[发明专利]适用于双偏振IQ调制器的偏压控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光信号调制领域，特别是涉及一种适用于双偏振IQ调制器的偏压控制装置及方法。

背景技术

目前，光通信正朝着更高速率，更大容量的方向不断发展，在高速光发射机中，光信号的调制通常需要采用基于MZM（Mach-Zehnder Modulator，马赫-曾德调制器）的双偏振光IQ（In-phase Quadrature）调制器。然而，光IQ调制器本身容易受一些环境因素例如温度等影响，从而导致其静态工作点发生偏移，使得系统性能劣化。为了保证信号质量的稳定，不影响系统性能，需要对IQ调制器两个偏振臂的偏压同时进行监测和控制，使两个偏振臂都工作在最佳静态工作点上。目前在这方面已有不少研究，例如，在调制器的两偏振臂外加不同频率微扰信号，在接收端滤出差频信号，调节偏置电压最小化差频信号。对于单载波系统还可以采取微分相位信息进行偏压控制。

随着100G、400G乃至更高速光通信需求的发展，O-OFDM（Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，光正交频分复用）技术有更广泛的应用前景。然而，适用于OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）系统的偏压控制研究目前还比较少，而对双偏振调制器的研究几乎没有。在理论上，可以通过检测OFDM调制信号的输出光信号功率来控制偏压，但在实际应用中，最佳静态工作点附近的光功率变化不明显，器件噪声产生的影响足以致使工作点偏离最佳点，导致系统性能劣化。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种适用于双偏振IQ调制器的偏压控制装置及方法，在IQ的偏置电压上分别叠加低频低幅抖动信号，通过迭代算法实现IQ偏置电压和相差偏置电压的精确控制。

本发明提供一种适用于双偏振IQ调制器的偏压控制装置，所述双偏振IQ调制器包括X偏振臂、Y偏振臂、第一MZM、第二MZM、第三MZM、第四MZM、第一光移相器和第二光移相器，X偏振臂、Y偏振臂均包括I路和Q路，所述X偏振臂的I路上有第一MZM，X偏振臂的Q路上有第二MZM和第一光移相器，Y偏振臂的I路上有第三MZM，Y偏振臂的Q路上有第四MZM和第二光移相器，所述偏压控制装置包括分光比为95:5的光耦合器、光电探测器、ADC、FPGA芯片、第一DAC、第二DAC、第三DAC、第四DAC、第五DAC、第六DAC，光耦合器的输入端与双偏振IQ调制器的输出端相连，光耦合器输出的5%信号进入光电探测器，光电探测器通过ADC与FPGA芯片相连，FPGA芯片分别与第一DAC、第二DAC、第三DAC、第四DAC、第五DAC、第六DAC相连，第一DAC与第一MZM相连，第二DAC与第一光移相器相连，第三DAC与第二MZM相连，第四DAC与第二光移相器相连，第五DAC与第三MZM相连，第六DAC与第四MZM相连，FPGA芯片通过第一DAC、第二DAC、第三DAC、第四DAC、第五DAC、第六DAC控制双偏振IQ调制器的偏压。

本发明还提供基于上述装置的适用于双偏振IQ调制器的偏压控制方法，包括以下步骤：

首先，通过最小化双偏振IQ调制器的输出光功率确定IQ偏置电压的初值，然后在I、Q两路直流偏置上分别引入低频低幅抖动信号V_dithcos(ω_ditht)和V_dithsin(ω_ditht)，V_dith是抖动信号的电压幅度，ω_dith是抖动信号的电压变化的频率，两者都是电压，前者是余弦变化的，后者是正弦变化的，这两个信号相差90度，t是时间变量，采取时分复用的工作方式，在第一时隙将低频抖动加到X偏振臂的I、Q两端进行控制，在第二时隙加到Y偏振臂的I、Q两端进行控制；引入的这两个抖动信号在输出光信号上叠加频率为ω_dith和2ω_dith的两个分量，当IQ相位差φ_IQ=π2时，2ω_dith分量达到最小值，此时I路信号和Q路信号相互正交；当IQ两路的偏置电压均达到最佳值时，ω_dith分量达到最小值；