專利名稱：一種鈮酸鋰調制器控制方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及數字光纖傳輸系統技術領域，尤其是一種針對鈮酸鋰調制器幅度、偏置、交叉點綜合控制方法及系統。
背景技術：
光纖傳輸系統中的光調制技術分為直接調制和外調制兩種，通常應用于短距離，低速率的直接調制法經濟、實用，缺點是輸入功率高，消光比小。與直接調制不同，應用于高速率，長距離傳輸系統的外調制法以低啁啾進行調制使得激光器產生穩定的大功率激光，從而獲得遠大于直接調制的色散受限距離。隨著系統的單信道速率由2.5Gbit/s向10Gbit/s、40Gbit/s發展，外調制器的性能對系統的傳輸距離和傳輸容量起著越來越大的作用。鈮酸鋰材料具有低插入損耗、高電光系數等特點，非常適合外調制器的制作。基于鈮酸鋰的調制器由于具有高速率、大消光比、大光功率和消除半導體激光器內調制產生的光頻率跳變的“啁啾”現象等優點，在已經投入實用的產品中占有很大的比例。
鈮酸鋰調制器基本結構如圖1所示，該調制器包括光纖101、鈮酸鋰晶體制作的光電襯底102、配置于襯底并用來傳播光束的波導103、把熱能傳給波導的行波電極104和偏置電極105。該調制器是基于鈮酸鋰材料的電光調制原理開發的。電光調制是基于線性電光效應即光波導的折射率正比于外加電場變化的效應。電光效應導致的相位調制器中光波導折射率的線性變化，使通過該波導的光波有了相位移動，從而實現相位調制。單純的相位調制不能調制光的強度。由包含兩個相位調制器和兩個Y分支波導構成的馬赫-曾德(Mach-Zehnder)干涉儀型調制器能調制光的強度。鈮酸鋰調制器的正常工作需要對偏置點、調制幅度和交叉點進行正確設置。此外，由于鈮酸鋰調制器對溫度等外界條件比較敏感，溫度的變化會使得鈮酸鋰的響應曲線漂移。因此在使用鈮酸鋰調制器時，需要對鈮酸鋰調制器的偏置點、調制幅度和交叉點進行反饋控制，形成閉環，從而才能保證鈮酸鋰調制器工作穩定。
而鈮酸鋰調制器傳統控制方法是直接檢測需要控制的參數然后加以相應的控制比如要控制偏置點，就直接檢測偏置點，然后在偏置點上施加控制，比如中國專利公開號為CN1254851A名稱為“光學調制設備和控制光學調制器的方法”的專利文件中提供的控制光學調制器的方法，控制偏置點就是通過一個低頻疊加單元把一個規定的低頻信號疊加到調制器驅動電壓信號上，通過檢測工作點的偏移，控制調制器的偏置電壓達到控制偏置點的目的。
這種傳統的控制方法雖然實現了在獨立控制系統中對某個參數的獨立反饋控制，但不能在同一控制系統實現對偏置點、調制幅度和交叉點任意參數進行控制，也不能在同一控制系統實現對三個參數的綜合反饋控制，從而導致控制系統結構復雜，成本也較高。
發明內容
本發明要解決的問題在于提供一種鈮酸鋰調制器控制方法及系統，該方法及系統實現了在同一控制系統中對偏置點、調制幅度及交叉點任一參數控制和對三個參數綜合反饋控制。
為達到上述目的，本發明提供了一種鈮酸鋰調制器控制方法，包括對鈮酸鋰調制器的偏置點參數、調制幅度參數和交叉點參數中任意一項參數的控制；其特征在于，還包括設置同一控制系統實現對偏置點參數、調制幅度參數、交叉點參數控制；其中，對所述任意一項參數的控制又包括以下步驟首先，向鈮酸鋰調制器某一選定參數信號中加入低頻調制信號；其次，解調恢復鈮酸鋰調制器的輸出信號；然后，對恢復后數據的進行處理，輸出到所述需控制參數的控制點，完成對該項參數的控制。
進一步的，上述鈮酸鋰調制器控制方法，其特征在于，還包括一協調偏置點參數、調制幅度參數、交叉點參數控制周期的定時控制步驟，用于產生對被控制參數的開關選擇信號。
進一步的，上述鈮酸鋰調制器控制方法，其特征在于，當對所述調制幅度參數進行控制時，進一步包括以下步驟(1)、系統初始化，設置偏置點、調制幅度或交叉點的初始值，使調制器進入基本工作點；(2)、偏置點設置值積分后與低頻調制信號一起通過數模轉換器DAC加入到偏置點信號中，得到當前調制器輸出響應信號；(3)、對當前調制器輸出的響應信號進行解調、濾波，恢復出調制幅度響應信號；(4)、恢復出的調制幅度響應信號與調制幅度設置值進行積分運算；(5)、更新調制幅度參數值循環執行步驟(2)。
進一步的，上述鈮酸鋰調制器控制方法，當對所述偏置點參數進行控制時，進一步包括以下步驟(1)、系統初始化，設置偏置點、調制幅度或交叉點的初始值，使調制器進入基本工作點；(2)、調制幅度設置值積分后與低頻調制信號一起通過數模轉換器DAC加入到調制幅度信號中，得到當前調制器輸出響應信號；(3)、對當前調制器輸出的響應信號進行解調、濾波，恢復出偏置點響應信號；(4)、恢復出的偏置點響應信號與偏置點設置值進行積分運算；(5)、更新偏置點參數值循環執行步驟(2)。
進一步的，上述鈮酸鋰調制器控制方法，當對所述交叉點參數進行控制時，進一步包括以下步驟(1)、系統初始化，設置偏置點、調制幅度或交叉點的初始值，使調制器進入基本工作點；(2)、交叉點設置值積分后與低頻調制信號一起通過數模轉換器DAC加入到交叉點信號中，得到當前調制器輸出響應信號；(3)、對當前調制器輸出的響應信號進行解調、濾波，恢復出交叉點響應；(4)、恢復出的交叉點響應信號與交叉點設置值進行積分運算；(5)、更新交叉點參數值循環執行步驟(2)。
進一步的，上述鈮酸鋰控制方法，所述步驟(4)之前還包括一對偏置點、調制幅度、交叉點的開關控制信號的判斷步驟，用以決定進行哪個參數調整。
為達到發明目的，本發明還提供了一種鈮酸鋰調制器控制系統，其包括-調制信號發生模塊，用于產生的低頻調制信號，供調制信號恢復模塊中解調使用；-調制信號恢復模塊，用于執行信號的解調恢復；
-偏置點、調制幅度和交叉點控制模塊，分別完成經調制信號恢復模塊恢復解調后數據的處理，輸出到偏置點、調制幅度和交叉點三個參數相應的控制點。
進一步的，上述鈮酸鋰調制器控制系統，其特征在于，還包括一定時控制模塊，用于產生定時信號，產生三個分別控制偏置點、調制幅度和交叉點的開關的時間信號，實現同一控制系統中對偏置點、調制幅度和交叉點三個參數的綜合控制。
進一步的，上述鈮酸鋰調制器控制系統，其特征在于，上述定時控制模塊產生的定時信號彼此錯開互不重疊。
進一步的，上述鈮酸鋰調制器控制系統，其特征在于，所述調制信號恢復模塊采用正交解調的方法，恢復出偏置點、調制幅度或交叉點響應信號。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果本發明的鈮酸鋰調制器控制方法及系統既能在同一控制系統中對偏置點、調制幅度和交叉點任意一個參數進行控制，還可在同一控制系統實現對這三種參數的反饋控制，從而能夠有效的保證鈮酸鋰調制器工作穩定。
本發明的主要功能采用軟件實現，調節靈活方便；偏置點、調制幅度和交叉點三個參數在同一控制系統內完成調整，可以簡化控制系統結構，大大降低了系統成本。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的詳細說明
圖1是常用鈮酸鋰調制器示意圖；圖2是本發明中綜合控制流程圖；圖3是本發明中綜合控制系統框圖；圖4是本發明中綜合控制系統定時控制與調制信號發生之間的時序關系圖；圖5是本發明中調制幅度控制系統為例，給出的單個參數系統控制框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖，對本發明的實施方式作進一步的詳細說明
本發明的控制方法采用一種間接的方法實現了在同一控制系統中對偏置點和調制幅度參數的控制要控制某個參數，不直接檢測該參數，而是向另外一個參數的信號里加入低頻調制信號，然后通過信號解調來得到要控制參數的狀態，最后對該參數施加控制。同時，在該同一控制系統中，也實現了對交叉點參數的控制，并且通過一定時控制模塊協調偏置點、調制幅度和交叉點三個參數的控制周期，實現了在同一控制系統中對三個參數的綜合控制。
圖2是本發明中綜合控制流程圖，參考圖2，說明本發明的鈮酸鋰調制器綜合控制方法，該方法進一步包括以下步驟S201、系統初始化，設置偏置點Bias、調制幅度Level、交叉點CPC的初始值，使調制器進入基本工作點；S202、數模轉換器DAC采樣，得到當前調制器輸出響應信號；S203、對S202所述的響應信號進行解調、濾波恢復信號；S204、判斷定時控制模塊輸出的S0、S1、S2開關信號，作為偏置點Bias、調制幅度Level、交叉點CPC控制周期的選擇依據，決定進行哪個參數調整；S205、對應每一種參數的控制，分別進行解調恢復信號與該參數的積分運算；S206、通過DAC更新偏置點Bias、調制幅度Level、交叉點CPC參數后再循環執行S202。
其中S205進一步包括S2051、當S0開關有效，恢復出的調制幅度響應信號與調制幅度設置值進行積分運算后通過數模轉換器DAC加入到調制幅度信號中完成對調制幅度參數的調整；S2052、當S1開關有效，恢復出的偏置點響應信號與偏置點設置值進行積分運算后通過數模轉換器DAC加入到偏置點信號中完成對偏置點參數的調整；S2053、當S2開關有效，恢復出的交叉點響應信號與交叉點點設置值進行積分運算后通過數模轉換器DAC加入到交叉點信號中完成對交叉點參數的調整；圖5是以調制幅度參數控制為例，給出的單個參數系統控制框圖，參考圖5，本發明的鈮酸鋰調制器控制方法，對調制幅度參數的控制進一步包括以下步驟(1)系統初始化，設置偏置點、調制幅度的初始值，使調制器進入基本工作點；(2)偏置點設置值積分后與低頻調制信號一起通過DAC加入到偏置點信號中，得到當前調制器輸出響應信號；(3)對當前調制器輸出的響應信號進行解調、濾波，恢復出調制幅度響應；(4)恢復出的調制幅度響應信號與調制幅度設置值進行積分運算；(5)更新調制幅度參數值循環執行步驟(2)。
圖3是本發明實施例綜合控制系統框圖，圖4是本發明中綜合控制系統定時控制與調制信號發生之間的時序關系圖；參考圖3和圖4，詳細說明該發明的控制系統的系統構成及控制原理本發明的控制系統主要包括一調制信號發生模塊301，用于產生調制所需的低頻調制信號；一調制信號恢復模塊302，用于執行信號的解調恢復；一偏置點、調制幅度和交叉點控制模塊303，分別完成經調制信號恢復模塊解調恢復后數據的處理，輸出到偏置點、調制幅度和交叉點三個參數相應的控制點。
一定時控制模塊304，用于產生定時信號，協調偏置點、調制幅度和交叉點控制模塊的執行。
參考圖4，實現綜合控制的重點需要保證對這三個參數的控制是正交的，即在時間上由定時控制模塊304產生的定時信號S0、S1、S2三個信號彼此錯開，相互不會重疊。調制信號發生模塊301產生正弦、余弦低頻調制信號供調制信號恢復模塊302中解調使用。
例如，假設當前處在S0有效狀態，即處于調整調制幅度的狀態，S0對應的調整調制幅度的開關導通。此時S1和S2均無效，對應的開關均斷開。顯然，此時偏置點設置值積分后與加在偏置點信號上的正弦信號Vadd一起通過DAC加入到偏置點信號Vbias上；然后，在調制器輸出端得到調制器響應，經過自動增益控制AGC、帶通濾波器BPF等處理后進入信號解調恢復模塊；在信號解調恢復模塊中采用正交解調的方法，恢復出調制幅度響應信號；最后恢復出的調制幅度響應信號與調制幅度設置值積分后通過模數轉換器DAC加入到調制幅度信號Vlevel，完成此調制幅度參數的控制。
隨后S1有效，S1對應的偏置點調整開關導通，S0和S2無效，系統進入偏置點調整狀態。此時，調制幅度設置值積分后與加在調制幅度信號上的正弦信號VAM一起通過模數轉換器DAC加入到調制幅度信號Vlevel上；然后，在調制器輸出端得到調制器響應，經過自動增益控制AGC、帶通濾波器BPF等處理后進入信號恢復模塊；在信號恢復模塊中采用正交解調的方法，恢復出偏置點響應信號；最后恢復出的偏置點響應信號與偏置點設置值積分后通過模數轉換器DAC加入到偏置點信號Vbias上，完成對偏置點參數的控制。
隨后S2有效，S2對應的交叉點調整開關導通，S0和S1無效，系統進入交叉點調整狀態，交叉點設置值積分后與加在交叉點信號上的正弦信號Veye一起通過模數轉換器DAC加入到交叉點信號VCPC上；然后，在調制器輸出端得到調制器響應信號，經過自動增益控制AGC、帶通濾波器BPF等處理后進入信號恢復模塊；在信號恢復模塊中采用正交解調的方法，恢復出交叉點響應信號；最后恢復出的交叉點響應信號與交叉點設置值積分后通過模數轉換器DAC加入到交叉點信號VCPC上，完成交叉點參數的控制。
隨后S0有效，S1、S2無效，再次進入調整調制幅度狀態，如此循環，可以有效實現在同一控制系統中對3個參數的閉環控制。
綜上，本發明的方法及系統，既能在同一控制系統中實現對鈮酸鋰調制器偏置點、調制幅度或交叉點任一參數的控制。通過時分復用的方法，還可以在同一控制系統中完成對這三個參數的綜合控制。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種鈮酸鋰調制器控制方法，包括對鈮酸鋰調制器的偏置點參數、調制幅度參數和交叉點參數中任意一項參數的控制；其特征在于，還包括設置同一控制系統實現對偏置點參數、調制幅度參數、交叉點參數控制；其中，對所述任意一項參數的控制又包括以下步驟首先，向鈮酸鋰調制器某一選定參數信號中加入低頻調制信號；其次，解調恢復鈮酸鋰調制器的輸出信號；然后，對恢復后數據的進行處理，輸出到所述需控制參數的控制點，完成對該項參數的控制。
2.根據權利要求1所述的鈮酸鋰調制器控制方法，其特征在于，還包括一協調偏置點參數、調制幅度參數、交叉點參數控制周期的定時控制步驟，用于產生對被控制參數的開關選擇信號。
3.根據權利要求1所述的鈮酸鋰調制器控制方法，其特征在于，當對所述調制幅度參數進行控制時，進一步包括以下步驟步驟31、系統初始化，設置偏置點、調制幅度或交叉點的初始值，使調制器進入基本工作點；步驟32、偏置點設置值積分后與低頻調制信號一起通過模數轉換器加入到偏置點信號中，得到當前調制器輸出響應信號；步驟33、對當前調制器輸出的響應信號進行解調、濾波，恢復出調制幅度響應信號；步驟34、恢復出的調制幅度響應信號與調制幅度設置值進行積分運算；步驟35、更新調制幅度參數值循環執行步驟32。
4.根據權利要求1所述的鈮酸鋰調制器控制方法，其特征在于，當對所述偏置點參數進行控制時，進一步包括以下步驟步驟41、系統初始化，設置偏置點、調制幅度或交叉點的初始值，使調制器進入基本工作點；步驟42、調制幅度設置值積分后與低頻調制信號一起通過模數轉換器加入到調制幅度信號中，得到當前調制器輸出響應信號；步驟43、對當前調制器輸出的響應信號進行解調、濾波，恢復出偏置點響應信號；步驟44、恢復出的偏置點響應信號與偏置點設置值進行積分運算；步驟45、更新偏置點參數值循環執行步驟42。
5.根據權利要求1所述的鈮酸鋰調制器控制方法，其特征在于，當對所述交叉點參數進行控制時，進一步包括以下步驟步驟51、系統初始化，設置偏置點、調制幅度或交叉點的初始值，使調制器進入基本工作點；步驟52、交叉點設置值積分后與低頻調制信號一起通過模數轉換器加入到交叉點信號中，得到當前調制器輸出響應信號；步驟53、對當前調制器輸出的響應信號進行解調、濾波，恢復出交叉點響應信號；步驟54、恢復出的交叉點響應信號與交叉點設置值進行積分運算；步驟55、更新交叉點參數值循環執行步驟52。
6.根據權利要求3、4或5所述的鈮酸鋰控制方法，其特征在于，所述步驟34、步驟44、步驟54之前還包括一對偏置點、調制幅度、交叉點的開關控制信號的判斷步驟，用以決定進行哪個參數調整。
7.一種用于鈮酸鋰調制器的控制系統，其特征在于，包括-調制信號發生模塊，用于產生的低頻調制信號，供調制信號恢復模塊中解調使用；-調制信號恢復模塊，用于執行信號的解調恢復；-偏置點、調制幅度和交叉點控制模塊，分別完成對解調后數據的處理，輸出到偏置點、調制幅度和交叉點三個參數相應的控制點。
8.根據權利要求7所述的鈮酸鋰調制器控制系統，其特征在于，還包括一定時控制模塊，產生三個分別控制偏置點、調制幅度和交叉點的開關的時間信號，協調偏置點、調制幅度和交叉點三個參數的控制周期，實現同一控制系統內對偏置點、調制幅度和交叉點三個參數的綜合控制。
9.根據權利要求8所述的鈮酸鋰調制器控制系統，其特征在于，上述定時控制模塊產生的定時信號彼此錯開互不重疊。
10.根據權利要求7所述的鈮酸鋰調制器控制系統，其特征在于，所述調制信號恢復模塊采用正交解調的方法，恢復出偏置點、調制幅度或交叉點響應信號。
全文摘要
本發明公開了一種鈮酸鋰調制器控制方法及系統，包括對鈮酸鋰調制器的偏置點參數、調制幅度參數和交叉點參數中任意一項參數的控制；設置同一控制系統實現對偏置點參數、調制幅度參數、交叉點參數的綜合控制。其中，對所述任意一項參數的控制包括以下步驟首先，向鈮酸鋰調制器某一選定參數信號中加入低頻調制信號；其次，解調恢復鈮酸鋰調制器的輸出信號；然后，對恢復后數據的進行處理，輸出到所述需控制參數的控制點，完成對該項參數的控制。所述控制系統包括調制信號發生模塊，調制信號恢復模塊，偏置點、調制幅度和交叉點控制模塊，及定時控制模塊。該發明有效實現了在同一控制系統中對任一項參數控制和對三個參數的綜合控制。
文檔編號G02F1/01GK101089676SQ20061001220
公開日2007年12月19日 申請日期2006年6月12日 優先權日2006年6月12日
發明者黃典剛, 王向前 申請人:中興通訊股份有限公司