CN113346956B - 一种用于iq调制器的基于导频的偏压控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于IQ调制器的基于导频的偏压控制装置和方法，属于光信号调制领域。包括：产生一对幅度相同正交导频信号，将采样后电信号分别与相应导频信号进行相关运算，计算细调范围内不同偏压下相关系数，将相关系数为0对应偏压作为偏置电压值，电信号为中心频率偏移第二光信号与第三光信号耦合后相干探测电信号，第二光信号为光载波除第一光信号之外剩余光信号，第三光信号为IQ调制器调制后光信号的K₂％。本发明结合相干探测和相关检测，在信号光功率较小下加入功率相对大的本振光，得到较大功率信号输出，易于微弱信号探测，灵敏度得到提高。通过监测相关系数实现偏压控制，使最佳偏压时相关系数为0，有效提高系统灵敏度和控制精度。

Description

一种用于IQ调制器的基于导频的偏压控制装置和方法

技术领域

本发明属于光信号调制领域，更具体地，涉及一种用于IQ调制器的基于导频的偏压控制装置和方法。

背景技术

近年来，光纤通信系统一直不断地向更高速率、更远距离、更高容量发展，经研究发现将多种调制和复用技术结合起来，可以有效帮助提升光纤通信系统的总传输容量，因此为满足系统如今的需求，各种高阶调制技术已成为研究的一大热点问题。

在光纤通信系统的发射端若要产生高阶调制格式的信号，IQ调制器则起到了十分关键的作用。IQ调制器由两个马赫泽德(MZM)调制器和一个相位调制器构成，在正常工作时，需要将调制器对应的三个偏置电压调到最佳的偏置点，即两个MZM的偏置电压在零偏置点，而相位调制器产生的相位差

为π/2以保证两路信号的正交关系，才能使得最终的信号质量最佳。然而，在实际工作中，调制器的稳定性很容易受到温度和机械振动等外部环境因素的影响，导致偏置电压发生偏移，从而影响信号的质量。因此需要对调制器的三个偏压同时进行监控，使得调制器可以稳定工作在目标工作点，来保证输出信号质量的稳定。

目前比较常见的偏压控制方案主要有两种，一个是基于功率监测的自动偏压控制技术，这种方案通常是对输出信号的功率或平均功率进行监测，通过不断地找功率极值等方式，将偏置电压控制在最佳偏置点。还有一种是基于导频的自动偏压控制技术，即在两个MZM的偏置电压中加入一对正交的低频导频信号，在接收端对功率信号进行FFT运算，分别通过监测一阶和二阶谐波分量来对偏置电压进行追踪和控制。但基于导频的方案由于引入了FFT运算，增加了运算的复杂度，并且两种方案的灵敏度都不高，不适合应用在高阶调制格式的系统中。后来又在基于导频的方案基础上提出了一种相关检测的方案，避免了FFT运算带来的复杂度，并且具有更高的灵敏度。但由于噪声的影响，相关系数始终无法严格为0，控制精度有限。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种用于IQ调制器的基于导频的偏压控制装置和方法，其目的在于有效提高系统灵敏度和控制精度，从而可以用于高阶调制格式系统。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种用于IQ调制器的基于导频的偏压控制装置，所述IQ调制器用于对第一光信号进行相干调制，所述第一光信号为光源发出光载波的K₁％，50＜K₁＜100；

所述偏压控制装置包括：

控制器，与IQ调制器电连接，用于在粗调阶段，获取IQ调制器调制后的光载波光功率，根据光功率的最小值或中位值，在预设偏压范围内调整偏压值，获得三个粗调后偏置电压值，将[粗调后偏置电压值-细调阈值，粗调后偏置电压值+细调阈值]作为细调范围；在细调阶段，产生一对幅度相同且正交的导频信号，分别加载到I路、Q路的直流偏置电压端口，将采样后电信号分别与相应的导频信号进行相关运算，计算细调范围内不同偏压下的相关系数，将相关系数为0对应的偏压分别作为三个细调后偏置电压值，所述电信号为中心频率偏移后的第二光信号与第三光信号耦合后相干探测得到的功率电信号，所述第二光信号为光源发出光载波除第一光信号之外的剩余光信号，所述第三光信号为IQ调制器调制后光信号的K₂％，0＜K₂＜50；

数模转换单元，输入端与控制器连接，输出端与IQ调制器的直流偏置端口连接，用于将控制器输出的偏置电压值转换成电压信号，加载到IQ调制器对应直流偏置端口，完成偏置电压的控制。

有益效果：考虑到用于偏压控制的第三光信号一般较微弱，系统的灵敏度较低，本发明采用相干探测技术，在信号光功率比较小的情况下，加入一束相对大的功率的本振光，就能得到较大功率的信号输出，易于微弱信号的探测，系统的灵敏度得到了提高。

优选地，所述控制器细调阶段通过以下方式计算相关系数：

对IQ两路的偏置电压进行控制时，在细调范围内重复扫描V_biasi和V_biasq，将对应功率信号分别与cos2πf_ct和sin2πf_ct进行相关运算，得到相应的相关系数C₁和C₂，f_c表示导频频率；

对相位调制器的偏置电压进行控制时，在细调范围内重复扫描

将对应的功率信号分别与sin2π(f-f_c)t和sin2π(f+f_c)t进行相关运算，得到相应的相关系数

和

f为偏移频率。

有益效果：考虑到在最佳偏压附近，频点f_c、f-f_c和f+f_c的变化不明显，本发明采用相关检测技术，可以凸显待测频点，便于检测到频点变化，提高检测精度，并且与基于FFT方案相比，不仅降低了算法的复杂度，而且在最佳偏压附近的偏压调节是线性的且具有方向性，更易于偏置电压的调节。

优选地，对相位调制器的偏置电压

进行控制时，按照一定步长扫描

分别找到使得

和

为0的电压值，加权平均得到细调后

值；

将细调后

值加载到相位调制器的直流偏置端口，并固定，对I路的MZM的偏置电压V_biasi和Q路的MZM的偏置电压V_biasq进行控制时，分别按照一定步长扫描V_biasi和V_biasq，分别找到使得C₁和C₂为0的电压值，作为细调后V_biasi值和细调后V_biasq值，并加载到IQ两路的MZM的直流偏置端口。

有益效果：考虑到相位调制器的偏置电压

会对相关系数C₁和C₂的计算带来误差，本发明考虑先将

调到最佳值后，再对V_biasi和V_biasq进行控制，分别找到使得C₁和C₂为0的电压值，此时结果会更精确。

优选地，所述加权平均的权值按照以下方式赋值：

对使得

和

为0的电压值进行加权平均，得到最佳偏压值

通过对第四光信号进行解调并分析误码率和/或误差向量幅度，分别调整

为0对应的电压值的权重w₁和

为0对应的电压值的权重w₂，并且w₁+w₂＝1，所述第四光信号为IQ调制器调制后除第三光信号之外的剩余光信号。

有益效果：考虑到噪声对结果精确度的影响，本发明对使得

和

为0的电压值进行加权平均，并且根据信号的通信质量来分别调整权值w₁和w₂，从而可以同时利用上两个受相位调制器的偏置电压影响的频点的变化结果，削弱噪声的影响，提高偏压控制的精度，得到通信质量最佳的信号。

为实现上述目的，按照本发明的第二方面，提供了一种用于IQ调制器的基于导频的偏压控制方法，

所述IQ调制器用于对第一光信号进行相干调制，所述第一光信号为光源发出的光载波的K₁％，50＜K₁＜100；该方法包括：

粗调阶段：获取IQ调制器调制后的光载波光功率，根据光功率的最小值或中位值，在预设偏压范围内调整偏压值，获得三个粗调后偏置电压值，将[粗调后偏置电压值-细调阈值，粗调后偏置电压值+细调阈值]作为细调范围；

细调阶段：产生一对幅度相同且正交的导频信号，分别加载到I路、Q路的直流偏置电压端口；将采样后电信号分别与相应的导频信号进行相关运算，所述电信号为中心频率偏移后的第二光信号与第三光信号耦合后相干探测到的功率电信号，所述第二光信号为光源发出光载波除第一光信号之外的剩余光信号，所述第三光信号为IQ调制器调制后光信号的K₂％，0＜K₂＜50；计算细调范围内不同偏压下的相关系数；将相关系数为0对应的偏压分别作为三个细调后偏置电压值；

将控制器输出的偏置电压值转换成电压信号，加载到IQ调制器对应直流偏置端口，完成偏置电压的控制。

优选地，各相关系数计算方式如下：

对IQ两路的偏置电压进行控制时，在细调范围内重复扫描V_biasi和V_biasq，将对应功率信号分别与cos2πf_ct和sin2πf_ct进行相关运算，得到相应的相关系数C₁和C₂，f_c表示导频频率；

对相位调制器的偏置电压进行控制时，在细调范围内重复扫描

将对应的功率信号分别与sin2π(f-f_c)t和sin2π(f+f_c)t进行相关运算，得到相应的相关系数

和

f为偏移频率。

优选地，所述将相关系数为0对应的偏压分别作为三个细调后偏置电压值具体如下：

对相位调制器的偏置电压

进行控制时，按照一定步长扫描

分别找到使得

和

为0的电压值，加权平均得到细调后

值；

将细调后

值加载到相位调制器的直流偏置端口，并固定，对I路的MZM的偏置电压V_biasi和Q路的MZM的偏置电压V_biasq进行控制时，分别按照一定步长扫描V_biasi和V_biasq，分别找到使得C₁和C₂为0的电压值，作为细调后V_biasi值和细调后V_biasq值，并加载到IQ两路的MZM的直流偏置端口。优选地，所述加权平均的权值按照以下方式赋值：

对使得

和

为0的电压值进行加权平均，得到最佳偏压值

通过对第四光信号进行解调并分析误码率和/或误差向量幅度，分别调整

为0对应的电压值的权重w₁和

为0对应的电压值的权重w₂，并且w₁+w₂＝1，所述第四光信号为IQ调制器调制后除第三光信号之外的剩余光信号。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

本发明提出一种用于IQ调制器的基于导频的偏压控制装置和方法，结合相干探测和基于导频的相关检测，即向IQ调制器的I路和Q路的偏置电压分别加载一对幅度相同的正交的导频信号，并将激光器发出的光分成两束，一束输入到IQ调制器进行调制得到已调光信号，另一束则将中心频率偏移f后作为本振光，与已调光信号一起由光电探测器接收，实现相干探测得到功率信号。再将功率信号与导频信号进行相关运算，通过检测相关系数来调整偏置电压。由于使用了相干探测方式，在信号光功率比较小的情况下加入一束相对大的功率的本振光，从而得到较大功率的信号输出，易于微弱信号的探测，系统的灵敏度得到了提高。由于使用了相关检测方式，通过监测相关系数值实现偏压控制，使得各最佳偏压时计算的相关系数都正好为0。使用相关检测可以凸显待测频点，便于检测到频点变化，提高检测精度。并且算法复杂度较低，在最佳偏压附近的偏压调节是线性的且具有方向性，更易于偏置电压的调节。而本发明将本振光中心频率偏移f后，功率信号频谱上的频点f_c+f和f_c-f，都会分别随着相位调制器的偏置电压的变化而变化，因此结合两个相关运算的结果，设置合适的权重，可以削弱噪声的影响，提高控制精度，得到更为精确的偏压值。高阶调制格式系统对偏压控制系统要求很严格，信号质量容易受到偏压漂移的影响，本发明相比其他方案可有效提高系统灵敏度和控制精度，从而可以用于高阶调制格式系统。

附图说明

图1为本发明提供的IQ调制器的偏置电压控制系统图；

图2(a)为本发明提供的相关系数C₁随偏置电压V_biasi变化的曲线；

图2(b)为本发明提供的相关系数C₂随偏置电压V_biasq变化的曲线；

图2(c)为本发明提供的相关系数

随相位差

(偏置电压

)变化曲线；

图2(d)为本发明提供的相关系数

随相位差

(偏置电压

)变化的曲线。

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未构成冲突就可以相互组合。

本发明提出一种IQ调制器的偏置电压控制系统，包括以下部分：激光器、耦合器、移频器(AOM)、IQ调制器、光电探测器、调制子板、控制子板、数据处理模块。

所述系统使用的三个所述耦合器中，包括：两个分光比为95∶5和一个分光比为1∶1的光耦合器，分别用于光束分束和耦合。其中一个用于分光的耦合器的输入端与激光器输出端相连，输出端则分别与移频器的输入端和IQ调制器的输入端相连。另一个用于分光的耦合器的输入端与IQ调制器输出端相连，输出端一路与光通信传输链路输入端相连，另一路则与所述移频器的输出端一起连接到用于耦合的光耦合器的两个输入端，用于耦合的光耦合器的输出端则与光电探测器的输入端连接。

IQ调制器可实现信号的调制，数据信号由所述IQ调制器的射频端口输入，而导频和偏置电压则通过所述数据处理模块加载到所述IQ调制器的直流偏置端口。

移频器可实现本振光中心频率的偏移，与调制后的光信号通过耦合器耦合后，用光电探测器接收实现相干探测。

调制子板和所述控制子板为独立的两块开发板，所述IQ调制器置于所述调制子板，所述数据处理模块内置于所述控制子板，而所述光电探测器一个内置于控制子板用于对已调光信号的探测，另一个则为所述控制子板上的外置模块，用于实现对已调光信号和本振光的相干探测。将所述调制子板与所述控制子板连接起来。

数据处理模块主要包括：单片机模块、模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)。光电探测器将输入的光信号经过光电转化得到功率信号后，通过模数转换器进行采样，再在单片机模块进行数据处理，将采样后的功率信号与导频信号进行相关运算后，将所得偏压信号目标值通过数模转换器反馈回IQ调制器的直流偏置端。

具体地，如图1所示，将激光器的输出端与分光比为95∶5的耦合器的输入端相连，通过耦合器分成两路后输出，一个输出端与移频器的输入端相连，而另一个输出端则与IQ调制器的输入端相连。将IQ调制器的输出端与分光比为95∶5的耦合器的输入端相连，通过耦合器分成两路后输出，一个输出端与光通信传输链路输入端连接，而另一个输出端则与移频器的输出端一起分别连接到分光比为1∶1的耦合器的两个输入端，经由耦合后将输出端与光电探测器的输入端相连。光电探测器的输出与数据处理模块连接，数据处理模块的输出端再与所述IQ调制器的直流偏置端口连接。

本发明提出一种IQ调制器的偏置电压控制方法，包括以下步骤：

打开激光源和移频器，先对偏置电压进行粗调，此时不需要加载导频。通过控制子板的内置光电探测器仅接收经过IQ调制器得到的调制后的光信号，经过光电转换得到功率信号

通过ADC采样后在单片机中进行监测和处理。

固定Q路的偏置电压V_biasq和相位调制器的偏置电压

在单片机中按照一定步长(本实施例为2％V_π)均匀扫描I路的偏置电压V_biasi，依次通过DAC加载到IQ调制器I路的直流偏置端口，同时将每个V_biasi对应的功率信号p_s(t)分别通过ADC采样后送到单片机，通过单片机找到功率的最小值p_s(t)_min对应的偏置电压，作为此时V_biasi的目标值，通过DAC加载到IQ调制器I路的直流偏置端口。

再次固定I路的偏置电压V_biasi和相位调制器的偏置电压

在单片机中按照一定步长(本实施例为2％V_π)均匀扫描Q路的偏置电压V_biasq，依次通过DAC加载到IQ调制器Q路的直流偏置端口，同时将每个V_biasq对应的功率信号p_s(t)分别通过ADC采样后送到单片机，通过单片机找到功率的最小值p_s(t)_min对应的偏置电压，作为此时V_biasq的目标值，通过DAC加载到IQ调制器Q路的直流偏置端口。

缩小扫描步长(本实施例为0.1％V_π)，在上述目标值的附近重新扫描，重复以上操作，分别找到使得功率最小对应的偏置电压V_{biasi 0}和V_{biasq 0}，由单片机产生并通过DAC分别加载到IQ调制器I路和Q路的直流偏置端口，作为粗调后V_biasi和V_{bias q}的初始值，并固定。

完成对IQ两路的偏置电压的控制后，在单片机中按照一定步长(本实施例为2％V_π)均匀扫描相位调制器的偏置电压

依次通过DAC加载到相位调制器的直流偏置端口，同时将每个

对应的功率信号p_s(t)分别通过ADC采样后送到单片机，在单片机中找到功率的最小值p_s(t)_min和最大值p_s(t)_max，并计算功率的中位值

找到功率最接近p_s(t)m对应的偏压，作为此时

的目标值。再缩小扫描步长(本实施例为0.1％V_π)，在上述目标值的附近重新扫描，重复以上操作，找到功率的中值对应的偏置电压

由单片机产生并通过DAC加载到相位调制器的直流偏置端口，作为粗调后

的初始值，并固定。

完成偏置电压的粗调后，再根据本发明提出的基于相关检测和相干探测的偏压控制方案进行细调。

先利用单片机将前面粗调得到的三个偏置电压的初始电压V_{biasi 0}，V_{biasq 0}和

分别通过DAC加载到IQ调制器I路、Q路和相位调制器的直流偏置端口。再由单片机产生一对幅值相同且相互正交的导频信号，V_{dit herI}＝Acos2πf_ct和V_{dit herQ}＝Asin2πf_ct，分别通过DAC持续加载到I、Q的直流偏置端口，而相位调制器的偏置端口不加载任何导频信号。导频的幅值A的取值不宜过大或过小，幅值过大的导频会带来通信系统代价，幅值过小则监测效果较差，会影响系统的控制精度，本实施例取5％V_π，频率f_c可取10kHz左右。则两个MZM的偏置电压的输入分别为V_biasI＝V_{dit herI}+V_{biasi 0}＝V_ditherI+V_π+V_dI，V_biasq＝V_{dit herQ}+V_{biasq 0}＝V_ditherQ+V_π+V_dQ，其中，V_π为半波电压，V_dI/Q为I/Q路的MZM实际偏置电压相对理想最佳偏置电压的偏移量，且此时IQ两路之间的相位差为

经过IQ调制器得到的调制后的光信号

经过移频器得到的中心频率偏移f(本实施例为55MHz)的光信号E_lo(t)＝exp(j2πft)，经过1∶1耦合器耦合后由控制子板的外置光电探测器接收，经过光电转换得到功率信号

通过ADC采样后在单片机中进行监测和处理，即将功率信号分别与cos2πf_ct、sin2πf_ct、sin2π(f-f_c)t以及sin2π(f+f_c)t进行相关运算，计算一个检测周期(本实施例中可取1000个左右的实时功率信号)内的相关系数C₁、C₂、

和

来分别对V_biasi，V_biasq和

进行控制，其中：

考虑其他偏置已调整至最佳的情况，相关系数C₁、C₂、

和

分别随着偏置电压V_biasi，V_biasq和

(相位差

)变化的曲线见附图2(a)-图2(d)，由图可知，当偏置点未发生漂移，偏置电压V_biasi，V_biasq和

(相位差

)分别处于目标点，即V_biasi＝V_π，V_biasq＝V_π，且

时，C₁、C₂、

和

均为0。

由上述相关系数与偏置电压的关系可知，由于

项的影响，偏置电压的偏移项V_di、V_dq不为0时，相关系数C₁、C₂也有可能取到零值，因此在细调偏置电压的过程中，考虑先对相位调制器的偏置电压

进行调节，将其调到最佳值后再调节V_biasi和V_biasq。

首先保持I、Q两路的偏置电压不变，在初始值

附近按照一定步长(本实施例为2％V_π)均匀扫描相位调制器的偏置电压

依次通过DAC加载到相位调制器的直流偏置端口，同时将每个

对应的功率信号p(t)分别通过ADC采样后送到单片机，在单片机中将其分别与sin2π(f-f_c)t以及sin2π(f+f_c)t做相关，计算一个检测周期内的相关系数

和

由于噪声的影响，考虑分别找到

和

最接近零值对应的偏置电压

和

且存在

通过分析信号的误码率(BER)、误差向量幅度(EVM)等重要通信指标，分别调整权重w₁和w₂，再计算出最终的偏置电压值

作为此时

的目标值，通过DAC加载到IQ调制器相位调制器的直流偏置端口。

缩小扫描步长(本实施例为0.1％V_π)，在上述目标值的附近重新扫描，重复以上操作，分别找到使得相关系数

和

最接近零值时对应的偏置电压值，根据权重算出此时的电压值

由单片机产生并通过DAC加载到相位调制器的直流偏置端口，作为细调后

的最终值。

完成对

的精细调节后，固定该偏置电压值，此时认为：

保持Q路的偏置电压V_biasq不变，在初始值V_{biasi 0}附近按照一定步长(本实施例为2％V_π)均匀扫描相位调制器的偏置电压V_biasi，依次通过DAC加载到IQ调制器I路的直流偏置端口，同时将每个V_biasi对应的功率信号p(t)分别通过ADC采样后送到单片机，在单片机中将其与cos2πf_ct做相关，计算一个检测周期内的相关系数C₁。找到C₁最接近零值对应的偏置电压，作为此时V_biasi的目标值，通过DAC加载到IQ调制器I路的直流偏置端口。

再保持I路的置电压V_biasi不变，在初始值V_{biasq 0}附近按照一定步长(本实施例为2％V_π)均匀扫描相位调制器的偏置电压V_biasq，依次通过DAC加载到IQ调制器Q路的直流偏置端口，同时将每个V_biasq对应的功率信号p(t)分别通过ADC采样后送到单片机，在单片机中将其与sin2πf_ct做相关，计算一个检测周期内的相关系数C₂。找到C₂最接近零值对应的偏置电压，作为此时V_biasq的目标值，通过DAC加载到IQ调制器Q路的直流偏置端口。

缩小扫描步长(本实施例为0.1％V_π)，在上述目标值的附近重新扫描，重复以上操作，分别找到使得相关系数C₁和C₂最接近零值时对应的偏置电压V_biasi和V_biasq，由单片机产生并通过DAC分别加载到IQ调制器I路和Q路的直流偏置端口，作为细调后V_biasi和V_biasq的最终值。

本发明结合相干探测和相关检测的方案，通过简单的积分运算便可实现对IQ调制器的三个偏置电压的自动控制，方案精度高且易实现。

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 (4)

1.一种用于IQ调制器的基于导频的偏压控制装置，其特征在于，

所述IQ调制器用于对第一光信号进行相干调制，所述第一光信号为光源发出光载波的K₁％，50<K₁<100；

所述偏压控制装置包括：

控制器，与IQ调制器电连接，用于在粗调阶段，获取IQ调制器调制后的光载波光功率，根据光功率的最小值或中位值，在预设偏压范围内调整偏压值，获得三个粗调后偏置电压值，将[粗调后偏置电压值-细调阈值，粗调后偏置电压值+细调阈值]作为细调范围；在细调阶段，产生一对幅度相同且正交的导频信号，分别加载到I路、Q路的直流偏置电压端口，将采样后电信号分别与相应的导频信号进行相关运算，计算细调范围内不同偏压下的相关系数，将相关系数为0对应的偏压分别作为三个细调后偏置电压值，所述电信号为中心频率偏移后的第二光信号与第三光信号耦合后相干探测得到的功率电信号，所述第二光信号为光源发出光载波除第一光信号之外的剩余光信号，所述第三光信号为IQ调制器调制后光信号的K₂％，0<K₂<50；

数模转换单元，输入端与控制器连接，输出端与IQ调制器的直流偏置端口连接，用于将控制器输出的偏置电压值转换成电压信号，加载到IQ调制器对应直流偏置端口，完成偏置电压的控制；

所述控制器细调阶段通过以下方式计算相关系数：

对IQ两路的偏置电压进行控制时，在细调范围内重复扫描I路的MZM偏置电压V_biasi和Q路的MZM的偏置电压V_biasq，将V_biasi对应功率信号与cos2πf_ct进行相关运算，得到相应的相关系数C₁，将V_biasq对应功率信号和sin2πf_ct进行相关运算，得到相应的相关系数C₂，f_c表示导频频率；

对相位调制器的偏置电压进行控制时，在细调范围内重复扫描相位调制器的偏置电压

将

对应的功率信号与sin2π(f-f_c)t进行相关运算，得到相应的相关系数

将

对应的功率信号和sin2π(f+f_c)t进行相关运算，得到相应的相关系数

f为偏移频率；

所述控制器通过以下方式，将相关系数为0对应的偏压分别作为三个细调后偏置电压值：

对相位调制器的偏置电压

进行控制时，按照一定步长扫描

分别找到使得

为 0 的偏置电压值

和使得

为0的偏置电压值

加权平均得到的电压值作为细调后

值；

将细调后

值加载到相位调制器的直流偏置端口，并固定，对I路的MZM的偏置电压V_biasi和Q路的MZM的偏置电压V_biasq进行控制时，按照一定步长扫描V_biasi找到使得C₁为0的电压值，作为细调后V_biasi值，按照一定步长扫描V_biasq，找到使得C₂为0的电压值，作为细调后V_biasq值，并加载到IQ两路的MZM的直流偏置端口。

2.如权利要求1所述的偏压控制装置，其特征在于，所述加权平均的权值按照以下方式赋值：

对使得

和

为0的电压值进行加权平均，得到最佳偏压值

通过对第四光信号进行解调并分析误码率和/或误差向量幅度，分别调整

为0对应的电压值的权重w₁和

为0对应的电压值的权重w₂，并且w₁+w₂＝1，所述第四光信号为IQ调制器调制后除第三光信号之外的剩余光信号。

3.一种用于IQ调制器的基于导频的偏压控制方法，其特征在于，

所述IQ调制器用于对第一光信号进行相干调制，所述第一光信号为光源发出的光载波的K₁％，50<K₁<100；该方法包括：

粗调阶段：获取IQ调制器调制后的光载波光功率，根据光功率的最小值或中位值，在预设偏压范围内调整偏压值，获得三个粗调后偏置电压值，将[粗调后偏置电压值-细调阈值，粗调后偏置电压值+细调阈值]作为细调范围；

细调阶段：产生一对幅度相同且正交的导频信号，分别加载到I路、Q路的直流偏置电压端口；将采样后电信号分别与相应的导频信号进行相关运算，所述电信号为中心频率偏移后的第二光信号与第三光信号耦合后相干探测到的功率电信号，所述第二光信号为光源发出光载波除第一光信号之外的剩余光信号，所述第三光信号为IQ调制器调制后光信号的K₂％，0<K₂<50；计算细调范围内不同偏压下的相关系数；将相关系数为0对应的偏压分别作为三个细调后偏置电压值；

将控制器输出的偏置电压值转换成电压信号，加载到IQ调制器对应直流偏置端口，完成偏置电压的控制；

通过以下方式计算相关系数：

对IQ两路的偏置电压进行控制时，在细调范围内重复扫描I路的MZM偏置电压V_biasi和Q路的MZM的偏置电压V_biasq，将V_biasi对应功率信号与cos2πf_ct进行相关运算，得到相应的相关系数C₁，将V_biasq对应功率信号和sin2πf_ct进行相关运算，得到相应的相关系数C₂，f_c表示导频频率；

对相位调制器的偏置电压进行控制时，在细调范围内重复扫描相位调制器的偏置电压

将

对应的功率信号与sin2π(f-f_c)t进行相关运算，得到相应的相关系数

将

对应的功率信号和sin2π(f+f_c)t进行相关运算，得到相应的相关系数

f为偏移频率；

通过以下方式将相关系数为0对应的偏压分别作为三个细调后偏置电压值：

对相位调制器的偏置电压

进行控制时，按照一定步长扫描

分别找到使得

为 0 的偏置电压值

和使得

为0的偏置电压值

加权平均得到的电压值作为细调后

值；

将细调后

值加载到相位调制器的直流偏置端口，并固定，对I路的MZM的偏置电压V_biasi和Q路的MZM的偏置电压V_biasq进行控制时，按照一定步长扫描V_biasi找到使得C₁为0的电压值，作为细调后V_biasi值，按照一定步长扫描V_biasq，找到使得C₂为0的电压值，作为细调后V_biasq值，并加载到IQ两路的MZM的直流偏置端口。

4.如权利要求3所述的偏压控制方法，其特征在于，所述加权平均的权值按照以下方式赋值：

对使得

和

为0的电压值进行加权平均，得到最佳偏压值

通过对第四光信号进行解调并分析误码率和/或误差向量幅度，分别调整

为0对应的电压值的权重w₁和

为0对应的电压值的权重w₂，并且w₁+w₂＝1，所述第四光信号为IQ调制器调制后除第三光信号之外的剩余光信号。

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