專利名稱：鈮酸鋰調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及波分領(lǐng)域激光器外調(diào)制技術(shù)中的動(dòng)態(tài)控制，尤其是一種鈮酸鋰LiNb03調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制的方法和裝置。
技術(shù)背景對(duì)于高速率、長距離的光傳輸系統(tǒng)，必須對(duì)激光器采用外調(diào)制的方式， 尤其是釆用LiNb03調(diào)制器進(jìn)行外調(diào)制的方式，由于具有高速率、大消光比、 大光功率、啁啾可調(diào)以及對(duì)波長不敏感等優(yōu)勢(shì)，成為高速長距離系統(tǒng)在許多 應(yīng)用環(huán)境下調(diào)制方式的首選，但是由于LiNK)3調(diào)制器的偏置點(diǎn)位置會(huì)隨著 工作溫度變化以及器件老化等因素的影響產(chǎn)生漂移，而調(diào)制電壓是加在偏置 點(diǎn)上對(duì)光進(jìn)行調(diào)制的，因此，偏置點(diǎn)的漂移必定會(huì)影響調(diào)制輸出光的性能， 這就要求在使用LiNb03外調(diào)制方式時(shí)必須對(duì)LiNb03調(diào)制器提供自適應(yīng)的 偏置控制。目前已有的關(guān)于LiNb03調(diào)制器偏置點(diǎn)控制方面的專利，都是針對(duì) LiNb03調(diào)制器偏置電壓這一個(gè)參量進(jìn)行反饋控制的，但是調(diào)制幅度的變化 也會(huì)影響到調(diào)制效果和偏置點(diǎn)位置的控制，因此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制狀態(tài)更精確 的監(jiān)控，需要對(duì)偏置點(diǎn)位置和調(diào)制幅度同時(shí)進(jìn)行反饋控制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鈮酸鋰調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制裝置和 方法，以同時(shí)對(duì)偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度進(jìn)行反饋控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)LiNb03調(diào)制器調(diào) 制狀態(tài)更精確的監(jiān)控。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了 一種鈮酸鋰調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制裝置， 該裝置通過加載低頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度的控制，該裝置包括調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊、誤差處理模塊及偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模塊，其中，調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊用于產(chǎn)生加載用的低頻信號(hào)和解調(diào)用的解調(diào)信號(hào)；誤差處理模塊用于對(duì)加載有低頻信號(hào)的調(diào)制器輸出檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波 放大，并通過信號(hào)相關(guān)分析獲得誤差信息；偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模塊用于向本待控制信號(hào)或另一待控制信號(hào)加 載低頻信號(hào)，以及用于根據(jù)誤差信息對(duì)本待控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，其中待控制 信號(hào)是指偏置點(diǎn)信號(hào)或調(diào)制幅度信號(hào)。進(jìn)一步地，所述誤差處理模塊包括光電探測(cè)器、放大器、濾波器及解調(diào) 器，調(diào)制器的輸出檢測(cè)信號(hào)經(jīng)放大器、濾波器、解調(diào)器后輸出誤差信號(hào)，正 交解調(diào)器的另 一輸入信號(hào)是解調(diào)信號(hào)。進(jìn)一步地，所述誤差處理模塊還包括誤差處理單元，用于對(duì)調(diào)制器輸出 的誤差信號(hào)進(jìn)行不同的線性或非線性調(diào)整，以獲得誤差調(diào)整信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)偏 置點(diǎn)或調(diào)制幅度的控制。進(jìn)一步地，該裝置還包括一定時(shí)控制模塊，用于產(chǎn)生兩個(gè)定時(shí)控制信號(hào)， 以分時(shí)段實(shí)現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)與調(diào)制幅度的控制。進(jìn)一步地，所述解調(diào)信號(hào)、低頻信號(hào)及兩個(gè)定時(shí)控制信號(hào)是源于同一時(shí) 鐘源的信號(hào)，其中解調(diào)信號(hào)是一時(shí)鐘信號(hào)，低頻信號(hào)是該時(shí)鐘信號(hào)的同步正 弦信號(hào)，兩定時(shí)控制信號(hào)相位相反，是時(shí)鐘信號(hào)的同相n分頻信號(hào)。進(jìn)一步地，偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模塊通過偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度互加調(diào)制 信號(hào)的方式實(shí)現(xiàn)控制，該模塊包括第一、第二、第三及第四加法器(41、 42、 43、 44)，第一定時(shí)控制信號(hào)控制的第一、第二開關(guān)(45、 46),第二定時(shí) 控制信號(hào)控制的第三、第四開關(guān)(47、 48)及信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，其中，誤差調(diào)整信號(hào)經(jīng)第一開關(guān)(45)輸入第一加法器(41)的第一輸入端， 經(jīng)第三開關(guān)(47)輸入第二加法器(42)的第一輸入端，調(diào)制幅度設(shè)置值輸入 第一加法器(41)的第二輸入端，信號(hào)偏置設(shè)置值輸入第二加法器(42)的第二 輸入端，誤差調(diào)整信號(hào)及信號(hào)偏置設(shè)置值和信號(hào)幅度設(shè)置值都是直流信號(hào)， 誤差調(diào)整信號(hào)、信號(hào)偏置設(shè)置值和信號(hào)幅度設(shè)置值都是直流信號(hào)；調(diào)整開始 前，信號(hào)偏置設(shè)置值和信號(hào)幅度設(shè)置值先給出一個(gè)初始值，之后隨誤差調(diào)整信號(hào)相應(yīng)變化；低頻信號(hào)經(jīng)過第二開關(guān)(46)輸入第三加法器(43)的第 一輸入端，第二加 法器(42)的輸出信號(hào)輸入第三加法器(43)的第二輸入端，第三加法器(43) 的輸出信號(hào)輸入鈮酸鋰調(diào)制器的偏置電壓輸入端；低頻信號(hào)經(jīng)過第四開關(guān)(48)輸入第四加法器(44)的第一輸入端，第 一加法器(41)的輸出信號(hào)輸入第四加法器(44)的第二輸入端，第四加法器44 的輸出信號(hào)輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的增益控制管腳，信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)輸入高 頻信號(hào)輸入端。進(jìn)一步地，偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模塊通過偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度自加調(diào)制 信號(hào)的方式實(shí)現(xiàn)控制，該模塊中的所述第一開關(guān)和所述第三開關(guān)位置互調(diào)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供一種鈮酸鋰調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制方 法，該方法通過加載低頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度的控制，該每一待控 制信號(hào)的控制方法包括以下步驟A:在本待控制信號(hào)或另 一待控制信號(hào)上迭加一低頻信號(hào)后輸入調(diào)制器；B:將調(diào)制器輸出檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波放大、解調(diào)得到誤差調(diào)整信號(hào)；C:根據(jù)該誤差調(diào)整信號(hào)調(diào)整本待控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)本待控制信號(hào)的控制， 所述待控制信號(hào)指偏置點(diǎn)信號(hào)或調(diào)制幅度信號(hào)。進(jìn)一步地，分時(shí)段對(duì)偏置點(diǎn)或調(diào)制幅度實(shí)現(xiàn)控制。進(jìn)一步地，采用兩個(gè)時(shí)鐘控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度的分時(shí)段控 制，步驟A中所述低頻信號(hào)為一正弦信號(hào)，步驟B中對(duì)調(diào)制器輸出檢測(cè)信 號(hào)進(jìn)行濾波放大后，利用與該低頻信號(hào)同步的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，且所述兩 個(gè)定時(shí)控制信號(hào)相位相反，并與時(shí)鐘信號(hào)源于同一時(shí)鐘源，是時(shí)鐘信號(hào)的同 相n分頻信號(hào)。本發(fā)明方法和裝置，對(duì)鈮酸鋰(LiNb03)調(diào)制器偏置電壓和調(diào)制幅度同 時(shí)進(jìn)行了反饋控制，大大提高了對(duì)LiNb03調(diào)制器調(diào)制狀態(tài)的控制精度，降 低了由于調(diào)制幅度的變化造成調(diào)制性能下降的可能性，改善了 LiNb03調(diào)制 器工作的可靠性，有效提高了 LiNb03調(diào)制器工作的穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明鈮酸鋰調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制裝置框圖。圖2是本發(fā)明鈮酸鋰調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制原理示意圖。圖3是參數(shù)互調(diào)時(shí)對(duì)調(diào)制幅度4進(jìn)行控制的原理，圖3中(a)、 (b)、 (c) 分別對(duì)應(yīng)當(dāng)調(diào)制信號(hào)^^的幅度等于p;、大于&、小于^時(shí)的調(diào)制情況。圖4是實(shí)施例1的控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖，其中通過參數(shù)互調(diào)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制。圖5是信號(hào)Tone、 S0、 Sl和控制信號(hào)Vadd、 V崖間的時(shí)序關(guān)系圖。圖6是參數(shù)自調(diào)時(shí)對(duì)調(diào)制幅度J^進(jìn)行控制的原理，圖6中(a)、 (b)、 (c) 分別對(duì)應(yīng)當(dāng)調(diào)制信號(hào)I^的幅度等于2P;、大于2P;、小于2^時(shí)的調(diào)制情況。圖7是實(shí)施例2的控制裝置結(jié)構(gòu)框圖，其中通過參數(shù)自調(diào)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)控制。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明鈮酸鋰LiNb03調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制裝置，如圖1所示，用于對(duì)偏 置點(diǎn)信號(hào)和調(diào)制幅度信號(hào)進(jìn)行控制，該裝置包括調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊、誤差 處理模塊、偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模塊及定時(shí)控制模塊，其中調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊用于產(chǎn)生加載用的低頻信號(hào)和解調(diào)用的解調(diào)信號(hào)；誤差處理模塊用于對(duì)加載有低頻信號(hào)的調(diào)制器輸出檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波 放大、并通過信號(hào)相關(guān)分析獲得誤差調(diào)整信號(hào)；偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模塊用于向本待控制信號(hào)或另一待控制信號(hào)加 載低頻信號(hào)，以及用于根據(jù)誤差調(diào)整信號(hào)對(duì)本待控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，其中待 控制信號(hào)是偏置點(diǎn)信號(hào)或調(diào)制幅度信號(hào)。定時(shí)控制模塊負(fù)責(zé)產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)，以分時(shí)段實(shí)現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)信號(hào)和調(diào)制幅 度信號(hào)的控制。由于偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度均會(huì)對(duì)調(diào)制狀態(tài)產(chǎn)生影響，因此在實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)參數(shù)的同時(shí)控制時(shí)必須要保證對(duì)這兩個(gè)參數(shù)的控制是正交的，實(shí)現(xiàn)的方法包括 有采用不同頻率的控制信號(hào)，或同一控制信號(hào)在時(shí)間上的復(fù)用。由于對(duì)LiNb03調(diào)制器而言，采用頻率正交的方法對(duì)偏置點(diǎn)位置和調(diào)制幅度的控制 同時(shí)進(jìn)行會(huì)使反饋控制系統(tǒng)非常復(fù)雜，同時(shí)考慮到偏置點(diǎn)位置的漂移或者是 調(diào)制幅度的變化都是一個(gè)緩變的過程，因此本發(fā)明中重點(diǎn)考慮對(duì)偏置點(diǎn)位置 和調(diào)制幅度分時(shí)進(jìn)行的控制方法，不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制狀態(tài)的更精確的控 制，而且能夠大大降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。由于這種方案需要在對(duì)偏置點(diǎn)位置和 調(diào)制幅度的控制之間進(jìn)行周期性的切換，因此相應(yīng)的控制系統(tǒng)需增加定時(shí)控 制部分。在具體實(shí)現(xiàn)方法上，用迭加一個(gè)低頻信號(hào)進(jìn)行控制，控制信號(hào)既可以加 載在要控制的信號(hào)上，也可以加載在另外的信號(hào)上。如圖2所示，其中增益信號(hào)Vgain輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的增益控制管腳，決定了信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的放大倍數(shù)， 即和高速調(diào)制信號(hào)Vrf的幅度正相美，Vgai。大則Vrf的幅度大，反之亦然。Vb是一直流電平，是偏置點(diǎn)信號(hào)Vbias的設(shè)定值。兩個(gè)參數(shù)互加調(diào)制信號(hào)的方案即1、要控制偏置點(diǎn)信號(hào)Vbias,則在增 益信號(hào)Vgain上迭加一個(gè)低頻信號(hào)Vam,當(dāng)偏置點(diǎn)信號(hào)Vbias向不同方向偏移 時(shí)，迭加的低頻信號(hào)會(huì)在調(diào)制出的光信號(hào)上有不同的表現(xiàn)，根據(jù)輸出光信號(hào)上表現(xiàn)的不同來調(diào)整偏置電壓信號(hào)Vb，保證偏置點(diǎn)信號(hào)K-工作在目標(biāo)值； 2、要控制調(diào)制信號(hào)Vrf的幅度，則在偏置電壓信號(hào)Vb上迭加一個(gè)低頻信號(hào) VAdd,當(dāng)VRF的幅度偏大或偏小時(shí)，迭加的低頻信號(hào)會(huì)在調(diào)制出的光信號(hào) 上有不同的表現(xiàn)，根據(jù)輸出光信號(hào)表現(xiàn)的不同來調(diào)整增益信號(hào)Vgain，即保 證調(diào)制信號(hào)VRF的幅度在目標(biāo)值。兩個(gè)參數(shù)自調(diào)信號(hào)的方案即1、要控制Vbias,則在Vb上迭加一個(gè)低 頻信號(hào)VAdd,當(dāng)Vbias向不同方向偏移時(shí)，迭加的低頻信號(hào)會(huì)在調(diào)制出的光 信號(hào)上有不同的表現(xiàn)，根據(jù)輸出光信號(hào)上表現(xiàn)的不同來調(diào)整Vb，保證P^工 作在目標(biāo)值；2、要控制Vrf的幅度，則在Vg^上迭加一個(gè)低頻信號(hào)Vam, 當(dāng)VRF的幅度偏大或偏小時(shí)，迭加的低頻信號(hào)會(huì)在調(diào)制出的光信號(hào)上有不同 的表現(xiàn)，根據(jù)輸出光信號(hào)表現(xiàn)的不同來調(diào)整Vgain,即可保證調(diào)制信號(hào)^的 幅度被控制在目標(biāo)值。用同一低頻信號(hào)分時(shí)段來實(shí)現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度進(jìn)行控制，要實(shí)現(xiàn)這 兩個(gè)不同的控制過程，同一調(diào)制信號(hào)在不同時(shí)段加載的位置不同，信號(hào)的后 期處理也不同。以下結(jié)合附圖對(duì)這兩種控制方法舉例進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1實(shí)施例1給出的是通過對(duì)兩個(gè)參數(shù)互加調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)本參數(shù)控制的 一種方案，即對(duì)偏置電壓的控制通過在調(diào)制幅度上加載低頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)，而對(duì) 調(diào)制幅度的控制通過在偏置電壓上加載低頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)，目標(biāo)為將調(diào)制信號(hào) ^的幅度控制在& ，將偏置點(diǎn)電壓K,。,控制在= ^ /2 。對(duì)偏置點(diǎn)電壓F^的控制方法與目前已有的其他專利原理相同，通過對(duì) 調(diào)制信號(hào)^上加載低頻信號(hào)調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)；對(duì)調(diào)制信號(hào)的幅度控制采用與rte的控制方法類似的原理，通過對(duì)偏 置點(diǎn)電壓p^上加載低頻信號(hào)調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)。圖3給出了對(duì)調(diào)制信號(hào)p^的幅度進(jìn)行控制的原理，圖3中(a)、 (b)、 (c)分別對(duì)應(yīng)J^的幅度等于&、大于^、小于^;時(shí)的調(diào)制情況圖3 (a)給出的是當(dāng)調(diào)制信號(hào)^的幅度等于K,在1^=^;/2的基礎(chǔ)上迭 加頻率為/。的低頻信號(hào)時(shí)的調(diào)制情況，可以看到由于^的幅度等于K, "1" 信號(hào)和"0"信號(hào)分別在調(diào)制曲線的波峰和波谷附近調(diào)制，得到調(diào)制后的信 號(hào)將頻率為/。的低頻迭加信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻率為2/。的低頻幅度調(diào)制，并會(huì)出現(xiàn) 高速調(diào)制信號(hào)^的倍頻信號(hào)。圖3(b)給出的是當(dāng)調(diào)制信號(hào)^的幅度大于p;，在^。,p;/2的基礎(chǔ)上迭 加頻率為/。低頻信號(hào)時(shí)的調(diào)制情況，可以看到由于f^的幅度大于p;, 'T， 信號(hào)和"o"信號(hào)分別在越過調(diào)制曲線的波峰和波谷的另一沿上進(jìn)行調(diào)制， 得到調(diào)制后的信號(hào)包含頻率為/。的低頻信號(hào)且與r^上迭加的頻率為/。的低 頻信號(hào)相位相差t ，并會(huì)出現(xiàn)高速調(diào)制信號(hào)的倍頻信號(hào)。圖3 (c)給出的是當(dāng)調(diào)制信號(hào)^的幅度小于F,在^。^p;/2的基礎(chǔ)上迭加頻率為/。低頻信號(hào)時(shí)的調(diào)制情況，可以看到由于j^的幅度小于^;, "1" 信號(hào)和"o"信號(hào)均在r所在調(diào)制曲線沿上進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制后的信號(hào)包含頻率為/。的低頻信號(hào)且與P^上迭加的低頻信號(hào)同頻同相，不會(huì)出現(xiàn)高 速調(diào)制信號(hào)^的倍頻信號(hào)。由以上分析可知，只要濾出調(diào)制信號(hào)中頻率為/。的低頻信號(hào)并與^。,上 迭加的低頻信號(hào)的相位進(jìn)行比較，就可以用來對(duì)的信號(hào)幅度進(jìn)行反饋調(diào)整，將其鎖定在^。即若濾出的低頻信號(hào)與加載的低頻信號(hào)同相則表示當(dāng)前調(diào)制幅度比信號(hào) 調(diào)制目標(biāo)值小，應(yīng)該增大；若濾出的低頻信號(hào)與加載的低頻信號(hào)反相則表示 當(dāng)前調(diào)制幅度比信號(hào)調(diào)制目標(biāo)值大，應(yīng)該減小。如圖4所示，是本發(fā)明動(dòng)態(tài)控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。調(diào)制信號(hào)發(fā)生器用于產(chǎn)生Tone、 Sine等信號(hào)，Tone為一時(shí)鐘信號(hào)，Sine 信號(hào)為從Tone中濾出的同步正弦信號(hào)。定時(shí)控制器用于產(chǎn)生S0、 Sl信號(hào)，SO和Sl為相位相反的定時(shí)控制信 號(hào)，該等信號(hào)與Tone信號(hào)源于同一時(shí)鐘源以保證信號(hào)的同步性，是Tone 時(shí)鐘的同相n分頻信號(hào)(圖中為八分頻)，分別以SO和Sl作為使能信號(hào)作 用于Sine信號(hào)得到圖4中Vadd和Vam的信號(hào)波形。信號(hào)Tone、 S0、 Sl和控制信號(hào)Vadd、 Vam間的時(shí)序關(guān)系如圖5所示。定時(shí)控制器以由同源時(shí)鐘得到的開關(guān)轉(zhuǎn)換信號(hào)在兩種控制模式間進(jìn)行 切換，以保證每次切換都在整數(shù)位置開始，避免控制過程出現(xiàn)錯(cuò)誤。誤差處理模塊包括光電探測(cè)器、放大器、濾波器、正交解調(diào)器及誤差處 理單元，鈮酸鋰調(diào)制器的輸出檢測(cè)信號(hào)是加載有低頻信號(hào)的光信號(hào)，經(jīng)過光 電探測(cè)器后轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，放大濾波后得到其中加載的低頻信號(hào)，該濾波所 得信號(hào)反應(yīng)了待調(diào)整信號(hào)的偏移量信息，與Tone時(shí)鐘信號(hào)解調(diào)后獲得誤差 信號(hào)，該誤差信號(hào)包括待調(diào)整信號(hào)應(yīng)該增大或減小的狀態(tài)信號(hào)以及需增大或 減小的量值，增大或減小的量值由裝置自動(dòng)給出。因?yàn)槠命c(diǎn)設(shè)置值與調(diào)制幅度設(shè)置值在數(shù)值上的量化的差別，為了使誤 差信號(hào)適于對(duì)偏置點(diǎn)初始值或調(diào)制幅度初始值的控制，需要通過誤差處理單元對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行不同的線性或非線性的調(diào)整，獲得誤差調(diào)整信號(hào)。偏置點(diǎn)及調(diào)制幅度控制模塊包括第一、第二、第三及第四加法器41、42、 43、 44,第一定時(shí)控制信號(hào)S0控制的第一、第二開關(guān)45、 46，第二定 時(shí)控制信號(hào)S1控制的第三、第四開關(guān)47、 48，其中誤差調(diào)整信號(hào)經(jīng)第一開關(guān)45輸入第一加法器41的第一輸入端，經(jīng)第三 開關(guān)47輸入第二加法器42的第一輸入端，調(diào)制幅度設(shè)置值輸入第一加法器 41的第二輸入端，信號(hào)偏置設(shè)置值輸入第二加法器42的第二輸入端，誤差 調(diào)整信號(hào)、信號(hào)偏置設(shè)置值和信號(hào)幅度設(shè)置值都是直流信號(hào)；調(diào)整開始前， 信號(hào)偏置設(shè)置值和信號(hào)幅度設(shè)置值先給出一個(gè)初始值，此后隨著Vb和Vgain 的調(diào)整相應(yīng)變化。。低頻信號(hào)經(jīng)過第二開關(guān)46輸入第三加法器43的第一輸入端，第二加法 器42的輸出信號(hào)Vb輸入第三加法器43的第二輸入端，第三加法器43的輸 出信號(hào)輸入鈮酸鋰調(diào)制器的偏置電壓輸入端；低頻信號(hào)經(jīng)過第四開關(guān)48輸入第四加法器44的第一輸入端，第一加法器41的輸出信號(hào)Vgain輸入第四加法器44的第二輸入端，第四加法器44的 輸出信號(hào)輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的增益控制管腳，信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)輸入高頻 信號(hào)輸入端。結(jié)合圖4和圖5,將整個(gè)控制系統(tǒng)的工作流程詳細(xì)描述如下加載有低頻信號(hào)的光信號(hào)經(jīng)過光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，濾波放大后得 到其中加載的低頻信號(hào)，根據(jù)前面對(duì)圖2的分析，這一信號(hào)是反應(yīng)待調(diào)整信 號(hào)的偏移量信息的，將這一低頻信號(hào)與Tone時(shí)鐘信號(hào)解調(diào)后獲得偏移信息， 再經(jīng)過誤差處理單元即得到誤差調(diào)整信號(hào)。當(dāng)S0為"1"時(shí)，開關(guān)46接通，Vadd為低頻正弦信號(hào)，VAM為O, Vbias上被迭加了低頻信號(hào)Vadd,同時(shí)被SO信號(hào)控制的開關(guān)45接通，誤差調(diào)整信號(hào)被送入加法器來調(diào)整Vgain的設(shè)置， 從而可以調(diào)整Vrf的信號(hào)幅度保持在^附近，即實(shí)現(xiàn)了在Vbias上加載低頻信 號(hào)來控制Vrf的幅度；同理，當(dāng)SO為"0"時(shí)，Sl為"1",此時(shí)開關(guān)48接通，VAM為低頻正弦信號(hào)，Vadd為O,低頻信號(hào)V崖對(duì)VRF進(jìn)行幅度調(diào)制，同時(shí)Sl信號(hào)控制的開關(guān)47接通，誤差調(diào)整信號(hào)被送入加法器來調(diào)整Vb的設(shè)置，從而可以調(diào)整Vbias的值保持在J^j^/2附近，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)VRF進(jìn)行低頻幅度調(diào)制來控制vbias。應(yīng)用示例SO為"1"時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)制幅度的控制，若信號(hào)幅度的正常范圍是1V± IV, 調(diào)制幅度信號(hào)的初始值為IV,輸入信號(hào)幅度設(shè)置端，在偏置點(diǎn)信號(hào)上迭加 低頻信號(hào)，對(duì)輸出檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波、調(diào)制后得到的誤差調(diào)整信號(hào)的值為 +0.5V,則調(diào)整后的調(diào)制幅度信號(hào)的值為1.5V,此時(shí)信號(hào)幅度設(shè)置端隨著調(diào) 整后的信號(hào)值變?yōu)?.5V，循環(huán)對(duì)調(diào)整后的調(diào)制幅度信號(hào)進(jìn)行新一輪的調(diào)整， 直到加載在偏置點(diǎn)信號(hào)上的誤差調(diào)整信號(hào)為0。實(shí)施例2實(shí)施例2給出的是通過對(duì)控制參量本身加載控制信號(hào)進(jìn)行控制的一種 方案，即對(duì)偏置電壓的控制通過在偏置電壓上加載控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)，而對(duì)調(diào)制 幅度的控制通過在調(diào)制幅度上加載控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)，目標(biāo)為將調(diào)制信號(hào)^的 幅度控制在,將偏置點(diǎn)電壓F^控制在Fto = 0 。對(duì)偏置點(diǎn)電壓r^的控制方法與目前已有的其他專利原理相同，通過對(duì) 自身加載低頻信號(hào)調(diào)制的方法實(shí)現(xiàn)；對(duì)調(diào)制信號(hào)^的幅度的控制與、。;的控制方法類似通過在其自身信號(hào) 上加栽控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)，圖6給出了對(duì)調(diào)制信號(hào)^的幅度進(jìn)行控制的原理， 圖6中(a)、 (b)、 (c)分別對(duì)應(yīng)PV的幅度等于2^、大于2^、小于2^時(shí)的調(diào) 制情況圖6(a)給出的是當(dāng)調(diào)制信號(hào)IV的幅度等于2^;，在^。1=0的時(shí)候，以頻 率為/。的低頻信號(hào)對(duì)調(diào)制信號(hào)^進(jìn)行調(diào)幅時(shí)的調(diào)制情況，可以看到由于^ 的幅度等于2K, "1"信號(hào)和"0"信號(hào)均在調(diào)制曲線的波峰附近調(diào)制，得 到調(diào)制后的信號(hào)將含有頻率為2/。的低頻分量，并會(huì)出現(xiàn)高速調(diào)制信號(hào)^的 倍頻與四倍頻信號(hào)。圖6(b)給出的是當(dāng)調(diào)制信號(hào)^的幅度大于2&,在^。,=0的時(shí)候，以頻率為/。的低頻信號(hào)對(duì)調(diào)制信號(hào)r^進(jìn)行調(diào)幅時(shí)的調(diào)制情況，可以看到由于p^的幅度大于2^;, "1"信號(hào)和"o"信號(hào)分別在越過調(diào)制曲線的兩個(gè)波峰的另一沿上進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制后的信號(hào)包含頻率為/。的低頻信號(hào)且與幅度調(diào)制信號(hào)相位相差;r ，并會(huì)出現(xiàn)高速調(diào)制信號(hào)^的倍頻與四倍頻信號(hào)。圖6(c)給出的是當(dāng)調(diào)制信號(hào)^的幅度小于2&,在&。,=0的時(shí)候，以頻 率為/。的低頻信號(hào)對(duì)調(diào)制信號(hào)P^進(jìn)行調(diào)幅時(shí)的調(diào)制情況，可以看到由于^ 的幅度小于2K， "1"信號(hào)和"0"信號(hào)分別在調(diào)制曲線的兩個(gè)波峰的內(nèi)側(cè) 沿上進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制后的信號(hào)包含頻率為/。的低頻信號(hào)且與幅度調(diào)制信 號(hào)同相，并會(huì)出現(xiàn)高速調(diào)制信號(hào)的倍頻與四倍頻信號(hào)。由以上分析可知，只要濾出調(diào)制信號(hào)中頻率為/。的低頻信號(hào)并與P^上 的調(diào)幅低頻信號(hào)的相位進(jìn)行比較，就可以用來對(duì)^的信號(hào)幅度進(jìn)行反饋調(diào) 整，將其鎖定在2&。即若濾出的低頻信號(hào)與加載的低頻信號(hào)同相則表示當(dāng)前調(diào)制幅度比信號(hào) 調(diào)制目標(biāo)值小，應(yīng)該增大；若濾出的低頻信號(hào)與加載的低頻信號(hào)反相則表示 當(dāng)前調(diào)制幅度比信號(hào)調(diào)制目標(biāo)值大，應(yīng)該減小。整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖7所示，與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)框圖4相比， 只需改變控制信號(hào)SO和Sl加載的位置，即第一控制信號(hào)S0控制的第一開 關(guān)45與第二控制信號(hào)Sl控制的第三開關(guān)47互調(diào)了位置，其中信號(hào)Tone、 Sine、 S0、 Sl與實(shí)施例l中相同，均源于同一時(shí)鐘源以保證信號(hào)的同步性。 信號(hào)Tone、 S0、 Sl和控制信號(hào)Vadd、 Vam間的時(shí)序關(guān)系同樣如圖5所示。結(jié)合圖6和圖7,將整個(gè)控制系統(tǒng)的工作流程詳細(xì)描述如下加載有低頻信號(hào)的光信號(hào)經(jīng)過光電探測(cè)器轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，濾波放大后得 到其中加載的低頻信號(hào)，根據(jù)前面對(duì)圖5的分析，這一信號(hào)是反應(yīng)待調(diào)整信 號(hào)的偏移量信息的，將這一低頻信號(hào)與Tone時(shí)鐘信號(hào)解調(diào)后獲得偏移信息， 再經(jīng)過誤差處理單元即得到誤差調(diào)整信號(hào)。當(dāng)S0為"1"時(shí)，開關(guān)B接通，Vadd為低頻正弦信號(hào)，VAM為O, Vb^上被迭加了低頻信號(hào)Vadd,同時(shí)被SO 信號(hào)控制的開關(guān)D接通，誤差調(diào)整信號(hào)被送入加法器來調(diào)整Vb的設(shè)置，從 而可以調(diào)整Vb^的值保持在J^. =0附近，即實(shí)現(xiàn)了在Vbias自身加載低頻信號(hào)來控制Vbias;同理，當(dāng)S0為"0"時(shí)，Sl為"1",開關(guān)A接通，此時(shí)V崖為低頻正弦信號(hào)，Vadd為0,低頻信號(hào)V細(xì)對(duì)vrf進(jìn)行幅度調(diào)制，同時(shí)Sl信號(hào)控制的開關(guān)c接通，誤差調(diào)整信號(hào)被送入加法器來調(diào)整v一的設(shè)置，從而可以調(diào)整Vrf的信號(hào)幅度植保持在2&附近，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)Vrf自身進(jìn)行幅度調(diào)制來控制Vrf的幅度。本發(fā)明方法和裝置，對(duì)LiNbCb調(diào)制器偏置電壓和調(diào)制幅度同時(shí)進(jìn)行了 反饋控制，大大提高了對(duì)LiNb03調(diào)制器偏置點(diǎn)控制的精度，降低了由于調(diào) 制幅度的變化造成調(diào)制性能下降的可能性，改善了對(duì)LiNb03調(diào)制器工作的 可靠性，有效提高了對(duì)LiNb03調(diào)制器工作的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1. 一種鈮酸鋰調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制裝置，其特征在于，該裝置通過加載低頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度的控制，該裝置包括調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊、誤差處理模塊及偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模塊，其中，調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊用于產(chǎn)生加載用的低頻信號(hào)和解調(diào)用的解調(diào)信號(hào)；誤差處理模塊用于對(duì)加載有低頻信號(hào)的調(diào)制器輸出檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波放大，并通過信號(hào)相關(guān)分析獲得誤差信息；偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模塊用于向本待控制信號(hào)或另一待控制信號(hào)加載低頻信號(hào)，以及用于根據(jù)誤差信息對(duì)本待控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，其中待控制信號(hào)是指偏置點(diǎn)信號(hào)或調(diào)制幅度信號(hào)。
2、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述誤差處理模塊包括光 電探測(cè)器、放大器、濾波器及解調(diào)器，調(diào)制器的輸出檢測(cè)信號(hào)經(jīng)放大器、濾 波器、解調(diào)器后輸出誤差信號(hào)，正交解調(diào)器的另一輸入信號(hào)是解調(diào)信號(hào)。
3、 如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于所述誤差處理模塊還包括 誤差處理單元，用于對(duì)調(diào)制器輸出的誤差信號(hào)進(jìn)行不同的線性或非線性調(diào) 整，以獲得誤差調(diào)整信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)或調(diào)制幅度的控制。
4、 如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于該裝置還包括一定時(shí)控制 模塊，用于產(chǎn)生兩個(gè)定時(shí)控制信號(hào)，以分時(shí)段實(shí)現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)與調(diào)制幅度的控 制。
5、 如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述解調(diào)信號(hào)、低頻信號(hào) 及兩個(gè)定時(shí)控制信號(hào)是源于同一時(shí)鐘源的信號(hào)，其中解調(diào)信號(hào)是一時(shí)鐘信 號(hào)，低頻信號(hào)是該時(shí)鐘信號(hào)的同步正弦信號(hào)，兩定時(shí)控制信號(hào)相位相反，是 時(shí)鐘信號(hào)的同相n分頻信號(hào)。
6、 如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模 塊通過偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度互加調(diào)制信號(hào)的方式實(shí)現(xiàn)控制，該模塊包括第一 、 第二、第三及第四加法器(41、 42、 43、 44)，第一定時(shí)控制信號(hào)控制的第一、第二開關(guān)(45、 46)，第二定時(shí)控制信號(hào)控制的第三、第四開關(guān)"7、 48)及信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，其中，誤差調(diào)整信號(hào)經(jīng)第一開關(guān)(45)輸入第一加法器(41)的第一輸入端， 經(jīng)第三開關(guān)(47)輸入第二加法器(42)的第一輸入端，調(diào)制幅度設(shè)置值輸入 第一加法器(41)的第二輸入端，信號(hào)偏置設(shè)置值輸入第二加法器(42)的第二 輸入端，誤差調(diào)整信號(hào)及信號(hào)偏置設(shè)置值和信號(hào)幅度設(shè)置值都是直流信號(hào)， 誤差調(diào)整信號(hào)、信號(hào)偏置設(shè)置值和信號(hào)幅度設(shè)置值都是直流信號(hào)；調(diào)整開始 前，信號(hào)偏置設(shè)置值和信號(hào)幅度設(shè)置值先給出一個(gè)初始值，之后隨誤差調(diào)整 信號(hào)相應(yīng)變化；低頻信號(hào)經(jīng)過第二開關(guān)(46)輸入第三加法器(43)的第一輸入端，第二加 法器(42)的輸出信號(hào)輸入第三加法器(43)的第二輸入端，第三加法器(43) 的輸出信號(hào)輸入鈮酸鋰調(diào)制器的偏置電壓輸入端；低頻信號(hào)經(jīng)過第四開關(guān)(48)輸入第四加法器(44)的第一輸入端，第 一加法器(41)的輸出信號(hào)輸入第四加法器(44)的第二輸入端，第四加法器44 的輸出信號(hào)輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的增益控制管腳，信號(hào)驅(qū)動(dòng)器的輸出信號(hào)輸入高 頻信號(hào)輸入端。
7、 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模 塊通過偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度自加調(diào)制信號(hào)的方式實(shí)現(xiàn)控制，該模塊中的所述第 一開關(guān)和所述第三開關(guān)位置互調(diào)。
8、 一種鈮酸鋰調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制方法，其特征在于，該方法通過加載 低頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度的控制，該每一待控制信號(hào)的控制方法包 括以下步驟A在本待控制信號(hào)或另 一待控制信號(hào)上迭加一低頻信號(hào)后輸入調(diào)制器；B將調(diào)制器輸出檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波放大、解調(diào)得到誤差調(diào)整信號(hào)；C根據(jù)該誤差調(diào)整信號(hào)調(diào)整本待控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)本待控制信號(hào)的控制， 所述待控制信號(hào)指偏置點(diǎn)信號(hào)或調(diào)制幅度信號(hào)。
9、 如權(quán)利要求8所述的動(dòng)態(tài)控制方法，其特征在于分時(shí)段對(duì)偏置點(diǎn) 或調(diào)制幅度實(shí)現(xiàn)控制。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于采用兩個(gè)時(shí)鐘控制信號(hào)實(shí) 現(xiàn)對(duì)偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度的分時(shí)段控制，步驟A中所述低頻信號(hào)為一正弦信 號(hào)，步驟B中對(duì)調(diào)制器輸出檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波放大后，利用與該低頻信號(hào) 同步的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，且所述兩個(gè)定時(shí)控制信號(hào)相位相反，并與時(shí)鐘信 號(hào)源于同一時(shí)鐘源，是時(shí)鐘信號(hào)的同相n分頻信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鈮酸鋰調(diào)制器的動(dòng)態(tài)控制裝置和方法，該裝置包括調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊、誤差處理模塊、偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模塊，其中，調(diào)制信號(hào)發(fā)生模塊用于產(chǎn)生加載用的低頻信號(hào)和解調(diào)用的解調(diào)信號(hào)；誤差處理模塊用于對(duì)加載有低頻信號(hào)的調(diào)制器輸出檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波放大，并通過信號(hào)相關(guān)分析獲得誤差信息；偏置點(diǎn)和調(diào)制幅度控制模塊用于向本待控制信號(hào)或另一待控制信號(hào)加載低頻信號(hào)，以及用于根據(jù)誤差信息對(duì)本待控制信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，其中待控制信號(hào)是指偏置點(diǎn)信號(hào)或調(diào)制幅度信號(hào)。本發(fā)明方法和裝置，對(duì)鈮酸鋰調(diào)制器偏置電壓和調(diào)制幅度同時(shí)進(jìn)行了反饋控制，大大提高了對(duì)鈮酸鋰調(diào)制器調(diào)制狀態(tài)的控制精度。
文檔編號(hào)G02F1/313GK101276067SQ20081009723
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月5日
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