[发明专利]一种电-光转换模块偏置点的无杂散锁定系统及方法

说明书

本发明涉及一种电‑光转换模块偏置点的无杂散锁定系统及方法，用于实现对电‑光转换模块偏置点的无杂散稳定控制和跟踪，同时提取光发射部分和电‑光转换部分的光功率，进行逻辑反馈控制，以实现无杂散的调制器工作点稳定控制。与传统的功率法和导频法的控制方式相比，既保证了在光学本征信号上不引入杂散，保障信号具有较高纯度，同时又保障了控制点的精度，不随光源性能变化而引入误差。

技术领域

本发明涉及光通信领域、微波光子领域和光载射频领域（ROF），尤其涉及电-光转换模块偏置点的无杂散锁定系统及方法。

背景技术

随着光通信和微波光子学的不断发展和光电器件制造技术的日益成熟，大量数据和信息通过光进行传输。电-光转换模块主要作用是将调制的电信号转换为调制的光信号。现有技术中电-光转换模块的基本构成包含光发射部分、电-光转换部分、逻辑控制单元。光发射部分，主要是由作为光源的激光器以及对激光器进行光功率检测的背光探测器构成；电-光转换部分主要是由作为电-光转换的调制器以及对调制器输出光功率进行检测的检测探测器构成；逻辑控制单元主要作用是对光发射部分和电-光转换部分进行逻辑控制。

光调制器作为实现电-光转换的核心器件，只有锁定到正交偏置点，才能使得光调制器工作在稳定调制区间内，从而实现正确、高质量、低失真的光信号。在正交偏置点下，电-光转换基模信号强度最大，2阶信号强度最小，比例达到最大值。但是调制器，尤其是铌酸锂材料调制器，在外加偏置工作点后，调制曲线仍然可能随外界应力、温度、电荷积累等因素发生漂移，影响整个电-光转换模块的精度和稳定性。

现有逻辑控制单元的控制方法，主要有功率法和导频法两种方式。如美国专利US8160456公开了一种利用通过算法记录检测调制器输出光功率而进行调制器稳定控制的功率控制方法，但是此方法无法避免由于调制器部分老化或光发射部分功率变化引入的误差。中国专利CN104639252、美国专利US8175465公开了利用导频法对调制器控制的方法，主要通过外部产生低频调制（dither）信号加载到调制器中，然后利用检测探测器将该信号提取后，进行逻辑实时控制。导频法可以避免光发射部分变化引入的误差，但是由于低频调制信号加入而引入了杂散信号，对调制信号纯度和精度产生影响。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提出了一种电-光转换模块偏置点的无杂散锁定系统及方法，用于实现对电-光转换模块偏置点的无杂散稳定控制和跟踪，同时提取光发射部分和电-光转换部分的光功率，进行逻辑反馈控制，以实现无杂散的调制器工作点稳定控制。

本发明第一方面是提供一种电-光转换模块偏置点的无杂散锁定系统，包括：光发射驱动部分、逻辑处理部分和电-光转换驱动部分。所述光发射驱动部分与电-光转换模块的光发射部分相连，实现光发射部分的驱动；所述电-光转换驱动部分主要与电-光转换模块中的电-光转换部分相连，实现电-光转换部分的驱动；逻辑处理部分，根据光发射部分和电-光转换部分的工作状态进行实时反馈控制。

更进一步的，上述电-光转换模块偏置点的无杂散锁定系统，其中所述的光发射驱动部分，主要包括激光器驱动和第一电流检测部分。激光器驱动作用是提供激光器的驱动电流，可以是DA电路或相关模拟电路；第一电流检测部分检测光发射部分中背光探测器的光生电流信号，可以是AD电路或相关模拟电路。

其中所述的逻辑处理部分，主要包括微处理器和数据存储器。微处理器作用为实现电-光转换模块的逻辑控制，可以是单片机、FPGA、CPLD等可编程逻辑器件。数据存储器主要实现电-光转换模块的状态数据存储。

其中所述的电-光转换驱动部分，主要包括第二电流检测、调制器驱动和抖动发生器，第二电流检测作用是实现对调制器输出功率检测，可以是AD或相关模拟电路；调制器驱动作用是对调制器的偏置点进行驱动，可以是DA或相关模拟电路，抖动发生器作用是产生微弱低频抖动信号。

本发明第二方面是提供一种电-光转换模块偏置点的无杂散锁定的软件实现方法，包括：初始化自检、本征参数表建立、工作点无杂散控制和控制状态检测与重建。