CN113067643B - 一种含edfa光链路的mzm偏置点控制方法 - Google Patents

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CN113067643B CN202110302497.2A CN202110302497A CN113067643B CN 113067643 B CN113067643 B CN 113067643B CN 202110302497 A CN202110302497 A CN 202110302497A CN 113067643 B CN113067643 B CN 113067643B
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Abstract

本发明公开了一种含EDFA光链路的MZM偏置点控制方法，采用激光器输入MZM，采用VOA模拟光电变换电路的插入损耗，采用PD和频谱仪监测信号的频谱，利用EDFA的响应特性，不增加系统复杂度，方法简单，成本可控；设定MZM的偏置电压，使MZM工作在线性点和载波抑制点，调节导频频率以改变EDFA对导频频率的相位响应，降低或者不增加偏置点控制信号引入的带内交调信号，从而提升或保持系统的无杂散动态范围；推动导频偏置点控制方法在实际工程中的应用，相较功率法，可使MZM更精确、稳定的控制在设定的工作点上，尤其是线性点和载波抑制点。

Description

一种含EDFA光链路的MZM偏置点控制方法
技术领域
本发明属于光链路控制技术领域，具体涉及一种调制器偏置电压控制技术。
背景技术
马赫曾德尔调制器，简称MZM，应用在数字、模拟信号传输等方面，在高速光通信、雷达探测、电子对抗等领域发挥着重要作用。基于铌酸锂材料的MZM具有线性度好、带宽大、功耗低等特点，是目前应用最为广泛的调制器。
在实际应用环境中，随着温度、湿度、应力等因素的变化，MZM的偏置点会发生漂移，若不实时调整偏置点电压，将给链路带来插损增加、动态压缩等问题。因此，在工程化过程中，MZM需配备相应的偏置点控制板，使MZM持续工作在合适的偏压下。
目前，MZM偏置点控制主要分为功率法和导频法。功率法通过实时监测MZM输入端和输出端的光功率之差，调整偏置点电压，但是会导致反馈信号受输入光功率的波动、光耦合器和连接器损耗波动、探测器标校误差等因素影响，锁定精度不高，当MZM工作在载波抑制点时，功率法的控制难度很大，常常失效。导频法通过添加低频的扰动信号，对导频信号及其谐波进行探测和反馈控制，可将偏置点精准的控制在线性点、载波抑制点等工作状态，但是在链路中添加低频的扰动信号，会给系统中引入交调信号，尽管低频信号本身可通过滤波器将其滤除，但此低频信号会与载波中的射频信号在光电探测器上相互拍频，给系统引入带内交调信号，难以通过滤波方式去除，若设计不当，会降低系统的载波-交调之比，简称CIR。因此，需要一种新颖的导频频率和偏置点电压选择方法，以降低导频信号在系统带内的影响。
值得注意的是，在光电链路中通常添加掺铒光纤放大器，简称EDFA，以补偿链路传输中的光插损。EDFA具有类似高通滤波器的响应特性，换言之，EDFA对高频信号的增益响应和相位响应是透明的，而对低频信号会压缩其增益，改变其相位，影响信号的带内杂散幅度。MZM和光电探测器对输入频率以及之间的相互拍频的相位特性变化敏感，利用EDFA在低频下的响应特性，和可调光衰减器，简称VOA，以及光电探测器，简称PD模拟光链路，选择合适的低频扰动频率，在适当的偏压，即工作在线性点或载波抑制点，降低引入低频信号对系统的干扰，抑制传输信号带内的杂散，提升系统带内的CIR和无杂散动态范围，简称SFDR。
需要说明的是，低频信号的检测和偏置点的反馈方式，已有许多文献资料介绍，不需要关注，只需要解决传输信号带内的系统特性，即通过偏置点控制导频频率和偏压选择，抑制射频信号带内交调杂散，使系统性能不受导频信号影响，并不影响已有的偏置点反馈控制方法，因此不对偏置点控制的方法进行赘述。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的问题，提出了一种含EDFA光链路的MZM偏置点控制方法，为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
采用VOA模拟光电变换电路的插入损耗，设置激光器、MZM、第一VOA、EDFA、第二、PD组成光电变换电路，激光器连接MZM的输入端，MZM的输出端经过第一VOA连接EDFA的输入端，EDFA的输出端经过第二VOA连接PD，频谱仪连接PD，监测信号的频谱；设定MZM的偏置电压，使MZM工作在线性点或载波抑制点，测量偏置电压与半波电压之比，调节导频频率和EDFA对导频频率的相位响应。
进一步的，MZM设置两个输入端口，一个连接频率源，输入射频信号，经过调制加载到光载波，设为VRFsin(ωRFt)，射频信号的频率设为fRF，设定ωRF＝2πfRF；另一个连接信号发生器，作为偏置点控制器件，输入直流偏置点电压Vdc和低频扰动信号作为导频信号，设为Vb＝Vdc+Vd*sin(ωdt)，低频扰动信号的电压设为Vd，频率设为fd，设定ωd＝2πfd；MZM的输出信号设为VMZM(t)＝Vb+VRF sin(ωRFt)或VMZM(t)＝Vdc+Vd sin(ωdt)+VRF sin(ωRFt)，MZM的半波电压设为Vπ，电压幅度和相位的转换关系设为φ＝πV/Vπ，即φMZM＝πVMZM/Vπ，φdc＝πVdc/Vπ，φRF＝πVRF/Vπ，φd＝πVd/Vπ，则产生的相移为φMZM(t)＝φdc+φRF sin(ωRFt)+φdsin(ωdt)。
进一步的，EDFA输入光载波的调制频率设为f，f是fRF和/或fd，设定ω＝2πf，EDFA的激发态寿命设为τ，输入光功率设为Pin，输出光功率设为Pout，内部饱和功率设为Psat，EDFA的频率响应设为
Figure BDA0002986820260000021
增益频率响应设为G(ω)，相位频率响应设为φEDFA，则EDFA的频率响应也可以表示为H(ω)＝G(ω)·exp(iφEDFA(ω))；选择光纤材料，调整τ和Psat的数值，将EDFA的增益压缩和相位响应等效为高通滤波器，通常ωRF频率较高，而ωd频率较低，所以EDFA只影响ωd，对ωRF的影响可以忽略。
链路增益设为γ，采用EDFA引入相位响应，EDFA对导频信号的相位响应设为φEDFA-d，射频信号的相位响应设为φEDFA-RF，则φMZM(t)＝φdc+φRF sin(ωRFt)+φd sin(ωdt)+φEDFA-RF+φEDFA-d，对比未采用EDFA和采用EDFA的一阶和二阶SFDR；当MZM工作在线性点时，若φdc>π/2，调节导频频率，使φEDFA-d接近0；若φdc<π/2，调节φEDFA-d，使φdc+φEDFA-d接近π/2，则其余弦值更接近0，可以使一阶交调信号小于二阶交调信号；当MZM工作在载波抑制点时，若φdc>π，调节导频频率，使φEDFA-d接近0；若φdc<π，调节φEDFA-d，使φdc+φEDFA-d更接近π，可以使一阶交调信号小于二阶交调信号。
进一步的，未采用EDFA的电路中，MZM工作在线性点，射频信号幅度设为ARF＝±γ·sin(φdc)·J1(φRF)·J0(φd)·sin(ωRFt)，则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为
Figure BDA0002986820260000039
ARF±2d＝±γ·sin(φdc)·J1(φRF)·J2(φd)·sin(ωRFt±2ωdt)
Figure BDA0002986820260000035
ARF±4d＝±γ·sin(φdc)·J1(φRF)·J4(φd)·sin(ωRFt±4ωdt)更高阶的交调信号幅度小可忽略。
得到射频信号与导频信号的一阶
Figure BDA0002986820260000031
二阶
Figure BDA0002986820260000032
三阶
Figure BDA0002986820260000033
四阶
Figure BDA0002986820260000034
以此类推；贝塞尔函数阶数越高，取值越小，SFDR越大，只分析一阶SFDRRF±d和二阶SFDRRF±2d。可以看出，在没有EDFA的情况下，导频频率与一阶SFDRRF±d和二阶SFDRRF±2d无关。
MZM工作在载波抑制点，对射频信号进行倍频，射频信号带内包括射频信号的二倍频及其与导频信号产生的交调信号，射频信号幅度设为
Figure BDA0002986820260000036
则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为A2RF±d＝±γ·sin(φdc)·J2(φRF)·J1(φd)·sin(2ωRFt±ωdt)
Figure BDA0002986820260000037
A2RF±3d＝±γ·sin(φdc)·J2(φRF)·J3(φd)·sin(2ωRFt±3ωdt)
Figure BDA0002986820260000038
更高阶的交调信号幅度小可忽略。
得到射频信号与导频信号的一阶
Figure BDA0002986820260000041
二阶
Figure BDA0002986820260000042
三阶
Figure BDA0002986820260000043
四阶
Figure BDA0002986820260000044
此类推；贝塞尔函数阶数越高，取值越小，SFDR越大，只分析一阶SFDR2RF±d和二阶SFDR2RF±2d。可以看出，在没有EDFA的情况下，导频频率与一阶SFDR2RF±d和二阶SFDR2RF±2d无关。
进一步的，采用EDFA的电路中，MZM工作在线性点，射频信号幅度设为
Figure BDA0002986820260000045
则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为
Figure BDA0002986820260000046
Figure BDA0002986820260000047
Figure BDA0002986820260000048
Figure BDA0002986820260000049
更高阶的交调信号幅度小可忽略。
得到射频信号与导频信号的一阶
Figure BDA00029868202600000410
二阶
Figure BDA00029868202600000411
三阶
Figure BDA00029868202600000412
四阶
Figure BDA00029868202600000413
以此类推；贝塞尔函数阶数越高，取值越小，SFDR越大，只分析一阶
Figure BDA00029868202600000414
和二阶
Figure BDA00029868202600000415
其中由于RF信号频率高，φEDFA-RF取值可视为0，可以忽略。在含有EDFA的情况下，导频频率会相应改变φEDFA-d，从而影响一阶
Figure BDA00029868202600000416
和二阶
Figure BDA00029868202600000417
其中，若φdc>π/2，调节导频频率，减小φEDFA-d接近0，在加入EDFA后保持SFDR不变；若φdc<π/2，调节φEDFA-d，使φdc+φEDFA-d更接近π/2，则其和值的余弦值更接近0，这样可使一阶交调信号小于二阶交调信号，提升链路的SFDR。
MZM工作在载波抑制点，对射频信号进行倍频，射频信号带内包括射频信号的二倍频及其与导频信号产生的交调信号，射频信号幅度设为
Figure BDA0002986820260000051
则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为
Figure BDA0002986820260000052
Figure BDA0002986820260000053
Figure BDA0002986820260000054
Figure BDA0002986820260000055
更高阶的交调信号幅度小可忽略。
得到射频信号与导频信号的一阶
Figure BDA0002986820260000056
二阶
Figure BDA0002986820260000057
三阶
Figure BDA0002986820260000058
四阶
Figure BDA0002986820260000059
以此类推；贝塞尔函数阶数越高，取值越小，SFDR越大，只分析一阶
Figure BDA00029868202600000510
和二阶
Figure BDA00029868202600000511
其中由于RF信号频率高，φEDFA-RF取值可视为0，可以忽略。在含有EDFA的情况下，导频频率会相应改变φEDFA-d，从而影响一阶
Figure BDA00029868202600000512
和二阶
Figure BDA00029868202600000513
其中，当MZM工作在载波抑制点时，若φdc>π，调节导频频率，减小φEDFA-d接近0，保持链路的SFDR；若φdc<π，调节φEDFA-d，使φdc+φEDFA-d更接近π，则其和值的正弦值更接近0，这样可使一阶交调信号小于二阶交调信号，提升链路的SFDR。
本发明的有益效果：仅利用EDFA、MZM、PD等光电器件的物理基本特性，不增加系统复杂度，方法简单，成本可控；选择合适的导频信号频率，利用EDFA的响应特性，降低或者不增加偏置点控制板引入的带内交调信号，从而提升或者保持系统的无杂散动态范围；推动导频偏置点控制方法在实际工程中的应用，相较功率法，可使MZM更精确、稳定的控制在设定的工作点上，尤其是线性点和载波抑制点。
附图说明
图1是光传输链路原理图，图2是EDFA的增益压缩和相位响应示意图，图3是φdc＝95°时不含和含有EDFA情况下SFDR的变化，图4是φdc＝85°时不含和含有EDFA情况下SFDR的变化，图5是φdc＝185°时不含和含有EDFA情况下SFDR的变化，图6是φdc＝175°时不含和含有EDFA情况下SFDR的变化，图7是偏置电压为2.6V时不含和含有EDFA情况下SFDR的变化，图8是偏置电压为2.4V时不含和含有EDFA情况下SFDR的变化，图9是偏置电压为5.1V时不含和含有EDFA情况下SFDR的变化，图10是偏置电压为4.9V时不含和含有EDFA情况下SFDR的变化。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案做具体的说明。
采用激光器、MZM、第一VOA、EDFA、第二、PD组成光电变换电路，如图1所示，激光器连接MZM的输入端，MZM的输出端经过第一VOA连接EDFA的输入端，EDFA的输出端经过第二VOA连接PD，第一和第二VOA模拟光电变换电路的插入损耗；频谱仪连接PD，监测信号的频谱。
MZM设置两个输入端口：一个连接频率源，输入射频信号，一般100MHz以上，经过调制加载到光载波，设为VRFsin(ωRFt)，射频信号的频率为fRF，ωRF＝2πfRF；另一个连接信号发生器，作为偏置点控制器件，输入直流偏置点电压Vdc和低频扰动信号，设为Vb＝Vdc+Vd*sin(ωdt)，低频扰动信号的强度为Vd，频率为fd，ωd＝2πfd。
MZM的输出信号为VMZM(t)＝Vb+VRF sin(ωRFt)或VMZM(t)＝Vdc+Vd sin(ωdt)+VRFsin(ωRFt)，MZM的半波电压设为Vπ，导频幅度与半波电压之比设为φd，将弧度转换为角度，通常在10°以下，电压幅度和相位的转换关系设为φ＝πV/Vπ，产生的相移为φMZM(t)＝φdc+φRFsin(ωRFt)+φdsin(ωdt)。
进入EDFA光载波的调制频率设为f，f是fRF和/或fd，ω＝2πf，EDFA的激发态寿命设为τ，输入光功率设为Pin，输出光功率设为Pout，内部饱和功率设为Psat，则EDFA的频率响应为
Figure BDA0002986820260000071
EDFA的增益频率响应设为G(ω)，相位频率响应设为φEDFA，则EDFA的频率响应修改为H(ω)＝G(ω)·exp(iφEDFA(ω))。
τ和Psat为EDFA的固有参数，与光纤的材料性质相关，其它参数与EDFA的工作状态相关。
选择光纤材料，令τ＝10.5ms和Psat＝0.29mW，若Pin＝-5dBm，Pout＝10dBm，则EDFA的增益压缩和相位响应如图2所示，EDFA等效为高通滤波器。
若输入信号＞1MHz，则EDFA不改变其相位，增益不压缩；若输入信号为低频，则EDFA改变其相位，增益被压缩，频率越低，情况越明显；即EDFA只影响ωd，对ωRF影响可以忽略。
通常情况下，调制器MZM工作在线性点和载波抑制点，仅分析这两个点，交调信号的强度比信号噪底强度大，射频载波信号与交调信号的比值，即CIR等价为SFDR，用SFDR替换CIR描述。
链路增益设为γ，与光插损、入射到PD上的光功率相关，因为本专利关注的是系统的SFDR，即射频信号与杂散信号之比，所以不对γ的定义详细展开，而且很多文献和专利对γ的具体参数和含义进行介绍，仅把γ看作一个系统链路的常数项。
未采用EDFA的电路中，分析MZM工作在线性点和载波抑制点的工作状态。
若MZM工作在线性点，射频信号幅度设为ARF＝±γ·sin(φdc)·J1(φRF)·J0(φd)·sin(ωRFt)，则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为
Figure BDA0002986820260000076
ARF±2d＝±γ·sin(φdc)·J1(φRF)·J2(φd)·sin(ωRFt±2ωdt)
Figure BDA0002986820260000077
ARF±4d＝±γ·sin(φdc)·J1(φRF)·J4(φd)·sin(ωRFt±4ωdt)以此类推
得到射频信号与导频信号的一阶
Figure BDA0002986820260000072
二阶
Figure BDA0002986820260000073
三阶
Figure BDA0002986820260000074
四阶
Figure BDA0002986820260000075
以此类推……
φd在10°以下，贝塞尔函数阶数越高，取值越小，SFDR越大，所以系统射频带内无杂散动态范围仅需考虑一阶SFDRRF±d和二阶SFDRRF±2d。
若MZM工作在载波抑制点，对射频信号进行倍频，只考虑射频信号二倍频的情况，射频信号带内包括射频信号的二倍频及其与导频信号产生的交调信号，射频信号幅度设为
Figure BDA0002986820260000087
则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为
A2RF±d＝±γ·sin(φdc)·J2(φRF)·J1(φd)·sin(2ωRFt±ωdt)
Figure BDA0002986820260000088
A2RF±3d＝±γ·sin(φdc)·J2(φRF)·J3(φd)·sin(2ωRFt±3ωdt)
Figure BDA0002986820260000089
以此类推
即射频信号与导频信号的一阶
Figure BDA0002986820260000081
二阶
Figure BDA0002986820260000082
三阶
Figure BDA0002986820260000083
四阶
Figure BDA0002986820260000084
以此类推……
φd在10°以下，贝塞尔函数阶数越高，取值越小，SFDR越大，所以系统射频带内无杂散动态范围仅需考虑一阶SFDR2RF±d和二阶SFDR2RF±2d。
综上所述，无论MZM工作在线性点还是载波抑制点，对无杂散动态范围，仅需考虑导频信号与射频信号的一阶和二阶交调信号，而一阶交调幅度通常比二阶交调幅度大，对系统的无杂散动态范围影响也较大，故重点分析一阶的优化方法。
采用EDFA的电路中，引入相位响应，射频信号的相位响应设为φEDFA-RF，导频信号的相位响应设为φEDFA-d，则φMZM(t)＝φdc+φRF sin(ωRFt)+φd sin(ωdt)+φEDFA-RF+φEDFA-d，分析MZM工作在线性点和载波抑制点的工作状态。
若MZM工作在线性点，射频信号幅度设为
Figure BDA0002986820260000085
则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为
Figure BDA0002986820260000086
Figure BDA0002986820260000091
Figure BDA0002986820260000092
Figure BDA0002986820260000093
以此类推
得到射频信号与导频信号的一阶
Figure BDA0002986820260000094
二阶
Figure BDA0002986820260000095
三阶
Figure BDA0002986820260000096
四阶
Figure BDA0002986820260000097
以此类推……
φd在10°以下，贝塞尔函数阶数越高，取值越小，SFDR越大，所以系统射频带内无杂散动态范围仅需考虑一阶
Figure BDA0002986820260000098
和二阶
Figure BDA0002986820260000099
若MZM工作在载波抑制点，对射频信号进行倍频，只考虑射频信号二倍频的情况，射频信号带内包括射频信号的二倍频及其与导频信号产生的交调信号，射频信号幅度设为
Figure BDA00029868202600000910
则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为
Figure BDA00029868202600000911
Figure BDA00029868202600000912
Figure BDA00029868202600000913
Figure BDA00029868202600000914
以此类推
得到射频信号与导频信号的一阶
Figure BDA00029868202600000915
二阶
Figure BDA00029868202600000916
三阶
Figure BDA0002986820260000101
四阶
Figure BDA0002986820260000102
φd在10°以下，贝塞尔函数阶数越高，取值越小，SFDR越大，所以系统射频带内无杂散动态范围仅需考虑一阶
Figure BDA0002986820260000103
和二阶
Figure BDA0002986820260000104
综上所述，加入EDFA后，无论MZM工作在线性点还是载波抑制点，对无杂散动态范围，仅需考虑导频信号与射频信号的一阶和二阶交调信号，而一阶交调幅度通常比二阶交调幅度大，对系统的无杂散动态范围影响也较大，故重点分析一阶的优化方法。
射频信号的频率大于100MHz，EDFA的相位响应近似为0，即φEDFA-RF＝0，改变导频频率，如图2所示，经过EDFA后，φEDFA-d在0至50度之间变化。
由于MZM波导加工两个臂长有微小差别：若工作在线性点，φdc可能在π/2附近偏移，包括φdc<π/2和φdc>π/2两种状态；若工作在载波抑制点，φdc可能在π附近偏移，包括φdc<π和φdc>π两种状态。
若φdc>π/2，即φdc>90°，设定φdc＝95°，φd＝5°，则SFDRRF±d、
Figure BDA0002986820260000105
SFDRRF±2d、
Figure BDA0002986820260000106
的变化如图3所示，SFDRRF±d、SFDRRF±2d中无φEDFA-d变化项，视为定值，随着φEDFA-d增加，
Figure BDA0002986820260000107
明显降低，
Figure BDA0002986820260000108
虽然增加，但不明显，系统的SFDR受
Figure BDA0002986820260000109
影响，调节导频频率，减小φEDFA-d接近0，保持SFDR为48.9dB。
若φdc<π/2，即φdc<90°，设定φdc＝85°，φd＝5°，则SFDRRF±d、
Figure BDA00029868202600001010
SFDRRF±2d、
Figure BDA00029868202600001011
的变化如图4所示，SFDRRF±d、SFDRRF±2d中无φEDFA-d变化项，视为定值，随着φEDFA-d增加，
Figure BDA00029868202600001012
先增加后降低，
Figure BDA00029868202600001013
缓慢增加，系统的SFDR受一阶和二阶的综合影响，调节EDFA对导频频率的响应在3.6°至6.3°之间，使一阶交调信号小于二阶交调信号，将SFDR从48.9dB提升至60.4dB。
因此，若MZM工作在线性点，当φdc>π/2时，应选择导频频率使φEDFA-d尽可能小，而当φdc<π/2时，应选择导频频率使φEDFA-d在某一范围内，利用EDFA带来的相位变化，并提升链路带内的SFDR性能。
若φdc>π，即φdc>180°，设定φdc＝185°，φd＝5°，则SFDR2RF±d、
Figure BDA0002986820260000111
SFDR2RF±2d、
Figure BDA0002986820260000112
的变化如图5所示，SFDR2RF±d、SFDR2RF±2d中无φEDFA-d变化项，视为定值，随着φEDFA-d增加，
Figure BDA0002986820260000113
明显降低，
Figure BDA0002986820260000114
虽然增加，但不明显，系统的SFDR受
Figure BDA0002986820260000115
影响，调节导频频率，减小φEDFA-d接近0，保持SFDR为48.4dB。
若φdc<π，即φdc<180°，设定φdc＝175°，φd＝5°，则SFDR2RF±d、
Figure BDA0002986820260000116
SFDR2RF±2d、
Figure BDA0002986820260000117
的变化如图6所示，SFDR2RF±d、SFDR2RF±2d中无φEDFA-d变化项，视为定值，随着φEDFA-d增加，
Figure BDA0002986820260000118
先增加后降低，
Figure BDA0002986820260000119
缓慢增加，系统的SFDR受一阶和二阶的综合影响，调节EDFA对导频频率的响应在3.6°–6.3°之间，使一阶交调信号小于二阶交调信号，将SFDR从48.4dB提升至60.4dB。
因此，若MZM工作在载波抑制点，当φdc>π时，应选择导频频率使φEDFA-d尽可能小，而当φdc<π时，应选择导频频率使φEDFA-d在某一范围内，利用EDFA带来的相位变化，并提升链路带内的SFDR性能。
综上所述，设定导频幅度与半波电压的比值，转换为相位后为5°；当MZM工作在线性点时，若φdc>π/2，调节导频频率，使φEDFA-d接近0；若φdc<π/2，调节导频频率，使EDFA对导频频率的响应在3.6°至6.3°之间，使一阶交调信号小于二阶交调信号；当MZM工作在载波抑制点时，若φdc>π，调节导频频率，减小φEDFA-d接近0；若φdc<π，调节导频频率，使EDFA对导频频率的响应在3.6°–6.3°之间，使一阶交调信号小于二阶交调信号。
实施例1
MZM工作在线性点时，若直流偏置点电压为2.6V，半波电压为5V，根据EDFA相位响应与频率的关系，推导出导频频率与SFDR的关系如图7所示，射频信号和导频信号的一阶交调信号高于二阶交调信号，系统的SFDR受限于一阶交调信号，将导频频率选择为1MHz，当导频频率继续增加时，带内动态提升已不再明显，经过EDFA后，系统的动态没有恶化。
实施例2
MZM工作在线性点时，若直流偏置点电压为2.4V，半波电压为5V，根据EDFA相位响应与频率的关系，推导出导频频率与SFDR的关系如图8所示，系统的SFDR受限于一阶交调和二阶交调信号，当导频频率选择范围是65kHz–107kHz之间，系统带内一阶交调小于二阶交调信号，系统的SFDR从54dB提升至66dB，系统的动态得到提升。
实施例3
MZM工作在载波抑制点时，若直流偏置点电压为5.1V，半波电压为5V，根据EDFA相位响应与频率的关系，推导出导频频率与SFDR的关系如图9所示，射频信号和导频信号的一阶交调信号高于二阶交调信号，系统的SFDR受限于一阶交调信号，将导频频率选择为1MHz，当导频频率继续增加时，带内动态提升已不再明显，经过EDFA后，系统的动态没有恶化。
实施例4
MZM工作在载波抑制点时，若直流偏置点电压为4.9V，半波电压为5V，根据EDFA相位响应与频率的关系，推导出导频频率与SFDR的关系如图10所示，系统的SFDR受限于一阶交调和二阶交调信号，当导频频率最佳选择范围是64kHz–106kHz之间，系统带内一阶交调小于二阶交调信号，系统的SFDR从54dB提升至66dB，系统的动态得到提升。
上述作为本发明的实施例，并不限制本发明，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，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种含EDFA光链路的MZM偏置点控制方法，采用VOA模拟光电变换电路的插入损耗，设置激光器、MZM、第一VOA、EDFA、第二VOA、PD组成光电变换电路；激光器连接MZM的输入端，MZM的输出端经过第一VOA连接EDFA的输入端，EDFA的输出端经过第二VOA连接PD，频谱仪连接PD，监测信号的频谱；
MZM设置两个输入端口，一个连接频率源，输入射频信号，经过调制加载到光载波，设为VRFsin(ωRFt)，射频信号的频率设为fRF，设定ωRF＝2πfRF；另一个连接信号发生器，作为偏置点控制器件，输入直流偏置点电压Vdc和低频扰动信号作为导频信号，设为Vb＝Vdc+Vd*sin(ωdt)，低频扰动信号的电压设为Vd，频率设为fd，设定ωd＝2πfd；MZM的输出信号设为VMZM(t)＝Vb+VRFsin(ωRFt)，即
VMZM(t)＝Vdc+Vd sin(ωdt)+VRF sin(ωRFt)，MZM的半波电压设为Vπ，电压幅度和相位的转换关系设为φ＝πV/Vπ，即φMZM＝πVMZM/Vπ，φdc＝πVdc/Vπ，φRF＝πVRF/Vπ，φd＝πVd/Vπ，则产生的相移为φMZM(t)＝φdc+φRF sin(ωRFt)+φd sin(ωdt)；
其特征在于，包括：EDFA的输入光载波的调制频率设为f，f是fRF和/或fd，设定ω＝2πf，EDFA的激发态寿命设为τ，输入光功率设为Pin，输出光功率设为Pout，内部饱和功率设为Psat，EDFA的频率响应设为
Figure FDA0003728754960000011
增益频率响应设为G(ω)，相位频率响应设为φEDFA(ω)；选择光纤材料，调整τ和Psat的数值，将EDFA的增益压缩和相位响应等效为高通滤波器；
设定MZM的偏置电压，链路增益设为γ，采用EDFA引入相位响应，EDFA对导频信号的相位响应设为φEDFA-d，射频信号的相位响应设为φEDFA-RF，则
φMZM(t)＝φdc+φRF sin(ωRFt)+φd sin(ωdt)+φEDFA-RF+φEDFA-d，测量偏置电压与半波电压之比，对比未采用EDFA和采用EDFA的一阶和二阶SFDR；
调节导频频率：当MZM工作在线性点时，若φdc>π/2，调节导频频率，使φEDFA-d接近0；若φdc<π/2，调节φEDFA-d，使φdc+φEDFA-d接近π/2；当MZM工作在载波抑制点时，若φdc>π，调节导频频率，使φEDFA-d接近0；若φdc<π，调节φEDFA-d，使φdc+φEDFA-d接近π；使MZM工作在线性点和载波抑制点，改变EDFA对导频频率的相位响应。
2.根据权利要求1所述的含EDFA光链路的MZM偏置点控制方法，其特征在于，所述对比未采用EDFA和采用EDFA的一阶和二阶SFDR，包括：未采用EDFA的电路中，MZM工作在线性点，射频信号幅度设为ARF＝±γ·sin(φdc)·J1(φRF)·J0(φd)·sin(ωRFt)，则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为
Figure FDA0003728754960000021
ARF±2d＝±γ·sin(φdc)·J1(φRF)·J2(φd)·sin(ωRFt±2ωdt)
Figure FDA0003728754960000022
ARF±4d＝±γ·sin(φdc)·J1(φRF)·J4(φd)·sin(ωRFt±4ωdt)得到射频信号与导频信号的一阶
Figure FDA0003728754960000023
二阶
Figure FDA0003728754960000024
三阶
Figure FDA0003728754960000025
四阶
Figure FDA0003728754960000026
只分析一阶SFDRRF±d和二阶SFDRRF±2d。
3.根据权利要求1所述的含EDFA光链路的MZM偏置点控制方法，其特征在于，所述对比未采用EDFA和采用EDFA的一阶和二阶SFDR，包括：未采用EDFA的电路中，MZM工作在载波抑制点，对射频信号进行倍频，射频信号带内包括射频信号的二倍频及其与导频信号产生的交调信号，射频信号幅度设为
Figure FDA0003728754960000027
则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为A2RF±d＝±γ·sin(φdc)·J2(φRF)·J1(φd)·sin(2ωRFt±ωdt)
Figure FDA0003728754960000028
A2RF±3d＝±γ·sin(φdc)·J2(φRF)·J3(φd)·sin(2ωRFt±3ωdt)
Figure FDA0003728754960000029
得到射频信号与导频信号的一阶
Figure FDA00037287549600000210
二阶
Figure FDA00037287549600000211
三阶
Figure FDA00037287549600000212
四阶
Figure FDA00037287549600000213
只分析一阶SFDR2RF±d和二阶SFDR2RF±2d。
4.根据权利要求1所述的含EDFA光链路的MZM偏置点控制方法，其特征在于，所述对比未采用EDFA和采用EDFA的一阶和二阶SFDR，包括：采用EDFA的电路中，MZM工作在线性点，射频信号幅度设为
Figure FDA0003728754960000031
则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为
Figure FDA0003728754960000032
Figure FDA0003728754960000033
Figure FDA0003728754960000034
Figure FDA0003728754960000035
得到射频信号与导频信号的一阶
Figure FDA0003728754960000036
二阶
Figure FDA0003728754960000037
三阶
Figure FDA0003728754960000038
四阶
Figure FDA0003728754960000039
只分析一阶
Figure FDA00037287549600000310
和二阶
Figure FDA00037287549600000311
5.根据权利要求1所述的含EDFA光链路的MZM偏置点控制方法，其特征在于，所述对比未采用EDFA和采用EDFA的一阶和二阶SFDR，包括：采用EDFA的电路中，MZM工作在载波抑制点，对射频信号进行倍频，射频信号带内包括射频信号的二倍频及其与导频信号产生的交调信号，射频信号幅度设为
Figure FDA00037287549600000312
则射频信号与导频信号相互拍频引起的带内交调信号幅度为
Figure FDA00037287549600000313
Figure FDA00037287549600000314
Figure FDA00037287549600000315
Figure FDA00037287549600000316
得到射频信号与导频信号的一阶
Figure FDA0003728754960000041
二阶
Figure FDA0003728754960000042
三阶
Figure FDA0003728754960000043
四阶
Figure FDA0003728754960000044
只分析一阶
Figure FDA0003728754960000045
和二阶
Figure FDA0003728754960000046
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