通信等领域具有广泛的应用。为了防止光子器件的光学参数由于温度变化、制造工艺偏差以及输入激光变化等影响而发生改变，通常会引入闭环反馈控制系统对其光学参数进行检测及控制。由于光子器件的光学参数同时会随随机数据序列而发生高频变化，通常会引入预处理或者数据检测系统配合参数控制系统对其光学参数进行控制及优化。
比如，环型调制器(RM)的谐振波长易受到温度变化、制造工艺偏差以及输入激光变化的影响而发生偏移，导致其调制性能的恶化。美国专利US10651933B1公开了一种利用光电二极管、控制单元以及热调器的闭环反馈控制系统，这种控制系统通过光电二极管实现对环形调制器下载端口处光强的检测，其中通过插入测试数据的方式实现对调制数据的预处理，然后通过控制单元根据光电二极管输出的光电流产生控制信号，最后通过热调器控制环形调制器。中国发明专利CN2017110298491也公开了一种对调制数据进行预编码的预处理技术，从而配合闭环反馈控制系统实现对环形调制器谐振波长的控制与锁定。在这两种用于环形调制器的闭环反馈控制系统中，由于均需要对高速调制数据进行预处理而产生特定的调制数据序列，则预处理模块的工作频率需要与调制数据速率相匹配，并且会降低有效的调制数据速率，因此不能很好的满足高带宽、低功耗和随机数据序列的数据传输需求。
此外，获取数据序列统计信息的方案可以在传输随机数据格式时实现对光子器件光学参数的闭环反馈控制，但是在已有的工作中获取数据序列统计信息通常需要额外的高速数据统计模块。由于信息传输路径的不同，高速数据统计模块得到的结果与光电转换模块得到的结果会由于延时导致不匹配问题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于包络检测前端的光子器件参数控制方法及系统，旨在解决现有的基于预处理以及基于数据统计的光子器件参数闭环锁定方法中存在的瓶颈的问题。
为实现上述目的，本发明一方面提供了一种基于包络检测前端的光子器件参数控制方法，包括以下步骤：
将随机数据序列加载到光子器件上，光子器件输出随随机数据序列发生幅度变化的光信号；
将所述光信号转化为电信号，跟踪所述电信号的上/下包络；
根据上/下包络值输出控制信号，并根据控制信号产生相应的驱动信号；
根据驱动信号产生相应的热，从而实现对光子器件的热调谐。
进一步地，电信号的上/下包络值通过以下步骤获取：
将保存的上/下包络值与随机数据序列相关的电压信号进行比较，得出此时保存的上/下包络值与真实上/下包络值的大小关系；
根据比较器的比较结果进行充放电，以更新保存的上/下包络值；
输出检测得到的更新后的上/下包络值。
按照本发明的另一方面，提供了一种基于包络检测前端的光子器件参数控制系统，包括光子器件、光电转换模块、包络检测前端、控制单元、热调驱动器和热调器，所述光子器件的光子参数随随机数据序列而发生改变，所述光子器件的输出与光电转换模块的输入相连，光电转换模块用于监测光子器件内与光学参数变化相关的光信号强度变化并转化成电信号，所述光电转换模块的输出与包络检测前端的输入相连，包络检测前端跟踪电信号的上/下包络并输出给控制单元，所述控制单元用于结合包络跟踪单元输出的上/下包络值，通过预设的控制算法，输出控制信号给热调驱动器，所述热调驱动器用于根据控制信号产生相应的驱动信号给热调器，所述热调器用于根据驱动信号产生相应的热，从而实现对光子器件的热调谐。
进一步优选地，包络检测前端包括第一跨阻放大器、第二跨阻放大器、动态比较器、电荷泵、放电控制单元、电压电流转换模块和缓冲级，所述第一跨阻放大器与动态比较器的一端输入连接，用于将光电转换模块输出的电流信号转换为电压信号；所述动态比较器用于将当前的上包络值与随随机数据序列变化的电压信号进行比较，得出此时保存的上包络值与真实上包络值的大小关系，输出充电控制信号和放电控制信号；所述充电控制信号输入到电荷泵中，所述电荷泵进行充电，所述放电控制信号输入到放电控制单元中，控制电荷泵进行放电以更新保存的上包络值；所述电压电流转换模块用于将电荷泵的电压值转换成电流值输入到第二跨阻放大器中；所述第二跨阻放大器与动态比较器的另一端输入连接，用于将电压电流转换模块的输出电流转换为电压值；电荷泵的输出端与缓冲级的输入端相连，所述缓冲级用于输出检测得到的上包络值。
进一步优选地，包络检测前端包括第一跨阻放大器、第三跨阻放大器、动态比较器、电荷泵、充电控制单元、电压电流转换模块和缓冲级，所述第一跨阻放大器与动态比较器的一端输入连接，用于将光电转换模块输出的电流信号转换为电压信号；所述动态比较器用于将当前的下包络值与随随机数据序列变化的电压信号进行比较，得出此时保存的下包络值与真实下包络值的大小关系，输出充电控制信号和放电控制信号；所述放电控制信号输入到电荷泵中，所述电荷泵进行放电，所述充电控制信号输入到充电控制单元中，控制电荷泵进行充电以更新保存的下包络值；所述电压电流转换模块用于将电荷泵的电压值转换成电流值输入到第三跨阻放大器中；所述第三跨阻放大器与动态比较器的另一端输入连接，用于将电压电流转换模块的输出电流转换为电压值；电荷泵的输出端与缓冲级的输入端相连，所述缓冲级用于输出检测得到的下包络值。
此结构中除了与光电转换模块相连接的跨阻放大器处于与高速数据相同的工作速度，其余的跨阻放大器、动态比较器、放电控制模块、充电控制模块、电压转电流模块以及电荷泵都处于低速工作状态，从而满足了低功耗的应用需求。包络检测单元仅仅检测包络，因此并不会受到数据序列的影响，从而实现随机数据序列的应用需求。
进一步优选地，包络检测前端还可以包括跨阻放大器、动态比较器、电荷泵、放电控制单元、充电控制单元和缓冲级，所述跨阻放大器用于将光电转换模块输出的电流信号转换为电压信号；所述动态比较器用于将当前的上/下包络值与随随机数据序列变化的电压信号进行比较，得出此时保存的上/下包络值与真实上/下包络值的大小关系，输出充电控制信号和放电控制信号；所述电荷泵根据动态比较器的比较结果进行充/放电，所述放电控制单元根据动态比较器输出的放电控制信号进行放电，所述充电控制单元根据动态比较器输出的充电控制信号进行充电，控制电荷泵进行放/充电以更新保存的上/下包络值；电荷泵的输出端与缓冲级的输入端相连，所述缓冲级用于输出检测得到的上/下包络值。
此结构中除了与光电转换模块相连接的跨阻放大器处于与高速数据相同的工作速度，其余的跨阻放大器、动态比较器、放电控制模块、充电控制模块以及电荷泵都处于低速工作状态，从而满足了低功耗的应用需求。包络检测单元仅仅检测包络，因此同样不会受到数据序列的影响，从而实现随机数据序列的应用需求。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得以下有益效果：
1、本发明所提出的基于包络检测前端的光子器件参数闭环反馈控制系统与方法能够在随机数据序列下完成对光子器件参数的检测与控制，从而克服传统方法存在的需特殊数据序列的问题。
2、本发明所提出的基于包络检测前端的光子器件参数闭环反馈控制系统与方法中的动态比较器、电荷泵、充电控制单元、放电控制单元以及缓冲级均处于低速工作模式，从而克服传统方法中存在的功耗大的问题。
3、发明所提出的基于包络检测前端的光子器件参数闭环反馈控制系统与方法能够无需额外的高速数据统计模块从而实现对随机数据序列的包络检测，从而克服传统方法中存在的延时不匹配问题。
4、本发明所提出的基于包络检测前端的光子器件参数闭环反馈控制系统与方法能够通过复用包络检测前端和控制单元来实现光子器件阵列的有效控制，从而克服传统方法存在的芯片面积大的问题。
附图说明
图1是基于包络检测前端的光子器件参数闭环反馈控制方法的原理图；
图2是沿图1中所述包络检测模块的第一实现方式原理图；
图3是沿图1中所述包络检测模块的第二实现方式原理图；
图4是沿图1中所述包络检测模块的第三实现方式原理图；
图5是沿图1中所述包络检测模块的第四实现方式原理图；
图6是沿图2，4中所述放电控制单元的流程图；
图7是沿图3，4中所述充电控制单元的流程图；
图8是通过光电二极管监控直通/下载端口的环形调制器闭环锁定原理图；
图9是通过复用器/解复用器以及光电二极管阵列监控直通/下载端口的环形调制器阵列闭环锁定原理图；
图10是通过光电二极管监控直通/下载端口的环形谐振器闭环锁定原理图；
图11是通过复用器/解复用器以及光电二极管阵列监控直通下载端口的环形谐振器阵列闭环锁定原理图；
图12是马赫曾德尔调制器的偏置点闭环控制原理图；
图13是马赫曾德尔调制器阵列的偏置点闭环控制原理图。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明提出一种基于包络检测前端的光子器件参数控制方法，包括以下步骤：
将随机数据序列加载到光子器件上，光子器件输出随随机数据序列发生幅度变化的光信号；
将所述光信号转化为电信号，跟踪所述电信号的上/下包络；
根据上/下包络值在预设控制下输出驱动信号；
根据驱动信号产生相应的热，从而实现对光子器件的热调谐。
具体地，电信号的上/下包络值通过以下步骤获取：
将保存的上/下包络值与随机数据序列相关的电压信号进行比较，得出此时保存的上/下包络值与真实上/下包络值的大小关系；
根据比较器的比较结果进行充放电，以更新保存的上/下包络值；
输出检测得到的更新后的上/下包络值。
本发明还提供了一种基于包络检测前端的光子器件参数控制系统，包括光子器件、光电转换模块、包络检测前端、控制单元、热调驱动器和热调器，所述光子器件的光子参数随随机数据序列而发生改变，所述光子器件的输出与光电转换模块的输入相连，光电转换模块用于监测光子器件内与光学参数变化相关的光信号强度变化并转化成电信号，所述光电转换模块的输出与包络检测前端的输入相连，包络检测前端跟踪电信号的上/下包络并输出给控制单元，所述控制单元用于结合包络跟踪单元输出的上/下包络值，通过预设的控制算法，输出代表控制信号的数字信号给热调驱动器，所述热调驱动器用于根据数字信号产生相应的驱动信号给热调器，所述热调器用于根据驱动信号产生相应的热，从而实现对光子器件的热调谐。
以下列出四种不同结构的包络检测前端实现对光电转换模块输出的随随机数据序列变化的电信号的包络检测的示例。但不限于这四种结构，只要能通过类似逻辑的闭环电路实现的包络检测前端均可以实现对随机数据序列的包络检测。
图2给出所述包络检测前端的第一种实现方式，通过第一跨阻放大器、第二跨阻放大器、动态比较器、放电控制单元、电荷泵、电压电流转换模块以及缓冲级组成的上包络检测前端能够实现对光电转换模块输出的随随机数据序列变化的电信号的上包络检测。所述第一跨阻放大器与动态比较器的一端输入连接，用于将光电转换模块输出的电流信号转换为电压信号；所述动态比较器用于将当前的上包络值与随随机数据序列变化的电压信号进行比较，得出此时保存的上包络值与真实上包络值的大小关系，输出充电控制信号和放电控制信号；所述充电控制信号输入到电荷泵中，所述电荷泵进行充电，所述放电控制信号输入到放电控制单元中，控制电荷泵进行放电以更新保存的上包络值；所述电压电流转换模块用于将电荷泵的电压值转换成电流值输入到第二跨阻放大器中；所述第二跨阻放大器与动态比较器的另一端输入连接，用于将电压电流转换模块的输出电流转换为电压值；电荷泵的输出端与缓冲级的输入端相连，所述缓冲级用于输出检测得到的上包络值。
图3为所述包络检测前端的第二种实现方式，通过第一跨阻放大器、第三跨阻放大器、动态比较器、充电控制单元、电荷泵、电压电流转换模块以及缓冲级组成的下包络检测前端能够实现对光电转换模块输出的随随机数据序列变化的电信号的下包络检测。所述第一跨阻放大器与动态比较器的一端输入连接，用于将光电转换模块输出的电流信号转换为电压信号；所述动态比较器用于将当前的下包络值与随随机数据序列变化的电压信号进行比较，得出此时保存的下包络值与真实下包络值的大小关系，输出充电控制信号和放电控制信号；所述放电控制信号输入到电荷泵中，所述电荷泵进行放电，所述充电控制信号输入到充电控制单元中，控制电荷泵进行放电以更新保存的下包络值；所述电压电流转换模块用于将电荷泵的电压值转换成电流值输入到第三跨阻放大器中；所述第三跨阻放大器与动态比较器的另一端输入连接，用于将电压电流转换模块的输出电流转换为电压值；电荷泵的输出端与缓冲级的输入端相连，所述缓冲级用于输出检测得到的下包络值。
进一步地，通过共享第一跨阻放大器，第一实施方式和第二实施方案结合后能够实现同时对光电转换模块输出的随随机数据序列变化的电信号的上下包络检测。
图4为所述包络检测前端的第三种实现方式，通过跨阻放大器、动态比较器、放电控制单元、电荷泵以及缓冲级组成的上包络检测前端能够实现对光电转换模块输出的随随机数据序列变化的电信号的上包络检测。所述跨阻放大器用于将光电转换模块输出的电流信号转换为电压信号；所述动态比较器用于将当前的上包络值与随随机数据序列变化的电压信号进行比较，得出此时保存的上包络值与真实上包络值的大小关系，输出充电控制信号和放电控制信号；所述电荷泵根据充电控制信号进行充电；所述放电控制单元根据动态比较器输出的放电控制信号进行放电，控制电荷泵进行放电以更新保存的上包络值；电荷泵的输出端与缓冲级的输入端相连，所述缓冲级用于输出检测得到的上包络值。
图5为所述包络检测前端的第四种实现方式，通过跨阻放大器、动态比较器、充电控制单元、电荷泵以及缓冲级组成的下包络检测前端能够实现对光电转换模块输出的随随机数据序列变化的电信号的下包络检测。所述跨阻放大器用于将光电转换模块输出的电流信号转换为电压信号；所述动态比较器用于将当前的下包络值与随随机数据序列变化的电压信号进行比较，得出此时保存的下包络值与真实下包络值的大小关系，输出充电控制信号和放电控制信号；所述电荷泵根据放电控制信号进行放电；所述充电控制单元根据动态比较器输出的充电控制信号进行充电，控制电荷泵进行充电以更新保存的下包络值；电荷泵的输出端与缓冲级的输入端相连，所述缓冲级用于输出检测得到的下包络值。
进一步地，通过共享跨阻放大器，第三实施方式和第四实施方式结合后能够实现同时对光电转换模块输出的随随机数据序列变化的电信号的上下包络检测。
图6所示为用于上包络检测前端中放电控制模块的实现流程图，并包括以下步骤：
步骤一、将预设好的数值N赋值给循环数i；
步骤二、判断放电控制信号是否为1，若否，则返回步骤一，若是，进行步骤三；
步骤三、判断循环数i是否为0，若为0，则控制电荷泵放电，若不为0，则进入步骤四；
步骤四、将i-1赋值给循环数i，并进入步骤二。
图7所示为用于下包络检测前端中充电控制模块的实现流程图，并包括以下步骤：
步骤一、将预设好的数值N赋值给循环数i；
步骤二、判断充电控制信号是否为1，若否，则返回步骤一，若是，进行步骤三；
步骤三、判断循环数i是否为0，若为0，则控制电荷泵充电，若不为0，则进入步骤四；
步骤四、将i-1赋值给循环数i，并进入步骤二。
第二方面，本发明提供在环形调制器、环形谐振器以及马赫曾德尔调制器的光学参数控制应用中利用包络检测前端的光子器件参数控制系统与方法。
图8-9给出了两个基于包络检测前端的环形调制器参数控制系统的实施例一至二。
实施例一
步骤一、光源发出光信号进入环形调制器；
步骤二、驱动器根据随机数据序列驱动环形调制器的谐振波长发生改变，从而实现对光信号的调制；
步骤三、光电二极管监测环型调制器直通/下载端口的光强，并转换成光电流；
步骤四、包络检测前端监测随数据变化的光电流的上包络以及下包络；
步骤五、控制单元结合检测得到的上包络值以及下包络值，通过合适的波长锁定算法，计算出合适的数字信号；
步骤六、热调驱动器根据得到的数字信号，产生合适的驱动信号给热调器；
步骤七、热调器产生热量以改变环形谐振器的谐振波长；
步骤八、若光学调制幅度未到达最值，则重复步骤三至步骤七。
实施例二
步骤一、光源阵列发出多路光信号进入环形调制器阵列；
步骤二、驱动器阵列根据多路随机数据序列驱动环形调制器阵列的谐振波长发生改变，从而实现对多路光信号的调制；
步骤三、光电二极管输出复用器和热调驱动器解复用器切换到N路环形调制器阵列中的第一个环形调制器；
步骤四、光电二极管监测环型调制器直通/下载端口的光强，并转换成光电流；
步骤五、包络检测前端监测随数据变化的光电流的上包络以及下包络；
步骤六、控制单元结合检测得到的上包络值以及下包络值，通过合适的波长锁定算法，计算出合适的数字信号；
步骤七、热调驱动器根据得到的数字信号，产生合适的驱动信号给热调器；
步骤八、热调器产生热量以改变环形谐振器的谐振波长；
步骤九、若光学调制幅度未到达最值，则重复步骤四至步骤八；
步骤十、光电二极管输出复用器和热调驱动器解复用器切换到下一个环形调制器，重复步骤四至步骤九，直到最后一个环形调制器。
图10-11给出了两个基于包络检测前端的环形谐振器参数控制系统的实施例三至四。
实施例三
步骤一、随随机数据序列变化的光源发出光信号进入环形谐振器；
步骤二、光电二极管监测环型谐振器直通/下载端口的光强，并转换成光电流；
步骤三、包络检测前端监测随随机数据序列变化的光电流的上包络以及下包络；
步骤四、控制单元结合检测得到的上包络值以及下包络值，通过合适的波长锁定算法，计算出合适的数字信号；
步骤五、热调驱动器根据得到的数字信号，产生合适的驱动信号给热调器；
步骤六、热调器产生热量以改变环形谐振器的谐振波长；
步骤七、若输出的随随机数据序列变化的光信号上下包络之差未到达最值，则重复步骤二至步骤六。
实施例四
步骤一、随随机数据序列变化的光源阵列发出光信号进入环形谐振器阵列；
步骤三、光电二极管输出复用器和热调驱动器解复用器切换到N路环形谐振器阵列中的第一个环形谐振器；
步骤四、光电二极管监测环型谐振器直通/下载端口的光强，并转换成光电流；
步骤五、包络检测前端监测随随机数据序列变化的光电流的上包络以及下包络；
步骤六、控制单元结合检测得到的上包络值以及下包络值，通过合适的波长锁定算法，计算出合适的数字信号；
步骤七、热调驱动器根据得到的数字信号，产生合适的驱动信号给热调器；
步骤八、热调器产生热量以改变环形谐振器的谐振波长；
步骤九、若输出的随随机数据序列变化的光信号上下包络之差未到达最值，则重复步骤四至步骤八；
步骤十、光电二极管输出复用器和热调驱动器解复用器切换到下一个环形谐振器，重复步骤四至步骤九，直到最后一个环形谐振器。
图12-13给出了两个基于包络检测前端的马赫曾德尔调制器参数控制系统的实施例五至六。
实施例五
步骤一、光源发出光信号进入马赫曾德尔调制器；
步骤二、驱动器根据调制数据驱动马赫曾德尔调制器的偏置点发生改变，从而实现对光信号的调制；
步骤三、光电二极管监测马赫曾德尔调制器内部的光强，并转换成光电流；
步骤四、包络检测前端监测随数据变化的光电流的上包络以及下包络；
步骤五、控制单元结合检测得到的上包络值以及下包络值，通过合适的波长锁定算法，计算出合适的数字信号；
步骤六、热调驱动器根据得到的数字信号，产生合适的驱动信号给热调器；
步骤七、热调器产生热量以改变马赫曾德尔调制器的偏置点；
步骤八、若光学调制幅度未到达最值，则重复步骤三至步骤七。
实施例六
步骤一、光源阵列发出多路光信号进入马赫曾德尔调制器阵列；
步骤二、驱动器阵列根据多路调制数据马赫曾德尔调制器阵列的偏置点发生改变，从而实现对多路光信号的调制；
步骤三、光电二极管输出复用器和热调驱动器解复用器切换到N路马赫曾德尔调制器阵列中的第一个马赫曾德尔调制器；
步骤四、光电二极管监测马赫曾德尔调制器内的光强，并转换成光电流；
步骤五、包络检测前端监测随数据变化的光电流的上包络以及下包络；
步骤六、控制单元结合检测得到的上包络值以及下包络值，通过合适的波长锁定算法，计算出合适的数字信号；
步骤七、热调驱动器根据得到的数字信号，产生合适的驱动信号给热调器；
步骤八、热调器产生热量以改变马赫曾德尔调制器的偏置点；
步骤九、若光学调制幅度未到达最值，则重复步骤四至步骤八；
步骤十、光电二极管输出复用器和热调驱动器解复用器切换到下一个马赫曾德尔调制器，重复步骤四至步骤九，直到最后一个马赫曾德尔调制器。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于包络检测前端的光子器件参数控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
将随机数据序列加载到光子器件上，光子器件输出随随机数据序列发生幅度变化的光信号；
将所述光信号转化为电信号，跟踪所述电信号的上/下包络；
根据上/下包络值在预设控制下输出驱动信号；
根据驱动信号产生相应的热，从而实现对光子器件的热调谐。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述电信号的上/下包络值通过以下步骤获取：
将保存的上/下包络值与随机数据序列相关的电压信号进行比较，得出此时保存的上/下包络值与真实上/下包络值的大小关系；
电荷泵根据比较器的比较结果进行充放电，以更新保存的上/下包络值；
输出检测得到的更新后的上/下包络值。
3.一种基于包络检测前端的光子器件参数控制系统，其特征在于，包括光子器件、光电转换模块、包络检测前端、控制单元、热调驱动器和热调器，所述光子器件的光子参数随随机数据序列而发生改变，所述光子器件的输出与光电转换模块的输入相连，光电转换模块用于监测光子器件内与光学参数变化相关的光信号强度变化并转化成电信号，所述光电转换模块的输出与包络检测前端的输入相连，包络检测前端跟踪电信号的上/下包络并输出给控制单元，所述控制单元用于结合包络跟踪单元输出的上/下包络值，通过预设的控制算法，输出控制信号给热调驱动器，所述热调驱动器用于根据控制信号产生相应的驱动信号给热调器，所述热调器用于根据驱动信号产生相应的热，从而实现对光子器件的热调谐。
4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述包络检测前端包括第一跨阻放大器、第二跨阻放大器、动态比较器、电荷泵、放电控制单元、电压电流转换模块和缓冲级，所述第一跨阻放大器与动态比较器的一端输入连接，用于将光电转换模块输出的电流信号转换为电压信号；所述动态比较器用于将当前的上包络值与随随机数据序列变化的电压信号进行比较，得出此时保存的上包络值与真实上包络值的大小关系，输出充电控制信号和放电控制信号；所述充电控制信号输入到电荷泵中，所述电荷泵进行充电，所述放电控制信号输入到放电控制单元中，控制电荷泵进行放电以更新保存的上包络值；所述电压电流转换模块用于将电荷泵的电压值转换成电流值输入到第二跨阻放大器中；所述第二跨阻放大器与动态比较器的另一端输入连接，用于将电压电流转换模块的输出电流转换为电压值；电荷泵的输出端与缓冲级的输入端相连，所述缓冲级用于输出检测得到的上包络值。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述第一跨阻放大器和第二跨阻放大器相同。
6.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述包络检测前端包括第一跨阻放大器、第三跨阻放大器、动态比较器、电荷泵、充电控制单元、电压电流转换模块和缓冲级，所述第一跨阻放大器与动态比较器的一端输入连接，用于将光电转换模块输出的电流信号转换为电压信号；所述动态比较器用于将当前的下包络值与随随机数据序列变化的电压信号进行比较，得出此时保存的下包络值与真实下包络值的大小关系，输出充电控制信号和放电控制信号；所述放电控制信号输入到电荷泵中，所述电荷泵进行放电，所述充电控制信号输入到充电控制单元中，控制电荷泵进行充电以更新保存的下包络值；所述电压电流转换模块用于将电荷泵的电压值转换成电流值输入到第三跨阻放大器中；所述第三跨阻放大器与动态比较器的另一端输入连接，用于将电压电流转换模块的输出电流转换为电压值；电荷泵的输出端与缓冲级的输入端相连，所述缓冲级用于输出检测得到的下包络值。
7.如权利要求4或6所述的控制系统，其特征在于，所述动态比较器为单个动态比较器或者动态比较器阵列。
8.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于，所述第一跨阻放大器和第三跨阻放大器相同。
9.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述包络检测前端包括：所述包络检测前端包括跨阻放大器、动态比较器、电荷泵、放电控制单元、充电控制单元和缓冲级，所述跨阻放大器用于将光电转换模块输出的电流信号转换为电压信号；所述动态比较器用于将当前的上/下包络值与随随机数据序列变化的电压信号进行比较，得出此时保存的上/下包络值与真实上/下包络值的大小关系，输出充电控制信号和放电控制信号；所述电荷泵根据充电控制信号和放电控制信号进行充/放电；所述放电控制单元根据动态比较器输出的放电控制信号进行放电，所述充电控制单元根据动态比较器输出的充电控制信号进行充电，控制电荷泵进行放/充电以更新保存的上/下包络值；电荷泵的输出端与缓冲级的输入端相连，所述缓冲级用于输出检测得到的上/下包络值。
10.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，所述动态比较器为单个动态比较器或者动态比较器阵列。
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