电光调制器偏置点控制方法及装置

本发明涉及一种电光调制器偏置点控制方法及装置。

背景技术：

1、针对未来宽带无线接入网络、传感网络、雷达、卫星通信和电子战等领域的需求，微波光子技术得到了迅速发展。微波光子技术主要研究光信号与微波电信号相互作用，包括产生微波、传输微波、处理微波，其中传输微波是微波光子技术的核心之一。与传统使用电缆传输微波信号的方式相比，微波光子链路具有传输损耗小、传输损耗不与信号频率相关、带宽大、抗电磁干扰等优点。常用的微波光子链路主要为外调制链路，外调制主要通过光传输到外接调制器中，该调制器具有和光产生某种相互作用的能力：如电光效应、声光效应、热光效应等，当光源在其中传输时，光的幅度、频率等参数会发生改变，从而实现外调制。在外调制中，马赫-曾德尔电光调制器(mach-zehnder modulator,mzm)凭借其带宽大、低啁啾等优势，广泛应用于光纤通信系统和微波光子系统中。然而，电光强度调制器由于其内部材料的本身特性，外界环境的改变会导致偏置工作点的漂移，从而导致输出信号的失真、消光比恶化等问题，影响到整个光通信、微波光子系统的工作性能。因此，电光调制器偏置点的稳定控制对于整个通信系统都有着重要的意义。

2、目前已有的调制器偏置点稳定控制技术主要可以分为两类：基于光功率的反馈控制方法以及基于外加导频信号的谐波分析方法。k sekine等人利用mzm输入输出光功率值来判定偏置点是否漂移[sekine k,hasegawa c,kikuchi n,et al.anovel bias controltechnique for mz modulator with monitoring power of backward light foradvanced modulation formats，conference on optical fiber communication&thenational fiber optic engineers conference.ieee,2007]，该方法通过对调制器输入、输出功率取样进行比较，通过反馈进行偏压补偿，该方法原理简单，但是检测信号幅度变化小，容易被噪声淹没，控制精度较差，且任意点控制误差大。h kawakami等人提出一种外加低频导频信号的分析方法[kawakami h,yoshida e,miyamoto y.auto bias controltechnique based on asymmetric bias dithering for optical qpskmodulation.journal of lightwave technology,2012(7):30.]，该方案对调制器施加一个低频、低幅的微扰信号，调制后对其进行傅里叶谐波分析其一次、二次谐波的幅值，根据幅值信息对调制器的偏压进行反馈补偿控制。该方式可以实现任意工作点的控制，但是引入的导频信号也将通过电光调制非线性进入到微波传输信号中，严重干扰系统解调。此外，由于导频信号的幅度较低，且光电-电光转化的损耗较高，将导致基于导频的偏置点控制方案灵敏度难以提升。

3、上述两种现有偏置点控制方法针对于普通调制中的偏置点控制，对于复杂调制中光功率变化不明显的情况下(例如非线性多边带调制、光频梳产生、大信号调制等)，均无法对偏置点的漂移做出正确的判断以及补偿。因此，亟需一种可应用于复杂调制的偏置点控制方案，对光功率变化不明显的偏置点漂移情况进行稳定的偏置点控制。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种电光调制器偏置点控制方法，可在光功率变化不明显的复杂调制情况下对偏置进行稳定控制，且具有精度高、对信号影响小、抗噪声干扰、可同时控制多个并行调制器等优点。

2、本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

3、一种电光调制器偏置点控制方法，所述电光调制器包含n个并行的强度调制器，n为正整数；对第i个强度调制器，对其输入光信号的分束信号和其输出调制光信号的分束信号之中的一路信号进行频移量为δfi的移频后，将两者进行拍频；以拍频所得电信号中频率为δfi的频率分量的功率/幅度信息作为反馈，对第i个强度调制器的偏置点进行反馈控制，所述频率为δfi的频率分量的功率/幅度随第i个强度调制器的偏置电压变化而呈余弦变化；其中，i＝1,2,...,n。

4、优选地，n为大于1的正整数且δf1、δf2、…、δfn各不相同；对第i个强度调制器，对其输出调制光信号的分束信号进行频移量为δfi的移频；使用同一光电探测模块同时对n个强度调制器进行所述拍频。

5、优选地，使用以下方法进行所述拍频：先将两路信号进行光180度混频，然后对混频信号进行平衡光电探测。

6、优选地，使用声光调制方法或载波抑制单边带调制方法进行所述移频。

7、进一步地，所述电光调制器偏置点控制方法还包括：对所述电光调制器输入光信号的光功率抖动进行抖动补偿。

8、基于同一发明构思还可以得到以下技术方案：

9、一种电光调制器偏置点控制装置，所述电光调制器包含n个并行的强度调制器，n为正整数；所述电光调制器偏置点控制装置包括：

10、一组光移频模块，用于对第i个强度调制器的输入光信号的分束信号与其输出调制光信号的分束信号之中的一路信号进行频移量为δfi的移频，其中，i＝1,2,...,n；

11、光电接收模块，用于将第i个强度调制器的输入光信号的分束信号和其输出调制光信号的分束信号之中经过移频后的信号与另一路信号进行拍频；

12、信号处理/控制模块，用于以拍频所得电信号中频率为δfi的频率分量的功率/幅度信息作为反馈，对第i个强度调制器的偏置点进行反馈控制，所述频率为δfi的频率分量的功率/幅度随第i个强度调制器的偏置电压变化而呈余弦变化。

13、优选地，n为大于1的正整数，δf1、δf2、…、δfn各不相同；对第i个强度调制器，对其输出调制光信号的分束信号进行频移量为δfi的移频；使用同一光电探测模块同时对n个强度调制器进行所述拍频。

14、优选地，使用以下方法进行所述拍频：先将两路信号进行光180度混频，然后对混频信号进行平衡光电探测。

15、优选地，光移频模块使用声光调制器或载波抑制单边带调制器进行所述移频。

16、进一步地，信号处理/控制模块还用于对所述电光调制器输入光信号的光功率抖动进行抖动补偿。

17、相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

18、本发明利用光载波在偏置点漂移时的变化，将强度调制器的输入光信号和输出调制光信号之中的一路进行移频，然后和另一路信号拍频可得到频率为移频量的电信号分量，该电信号分量的幅度/功率变化反映了调制光信号中光载波的功率变化，从而能够推算出调制器偏置点的变化。相比现有光功率检测法和导频法，本发明技术方案可应用于偏置点漂移时光功率变化不明显的调制场景，或偏置点漂移时光功率变化与调制器传输曲线不一致的情况，如光频梳产生、宽带信号调制、大信号调制等，本发明能够有效的对电光调制器进行偏置点控制，且具有对输出信号影响小、抗噪声干扰、可同时控制多个并行调制器等优点。