[发明专利]光模数转换系统并行解复用模块自动偏置控制装置

说明书

本发明提供了一种光模数转换系统中并行解复用模块自动偏置控制装置，其构成包括一次连接并形成闭环反馈链路的电光开关模块、输出光耦合模块、反馈量转换模块、反馈信号处理模块以及程控电源模块。本发明应用于光模数转换系统中并行解复用模块的双输出电光调制器最佳工作电压(正交偏置点)的自动选取和稳定控制。利用双输出调制器两路输出互补的特性及并行解复用模块中光脉冲的特有属性构建一个反馈链路，从而达到以最简化的链路结构自动选取和稳定控制解复用系统中双输出调制器最佳工作电压的功能。

技术领域

本发明涉及微波光子信号处理领域，具体是一种光模数转换系统并行解复用模块自动偏置控制装置，用于通道解复用模块中双输出电光调制器的正交偏置点自动选取和稳定控制。

背景技术

近些年来，光子模数转换技术已取得迅猛的发展，其目标在于克服传统电子模数转换技术中的性能瓶颈。此外，由光子前端和电子后端构成的光子模数转换系统将光子技术的高性能与电子技术的便捷性有机结合起来，为下一代雷达通信信号的接收处理提供了理想的解决方案。在此系统中，主要由光子采样时钟产生模块，电光采样模块，多通道解复用模块，多通道光电转换模块和电子数字量化模块组成。为了能让高速率的光子前端和低速的电子后端有效结合，将高速光子采样序列进一步降低速率显得非常重要，基于电光开关的多通道解复用模块就扮演着这样的角色，当模块中通道数为N时，那么经过多通道解复用模块后，光子采样序列的速率就降为原先的1/N。同时，采用电光开关进行并行解复用的光子模数转换系统有效减轻了系统中出现的脉冲形状失配效应和降低了模块的复杂度例如：申请号为201710401304.2，发明名称为《基于调制器多通道解复用的光模数转换装置》的中国专利申请，提出了一种基于调制器多通道解复用的光模数转换装置，利用调制器的光开关效应实现多通道解复用，通过级联的调制器对高速率的光采样脉冲进行逐级解复用，最终利用并行化的光电转换、电采样以及数据处理复合实现了对被采样信号的采集。但是，作为电光开光主要组成部分的双输出电光调制器需要非常精确地选取工作电压，只有工作在正交偏置点时才能达到最佳的开关效果。然而这在实际实验操作中是困难的，并且每次实验的正交偏置点会随着环境温度、光功率、热电效应等多种因素的变化而漂移，难以长时间稳定在一个固定值，导致实际实验过程中工作点选取不准确。在基于电光开关并行解复用模块的光模数转换系统中，双输出电光调制器的正交偏置点漂移将会造成通道间的失配，从而影响系统的有效比特位数。在多级解复用链路中，此现象带来的影响更加严重。

因此实现电光调制器的自动偏置控制是进一步提升光模数转换系统性能的重要途径。目前，基于硬件实现和软件算法的电光调制器偏置电压自动控制方法不断被研究。硬件实现主要有两种方式：一种是通过两个光耦合器分别耦合出一定比例的输入光和输出光，再将两路光分别通过光电转换模块转换成两路电压信号，把两个电压的比值作为反馈，通过调整反馈参数，最终实现稳定的PID控制单元；另一种是额外加入低频扰动信号，与输出反馈信号相乘，再与直流电源的输出相加作为调制器的偏置电压输入。然而这些方法都存在系统过于复杂或者功能单一的特点，不适用于光模数转换系统中基于电光开关的并行解复用模块。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提出了一种光模数转换系统中并行解复用模块自动偏置控制装置及方法。该控制装置及方法可应用于基于电光开关的并行解复用模块中双输出电光调制器的最佳工作电压(正交偏置点)的自动选取和稳定控制。利用双输出调制器两路输出互补的特性及并行解复用模块中光脉冲的特有属性构建一个反馈链路，从而达到以最简化的链路结构实现自动选取和稳定控制解复用模块中双输出调制器最佳工作电压的功能。

本发明是通过以下技术方案实现的。

根据本发明的一个方面，提供了一种光模数转换系统中并行解复用模块自动偏置控制装置，包括：电光开关模块、输出光耦合模块、反馈量转换模块、反馈信号处理模块以及程控电源模块；其中：