本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光发射机调制器的偏置控制装置及方法、光发射机。
背景技术
在高速光通信系统中，一般需要在光发射机中设置调制器对发送信号进行调制，其中，同相正交(iq，in-phaseandquadrature)调制器广泛地应用于光通信系统中以产生高频谱效率的发射信号。
图1是现有的对光发射机调制器进行偏置控制的示意图。如图1中的虚线框所示，光发射机调制器101具有两个推挽式的马赫曾德调制器(mzm，mach-zehndermodulator)，分别记为第一马赫曾德调制器102、第二马赫曾德调制器103，另外，还具有相位调制器(pm，phasemodulator)104，第一马赫曾德调制器102、第二马赫曾德调制器103分别用于调制i路和q路的驱动信号vrf,i、vrf,q，相位调制器104在i和q路之间引入90°相位差。在正常工作状态下，两个马赫曾德调制器102、103和相位调制器104都偏置在各自的最优工作点上。然而由于环境温度变化、器件老化等原因，调制器的三个偏置点(记为biasi、biasq、biasp)都有可能发生漂移从而偏离最优工作点。
为保证调制器的调制性能，通常采用自动偏置控制(abc，automaticbiascontrol)电路对三个偏置点分别进行跟踪和调整。如图1所示，通过光电检测器105检测光发射机调制器101的输出功率信号，自动偏置控制电路106根据光电检测器105的检测结果对三个偏置点biasi、biasq、biasp上的偏置电压vi、vq和vp进行控制，例如，目前可采用在偏置电压上加载导频微扰的方法。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现要素：
发明人发现，由于马赫曾德调制器的非线性调制特性，现有的自动偏置控制电路的灵敏度会随着驱动信号的增大而降低。此外，导频微扰和发送信号一起传输后，在接收端很难将该导频微扰去除。对于采用高阶调制格式的光纤通信系统，自动偏置控制电路造成的性能(qfactor)代价，特别是用于控制biasp的自动偏置控制电路造成的性能代价，将会增大到不可接受。
本发明实施例提供一种光发射机调制器的偏置控制装置及方法、光发射机，通过获得组成光发射机调制器的第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器各自的输出功率信号，能够根据这两个输出功率信号与光发射机调制器的整体输出功率信号提取出与相位偏置相关的信息，从而利用该信息对相位偏置进行控制，能够有效提高偏置控制的灵敏度，并能够适用于各种类型的调制格式。
根据本发明实施例的第一方面，提供一种光发射机调制器的偏置控制装置，所述光发射机调制器具有第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器，所述装置包括：获取单元，其用于获得第一马赫曾德调制器的第一输出功率信号、第二马赫曾德调制器的第二输出功率信号以及所述光发射机调制器的第三输出功率信号；提取单元，其用于根据所述第一输出功率信号、所述第二输出功率信号以及所述第三输出功率信号，提取与所述光发射机调制器的相位偏置相关的信息；控制单元，其用于根据与所述光发射机调制器的相位偏置相关的信息，对所述光发射机调制器的相位偏置进行控制。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种光发射机，所述光发射机包括根据本发明实施例的第一方面所述的装置。
根据本发明实施例的第三方面，提供一种光发射机调制器的偏置控制方法，所述光发射机调制器具有第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器，所述方法包括：获得第一马赫曾德调制器的第一输出功率信号、第二马赫曾德调制器的第二输出功率信号以及所述光发射机调制器的第三输出功率信号；根据所述第一输出功率信号、所述第二输出功率信号以及所述第三输出功率信号，提取与所述光发射机调制器的相位偏置相关的信息；根据与所述光发射机调制器的相位偏置相关的信息，对所述光发射机调制器的相位偏置进行控制。
本发明的有益效果在于：通过获得组成光发射机调制器的第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器各自的输出功率信号，能够根据这两个输出功率信号与光发射机调制器的整体输出功率信号提取出与相位偏置相关的信息，从而利用该信息对相位偏置进行控制，能够有效提高偏置控制的灵敏度，并能够适用于各种类型的调制格式。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施方式，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是现有的对光发射机调制器进行偏置控制的示意图；
图2是本发明实施例1的光发射机调制器的偏置控制装置的示意图；
图3是本发明实施例1的获取单元201的示意图
图4是本发明实施例1的对光发射机调制器进行偏置控制的示意图；
图5是本发明实施例1的提取单元202的示意图；
图6是本发明实施例1的提取与该光发射机调制器的相位偏置相关的信息的示意图；
图7是本发明实施例2的光发射机的组成示意图；
图8是本发明实施例2的光发射机的系统构成的一示意框图；
图9是本发明实施例3的光发射机调制器的偏置控制方法的示意图。
具体实施方式
在本发明实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。
在本发明实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。
参照附图，通过下面的说明书，本发明的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本发明的特定实施方式，其表明了其中可以采用本发明的原则的部分实施方式，应了解的是，本发明不限于所描述的实施方式，相反，本发明包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
实施例1
图2是本发明实施例1的光发射机调制器的偏置控制装置的示意图。该光发射机调制器具有第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器。如图2所示，该装置200包括：
获取单元201，其用于获得第一马赫曾德调制器的第一输出功率信号、第二马赫曾德调制器的第二输出功率信号以及该光发射机调制器的第三输出功率信号；
提取单元202，其用于根据第一输出功率信号、第二输出功率信号以及第三输出功率信号，提取与该光发射机调制器的相位偏置相关的信息；
控制单元203，其用于根据与该光发射机调制器的相位偏置相关的信息，对该光发射机调制器的相位偏置进行控制。
由上述实施例可知，通过获得组成光发射机调制器的第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器各自的输出功率信号，能够根据这两个输出功率信号与光发射机调制器的整体输出功率信号提取出与相位偏置相关的信息，从而利用该信息对相位偏置进行控制，能够有效提高偏置控制的灵敏度，并能够适用于各种类型的调制格式。
在本实施例中，光发射机调制器具有第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器，光发射机调制器可使用现有结构，例如，可使用与图1中的光发射机调制器101相同的结构。
光发射机调制器的输出光场eout可以表示为：
其中，eout表示光发射机调制器的输出光场，ei表示第一马赫曾德调制器的输出光场，eq表示第二马赫曾德调制器的输出光场，δθp表示相位调制器上的偏置点biasp相对90°的偏移。
根据光发射机调制器的输出光场，可以获得相应的输出功率信号，例如，可以使用以下的公式(2)表示输出功率信号：
pout＝|eout|2(2)
其中，pout表示光发射机调制器的输出功率信号，即第三输出功率信号，eout表示光发射机调制器的输出光场。
结合以上的公式(1)和公式(2)，可以根据以下的公式(3)表示输出功率信号：
pout＝|ei|2+|eq|2-2eieqsin(δθp)(3)
其中，pout表示光发射机调制器的输出功率信号，即第三输出功率信号，ei表示第一马赫曾德调制器的输出光场，eq表示第二马赫曾德调制器的输出光场，δθp表示相位调制器上的偏置点biasp相对90°的偏移，即相位偏置的漂移。
上述公式(3)中等号右边的前两项可以分别表示为：
pi＝|ei|2(4)
pq＝|eq|2(5)
其中，pi表示第一马赫曾德调制器的输出功率信号，即第一输出功率信号，ei表示第一马赫曾德调制器的输出光场，pq表示第二马赫曾德调制器的输出功率信号，即第二输出功率信号，eq表示第二马赫曾德调制器的输出光场。
上述公式(3)中等号右边的第三项可以表示为：
pbeat＝-2eieqsin(δθp)(6)
其中，ei表示第一马赫曾德调制器的输出光场，eq表示第二马赫曾德调制器的输出光场，δθp表示相位调制器上的偏置点biasp相对90°的偏移，即相位偏置的漂移。
在通常情况下，光发射机中仅设置一个光电检测器，用于对光发射机调制器的输出功率信号pout进行检测，并根据检测结果进行偏置控制，由于与相位偏置相关的只有上述公式(6)表示的pbeat，且上述公式(4)和(5)表示的pi、pq会对偏置控制产生干扰。
在本实施例中，通过获取单元201获得第一马赫曾德调制器的第一输出功率信号pi、第二马赫曾德调制器的第二输出功率信号pq以及该光发射机调制器的第三输出功率信号pout，并通过提取单元202根据pi、pq以及pout，提取与光发射机调制器的相位偏置相关的信息，例如pbeat，控制单元203根据提取出的pbeat，对光发射机调制器的相位偏置进行控制。因此，能够直接利用与相位偏置相关的信息对相位偏置进行控制，排除其他信息的干扰，能够有效提高偏置控制的灵敏度，并能够适用于各种类型的调制格式。
在本实施例中，获取单元201用于获得第一马赫曾德调制器的第一输出功率信号、第二马赫曾德调制器的第二输出功率信号以及该光发射机调制器的第三输出功率信号。
例如，可以在光发射机中另外设置用于检测第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器的两个光电检测器。也就是说，光发射机具有用于检测第一马赫曾德调制器的第一输出功率的第一光电检测器、用于检测第二马赫曾德调制器的第二输出功率的第二光电检测器以及用于检测所述光发射机调制器的第三输出功率的第三光电检测器。
图3是本发明实施例1的获取单元201的示意图。如图3所示，获取单元201包括：
第一确定单元301，其用于根据第一光电检测器的检测结果确定第一输出功率信号；
第二确定单元302，其用于根据第二光电检测器的检测结果确定第二输出功率信号；
第三确定单元303，其用于根据第三光电检测器的检测结果确定第三输出功率信号。
在本实施例中，第一确定单元301、第二确定单元302以及第三确定单元303例如可以根据第一光电检测器、第二光电检测器以及第三光电检测器检测到的功率值，确定在随着时间变化的功率的信号，即第一输出功率信号、第二输出功率信号以及第三输出功率信号。
在本实施例中，各个光电检测器可以使用现有结构，例如，光电检测器为光电二极管。
图4是本发明实施例1的对光发射机调制器进行偏置控制的示意图。如图4所示，光发射机调制器401具有第一马赫曾德调制器402和第二马赫曾德调制器403，另外，还具有相位调制器404。第一马赫曾德调制器402用于调制i路的发送信号，第二马赫曾德调制器403用于调制q路的发送信号，第一驱动信号vrf,i、第二驱动信号vrf,q分别用于对第一马赫曾德调制器402和第二马赫曾德调制器403进行驱动，相位调制器404在i和q路之间引入90°相位差，第一光电检测器405检测第一马赫曾德调制器402的输出功率，第二光电检测器406检测马赫曾德调制器403的输出功率，第三光电检测器407检测光发射机调制器401的输出功率；另外，由于提取单元202还可以调节i路和q路的合成比例，第二光电检测器406也可以检测经过相位调制器404后的光信号的输出功率；
获取单元201根据第一光电检测器405、第二光电检测器406以及第三光电检测器407的检测结果，确定第一马赫曾德调制器402的第一输出功率信号、第二马赫曾德调制器403的第二输出功率信号以及该光发射机调制器401的第三输出功率信号；提取单元202根据第一输出功率信号、第二输出功率信号以及第三输出功率信号，提取与该光发射机调制器401的相位偏置相关的信息；控制单元203根据与该光发射机调制器401的相位偏置相关的信息，对该光发射机调制器401的相位偏置进行控制，即，对相位调制器404上的偏置点biasp上的偏置电压vp进行控制，另外，对于偏置电压vi和vq的控制可以采用现有技术。
在本实施例中，提取单元202根据第一输出功率信号、第二输出功率信号以及第三输出功率信号，提取与该光发射机调制器401的相位偏置相关的信息。例如，提取上述公式(6)表示的pbeat。
例如，根据以上的公式(3)-(6)，可以基于以下的公式(7)获得pbeat：
pbeat＝pout-pi-pq(7)
其中，pout表示光发射机调制器的输出功率信号，即第三输出功率信号，pi表示第一马赫曾德调制器的输出功率信号，即第一输出功率信号，pq表示第二马赫曾德调制器的输出功率信号，即第二输出功率信号。
由于在实际的光发射机中，第一马赫曾德调制器所在i路的输出和第二马赫曾德调制器所在q路的输出合成到整个光发射机调制器的输出的比例可能不平衡，另外，第一马赫曾德调制器所在i路的输出功率信号和第二马赫曾德调制器所在q路的输出功率信号以及整个光发射机调制器的输出功率信号之间可能存在相对时延，因此，获取单元201实际获得的第一输出功率信号和第二输出功率信号与上述公式(7)中的理论值存在偏差，需要对其进行调整。以下对提取单元202的结构以及提取方法进行示例性的说明。
图5是本发明实施例1的提取单元202的示意图。如图5所示，提取单元202包括：
第一调整单元501，其用于对第一输出功率信号进行第一功率调整；
第二调整单元502，其用于对第二输出功率信号进行第二功率调整；
第一时延单元503，其用于对经过第一功率调整的第一输出功率信号进行第一时延处理；
第二时延单元504，其用于对经过第二功率调整的第二输出功率信号进行第二时延处理；
计算单元505，其用于将第三输出功率信号减去经过第一功率调整以及第一时延处理的第一输出功率信号和经过第二功率调整以及第二时延处理的第二输出功率信号，将计算结果作为与该光发射机调制器的相位偏置相关的信息。
这样，通过对第一输出功率信号和第二输出功率信号进行调整和时延处理，能够使得i路和q路的合成比例保持一致，且能够消除i路和q路的输出功率信号与整个调制器的输出功率信号的时延，使得提取出的该信息更加准确，从而进一步提高偏置控制的灵敏度。
在本实施例中，例如，第一调整单元501可以通过第一调整因子对第一输出功率信号的幅度进行调整，第二调整单元502可以通过第二调整因子对第二输出功率信号的幅度进行调整，第一时延单元503可以通过第一时延对经过第一功率调整的第一输出功率信号进行第一时延处理，第二时延单元504可以通过第二时延对经过第二功率调整的第二输出功率信号进行第二时延处理。
图6是本发明实施例1的提取与该光发射机调制器的相位偏置相关的信息的示意图。如图6所示，通过获取单元201实际获得的第一输出功率信号和第二输出功率信号分别记为
在本实施例中，在提取单元202提取出与该光发射机调制器的相位偏置相关的信息后，控制单元203根据该信息，对该光发射机调制器的相位偏置进行控制。
在本实施例中，控制单元203进行相位偏置的控制可使用各种现有方法，例如，可以采用基于峰值或均方值检测的方法，或者，基于相位同步检测的方法。
在本实施例中，如图5所示，提取单元202还可以包括：
第三调整单元506，其用于根据控制单元203对光发射机调制器的相位偏置进行控制的灵敏度，对用于进行第一功率调整的第一调整因子和/或用于进行第二功率调整的第二调整因子，以及用于进行第一时延处理的第一时延和/或用于进行第二时延处理的第二时延进行调整。
这样，通过相位偏置控制的灵敏度来调整第一调整因子和/或第二调整因子、以及第一时延和/或第二时延，能够进一步提高偏置控制的灵敏度。
由上述实施例可知，通过获得组成光发射机调制器的第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器各自的输出功率信号，能够根据这两个输出功率信号与光发射机调制器的整体输出功率信号提取出与相位偏置相关的信息，从而利用该信息对相位偏置进行控制，能够有效提高偏置控制的灵敏度，并能够适用于各种类型的调制格式。
实施例2
本发明实施例还提供一种光发射机，图7是本发明实施例2的光发射机的组成示意图。如图7所示，该光发射机700包括偏置控制装置701，该偏置控制装置701的结构与功能与实施例1中的记载相同，此处不再赘述。
图8是本发明实施例2的光发射机的系统构成的一示意框图。如图8所示，光发射机800包括：信号生成器801、数模转换器802-1和802-2、调制器803、偏置控制装置804、第一光电检测器805、第二光电检测器806、第三光电检测器807，调制器803具有第一马赫曾德调制器808、第二马赫曾德调制器809以及相位调制器810，另外，光发射机800还包括激光器811，
信号生成器801根据发送数据生成两路数字信号，生成调制器803的i路和q路的驱动信号，即第一马赫曾德调制器807和第二马赫曾德调制器808的驱动信号vrf,i、vrf,q；数模转换器802-1和802-2分别对i路和q路的驱动信号进行数模转换；调制器803根据该驱动信号对激光器811发出的光进行调制；第一光电检测器805、第二光电检测器806、第三光电检测器807分别检测第一马赫曾德调制器808、第二马赫曾德调制器809以及整个调制器803的输出功率；偏置控制装置804根据第一光电检测器805、第二光电检测器806、第三光电检测器807的检测结果，对调制器803的相位偏置进行控制，即对相位调制器803上的偏置电压vp进行控制。另外，对于偏置电压vi和vq的控制可以采用现有技术。
在本实施例中，信号生成器801、数模转换器802、调制器803以及第一光电检测器805、第二光电检测器806、第三光电检测器807的结构可参考现有技术，偏置控制装置804的结构和功能与实施例1中的记载相同，此处不再赘述。另外，可以将偏置控制装置804集成在光发射机的数字信号处理器中，即，通过数字信号处理器实偏置控制装置804的功能。例如，该数字信号处理器可以被配置为：获得第一马赫曾德调制器的第一输出功率信号、第二马赫曾德调制器的第二输出功率信号以及所述光发射机调制器的第三输出功率信号；根据所述第一输出功率信号、所述第二输出功率信号以及所述第三输出功率信号，提取与所述光发射机调制器的相位偏置相关的信息；根据与所述光发射机调制器的相位偏置相关的信息，对所述光发射机调制器的相位偏置进行控制。
在本实施例中，光发射机800也并不是必须要包括图8中所示的所有部件；此外，光发射机800还可以包括图8中没有示出的部件，可以参考现有技术。
由上述实施例可知，通过获得组成光发射机调制器的第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器各自的输出功率信号，能够根据这两个输出功率信号与光发射机调制器的整体输出功率信号提取出与相位偏置相关的信息，从而利用该信息对相位偏置进行控制，能够有效提高偏置控制的灵敏度，并能够适用于各种类型的调制格式。
实施例3
本发明实施例还提供一种光发射机调制器的偏置控制方法，其对应于实施例1的光发射机调制器的偏置控制装置。
图9是本发明实施例3的光发射机调制器的偏置控制方法的示意图。该光发射机调制器具有第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器。如图9所示，该方法包括：
步骤901：获得第一马赫曾德调制器的第一输出功率信号、第二马赫曾德调制器的第二输出功率信号以及光发射机调制器的第三输出功率信号；
步骤902：根据第一输出功率信号、第二输出功率信号以及第三输出功率信号，提取与光发射机调制器的相位偏置相关的信息；
步骤903：根据与光发射机调制器的相位偏置相关的信息，对该光发射机调制器的相位偏置进行控制。
在本实施例中，上述各个步骤的具体实现方法与实施例1中的记载相同，此处不再赘述。
由上述实施例可知，通过获得组成光发射机调制器的第一马赫曾德调制器和第二马赫曾德调制器各自的输出功率信号，能够根据这两个输出功率信号与光发射机调制器的整体输出功率信号提取出与相位偏置相关的信息，从而利用该信息对相位偏置进行控制，能够有效提高偏置控制的灵敏度，并能够适用于各种类型的调制格式。
本发明实施例还提供一种计算机可读程序，其中当在光发射机调制器的偏置控制装置或光发射机中执行所述程序时，所述程序使得计算机在所述光发射机调制器的偏置控制装置或光发射机中执行实施例3所述的光发射机调制器的偏置控制方法。
本发明实施例还提供一种存储有计算机可读程序的存储介质，其中所述计算机可读程序使得计算机在光发射机调制器的偏置控制装置或光发射机中执行实施例3所述的光发射机调制器的偏置控制方法。
结合本发明实施例描述的在光发射机调制器的偏置控制装置或光发射机中执行偏置控制方法可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图2中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图9所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(fpga)将这些软件模块固化而实现。
软件模块可以位于ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、cd-rom或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于asic中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若设备(例如移动终端)采用的是较大容量的mega-sim卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该mega-sim卡或者大容量的闪存装置中。
针对图2描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑器件、分立硬件组件、或者其任意适当组合。针对图2描述的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、与dsp通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。
以上结合具体的实施方式对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本发明保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本发明的精神和原理对本发明做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本发明的范围内。