[发明专利]一种光IQ调制器自动偏压控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信系统中的光信号调制领域，具体来讲是一种光IQ调制器自动偏压控制系统及方法。

背景技术

光通信系统中，高阶调制的光信号通常需要采用基于MZM（Mach-Zehnder Modulator，马赫-曾德尔）调制器的光IQ调制器。但是，温度等条件会影响光IQ调制器稳定性，导致其静态工作点产生偏移，使得系统性能恶化。为了保证信号质量不影响系统性能，需要对直流偏压进行监测和控制，使光IQ调制器工作在最佳静态工作点上。此外，为了保证IQ两路信号的相互正交性，还需要调制光移相器的偏压在最佳值。针对这个问题已有不少研究，例如，针对QPSK（Quadrature Phase Shift Keying，正交相移键控）和16-QAM（16- Quadrature Amplitude Modulation，16阶正交幅度调制）等单载波系统，提出了一种基于不对称抖动技术来监测和控制其偏压；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光通信技术的逐渐普及，O-OFDM（Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing，光正交频分复用）技术已经有广泛的应用。然而，对于OFDM系统的偏压控制的研究目前还比较缺乏，只有少量文献提及通过检测OFDM调制信号的输出光信号功率来控制偏压。已有的单载波偏压控制以及OFDM偏压控制的方法，基本上均采取的是功率检测的方式。但是，在实际研究中发现，这些方法虽然在理论上可行，由于光信号功率在最佳静态工作点附近区域内的变化不明显，器件噪声很容易会导致偏压没有控制在最佳点，从而导致系统性能的损失。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种光IQ调制器自动偏压控制系统及方法，将偏压控制在最佳点，使得IQ调制器输出的信号接近无失真，减少系统性能的损失。

为达到以上目的，本发明提供一种光IQ调制器自动偏压控制系统，包括光IQ调制器、耦合器、光电探测器和数字信号处理器，IQ调制器的两臂分别设有I路马赫-曾德尔调制器和Q路马赫-曾德尔调制器，Q路马赫-曾德尔调制器还连接1个光移相器，其特征在于：I路马赫-曾德尔调制器和光移相器的输出，经过耦合器耦合后输出光信号，光电探测器探测输出光信号的部分能量并转换为电信号，经由1个模数转换器采样后，输入数字信号处理器，数字信号处理器通过3个数模转换器分别调节光I路马赫-曾德尔调制器的I路偏置电压、Q路马赫-曾德尔调制器的Q路偏置电压和光移相器的正交偏置电压。

本发明还提供一种光IQ调制器自动偏压控制系统的控制方法，包括如下步骤：S1.保持Q路电压和正交偏置电压不变，粗调I路偏置电压，数字信号处理器记录模数转换器发送的采样信号，直至采样信号直流分量功率为最小值，保持此时I路偏置电压后，再粗调Q路偏置电压，保持所述直流分量功率为最小值时对应的Q路偏置电压；S2.在I路偏置电压上加入第一抖动信号，在Q路偏置电压上加入第二抖动信号，两个抖动信号幅度均不超过正交频分复用系统信号平均幅度的10%，抖动信号的频率均小于正交频分复用系统相邻载波的频率间隔；S3.改变正交偏置电压，数字信号处理器得到2倍抖动信号频率的二阶谐波信号并记录对应功率，固定此功率最小时对应的正交偏置电压；S4.分别保持Q路偏置电压或I路偏置电压不变，改变另外一路偏置电压，数字信号处理器得到抖动信号频率的一阶谐波信号并记录对应功率，保持该功率最小时的另外一路偏置电压。

在上述技术方案的基础上，所述S1中，首先入射光分别送入I路马赫-曾德尔调制器和Q路马赫-曾德尔调制器，二者将输入电信号的实部和虚部分别调制到光域，Q路马赫-曾德尔调制器输出信号经过光移相器后，和I路马赫-曾德尔调制器输出信号经耦合器耦合后输出光信号，光电探测器将探测到的光信号能量转换为电信号，经由模数转换器输出采样信号，并将采样光信号送入数字信号处理器处理。

在上述技术方案的基础上，所述数字信号处理器连接的3个数模转换器分别设有初始电压值，且3个模数转换器的输出分别对应I路马赫-曾德尔调制器、Q路马赫-曾德尔调制器、光移相器，用以控制I路偏置电压、Q路偏置电压和正交偏置电压。

在上述技术方案的基础上，所述S1中，所述采样信号直流分量的功率最小值所对应的偏置电压，比最佳偏置电压具有±5%的误差。

在上述技术方案的基础上，所述S1中，分别在I路偏置电压和Q路偏置电压的可调范围内，粗调I路偏置电压和Q路偏置电压。