專(zhuān)利名稱(chēng)：電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)缺陷的在線監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)的缺陷監(jiān)測(cè)方法及測(cè)定裝置，特別 涉及使用在高速、大容量光通信中使用的高速相移鍵控信號(hào)的缺陷監(jiān)測(cè)方法及其裝置。
背景技術(shù)：
隨著信息通信需求的不斷激增，對(duì)長(zhǎng)距離、大容量的光傳輸系統(tǒng)要求日益迫切。 相移鍵控信號(hào)因其優(yōu)良的抗噪聲和其他傳輸損傷的特性而成為此類(lèi)系統(tǒng)中的優(yōu)選信號(hào) 格式，同時(shí)也是構(gòu)成其他先進(jìn)調(diào)制格式信號(hào)的基礎(chǔ)。目前，各種相移鍵控信號(hào)都是利 用電光相位調(diào)制器或者馬赫曾德?tīng)枏?qiáng)度調(diào)制器產(chǎn)生的，但由于器件老化、環(huán)境變化影 響等原因，所產(chǎn)生的相移鍵控信號(hào)會(huì)帶有多種缺陷，從而影響了整個(gè)系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量。 為此，需要相關(guān)的技術(shù)以低成本、高效率的方式來(lái)指示和測(cè)定這些缺陷以及分析導(dǎo)致 缺陷出現(xiàn)的原因，從而通過(guò)自動(dòng)反饋控制技術(shù)來(lái)減小乃至于消除這些缺陷，從而達(dá)到提高系統(tǒng)的強(qiáng)健性并延長(zhǎng)壽命時(shí)間的目的。針對(duì)各種損傷機(jī)制導(dǎo)致的信號(hào)缺陷監(jiān)測(cè)已經(jīng)有如下研究成果。對(duì)馬赫曾德?tīng)枏?qiáng)度調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)過(guò)程中零點(diǎn)漂移的影響，已有大量的 研究報(bào)道，比如專(zhuān)利文獻(xiàn)1~6都采用在調(diào)制器偏置點(diǎn)加微擾，檢測(cè)調(diào)制光中微擾信號(hào) 的特征物理量的變化，如頻率分量、占空比、對(duì)稱(chēng)性、平均功率等來(lái)監(jiān)測(cè)零點(diǎn)漂移； 另外，還有3種不加微擾的方法，第一種是監(jiān)測(cè)調(diào)制信號(hào)光平均光功率，見(jiàn)圖1;第 二種是 T. Kataoka， K. Hagimoto， "Novel automatic bias voltage control for traveling-wave electrode optical modulators", IEE Electron. Lett" vol. 27， no. 11， pp. 943-945， May. 1991.提出的監(jiān)測(cè)反向注入光的平均光功率，見(jiàn)圖2;第三種是C.Tian and T. Naito， "Optical Modulator Bias Monitoring with Two-Photon-Absorption in Si-APD in Advanced Modulation Formats Optical Transmitters", in Proceedings of Optical Fiber Communication Conference OFC，06 Anaheim, Paper WI81, 2006.提出 的采用雙光子探測(cè)器監(jiān)測(cè)平均光功率方法。200810102377.2說(shuō)明書(shū)第2/14頁(yè)對(duì)偏置點(diǎn)進(jìn)行有規(guī)律的低頻擾動(dòng)可以減小光源功率波動(dòng)的影響，提高監(jiān)測(cè)靈敏 度，但是該方法會(huì)造成通信信號(hào)的功率波動(dòng)，特別是在多級(jí)放大器級(jí)聯(lián)的傳輸鏈路中，由于放大器的瞬態(tài)效應(yīng)將使這種低頻擾動(dòng)被放大，并影響到其他信道；另外，擾動(dòng)技 術(shù)需要復(fù)雜的檢測(cè)裝置，這將增加系統(tǒng)的成本、降低其可靠性。不加微擾的方法具有簡(jiǎn)單、低成本的優(yōu)點(diǎn)，但是信號(hào)光的平均光功率對(duì)調(diào)制器的 零點(diǎn)漂移并不敏感，零點(diǎn)偏離中心±5%時(shí)引起的平均功率變化不到0.05dB,而且在信 號(hào)調(diào)制深度接近0.5時(shí)幾乎失效，如此小的功率變化很容易被光源自身的功率波動(dòng)所 掩蓋，見(jiàn)圖8(b)。反向注入光平均功率監(jiān)測(cè)具有較高的靈敏度，見(jiàn)圖8(c),但是需要獨(dú)立的光源， 而且需要光環(huán)行器對(duì)調(diào)制器中在相對(duì)的方向上傳播的光進(jìn)行嚴(yán)格隔離，否則它們之間 的功率相互耦合會(huì)造成測(cè)量平均功率不穩(wěn)定，而且該方法測(cè)量的是光源的絕對(duì)功率， 所以光源自身功率波動(dòng)有很大影響。雙光子探測(cè)方法需要高價(jià)的雙光子探測(cè)器，而且該探測(cè)器技術(shù)不成熟，探測(cè)器存 在較大的偏振相關(guān)性和較低的探測(cè)效率等問(wèn)題。對(duì)驅(qū)動(dòng)電光相位調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電壓不合適導(dǎo)致的相移鍵控信號(hào)解調(diào)失真， 公知的技術(shù)是直接觀察相移鍵控信號(hào)的解調(diào)波形，美國(guó)專(zhuān)利US 6,291,980提出將經(jīng)過(guò) 相位調(diào)制器前后的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行比相，利用邏輯電路生成不同占空比的脈沖信號(hào)，然 后通過(guò)低通濾波器檢測(cè)其平均功率，在專(zhuān)利CN 101046411A中提出賽格奈克干涉儀來(lái) 測(cè)量確定方波信號(hào)調(diào)制的相位調(diào)制器電光調(diào)制系數(shù)；此外，還有L.-S. Yan， A.E. WHlner， Y. Shi， "Chirp Measurement of Electro-optic Modulators Using Simple OpticalSpectrum Analysis", in Proceedings of Optical fiber Communications Conference,MF58, 2003.提出根據(jù)信號(hào)的光鐠來(lái)測(cè)量該系數(shù)。直接觀測(cè)相移鍵控信號(hào)的解調(diào)波形需要高速信號(hào)示波器，這對(duì)于監(jiān)測(cè)在線相位調(diào) 制信號(hào)系統(tǒng)是無(wú)法接受的；專(zhuān)利文獻(xiàn)US6，291，980提出的方法要求邏輯處理電路，可 惜目前還不具備光邏輯處理光路；US 6,291,980和M. Levesque, M. Tetu， P. Tremblayand M. Chamberland, "A Novel Technique to Measure the Dynamic Response of an Optical Phase Modulator", IEEE Trans. Instrumentation and Measurement, vol.44，no.5， pp.952-957， 1995.所提出的方法，都要求調(diào)制信號(hào)為周期信號(hào)，這對(duì)于通信系統(tǒng) 中的隨機(jī)信號(hào)是無(wú)法使用的。對(duì)歸零相移鍵控信號(hào)產(chǎn)生中，切割脈沖信號(hào)與相位調(diào)制數(shù)據(jù)信號(hào)之間的定時(shí)偏差監(jiān)測(cè)，目前有如下多種技術(shù)方法US 0,127,103采用微擾方法來(lái)監(jiān)測(cè)，其缺點(diǎn)已經(jīng)討論過(guò)；EP 1,462,848， US 6,809,849提出利用信號(hào)的功率鐠和光語(yǔ)來(lái)監(jiān)測(cè)，但該專(zhuān)利針對(duì) 的是強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)，因?yàn)楣怆姍z測(cè)器無(wú)法直接探測(cè)相位信息，所以該方法對(duì)相位調(diào)制 信號(hào)就不成立了。US 7,209,669提出用楔型標(biāo)準(zhǔn)具干涉監(jiān)測(cè)EAM作為調(diào)制器時(shí)，由于切割脈沖和 調(diào)制信號(hào)對(duì)不準(zhǔn)時(shí)，瞬態(tài)啁啾引起信號(hào)光譜上下邊帶的不對(duì)稱(chēng)。同樣該方法是針對(duì)強(qiáng) 度調(diào)制信號(hào)，對(duì)于相位調(diào)制信號(hào)就不適用了 。US 6,972,842以偏振濾波器為例提出光濾波的方法，其原理是利用主軸與信號(hào)光 偏振方向呈45度夾角的偏振保持光纖(簡(jiǎn)稱(chēng)保偏光纖)將相移鍵控信號(hào)的相位變化轉(zhuǎn) 變?yōu)樾盘?hào)偏振態(tài)變化，然后用檢偏器提取對(duì)應(yīng)于0或PI某個(gè)穩(wěn)定相位移狀態(tài)的偏振方 向的光并測(cè)量其功率，見(jiàn)圖3。當(dāng)沒(méi)有定時(shí)偏差時(shí)，0、 PI相位部分位于切割脈沖內(nèi)部， 具有較高的功率，而當(dāng)出現(xiàn)定時(shí)偏差時(shí)，0、 PI相位移部分移到切割脈沖邊沿，功率 變小，所以反映在檢測(cè)功率上是隨著定時(shí)偏差的增大而得到越來(lái)越低的探測(cè)功率。但 是，該方法的問(wèn)題是靈敏度很低，在整個(gè)定時(shí)偏差范圍內(nèi)，功率變化不超過(guò)0.2dB， 見(jiàn)圖14(b),如此小的功率變化很容易受光源絕對(duì)功率變化的影響，而且對(duì)保偏光纖的 溫度穩(wěn)定性也有很高的要求。另夕卜，G,W Lu， Y.-C. Ku, L.-K. Chen and C.-K. Chan, "A Novel Technique for Pulse-Carver and Data Alignment Monitoring in RZ-DPSK Systems Using Off-Center Optical Filtering", IEEE Photonics Technology Letters, vol.17, pp. 71-73, 2005.提出 了用中心偏移的光濾波器來(lái)提高監(jiān)測(cè)靈敏度，見(jiàn)圖4，其原理是在0和PI之間相位移過(guò)渡部分對(duì)應(yīng)著較大的瞬時(shí)頻移4/"(0 = 3^0/&，即中心頻率偏離原來(lái)的光載波頻率，而穩(wěn)態(tài)相位移0和PI的頻移很小，其中心頻率靠近原來(lái)的光載波頻率，于是用一個(gè)中心頻率偏離原來(lái)光載波頻率的光濾波器就可以提取過(guò)渡相位移部分的功率。當(dāng)切割脈 沖信號(hào)與相位調(diào)制信號(hào)之間出現(xiàn)定時(shí)偏差時(shí)，過(guò)渡相位部分的功率就會(huì)增大，這樣就 能探測(cè)到較大的功率。該方法可獲得較高的監(jiān)測(cè)靈敏度，全程定時(shí)偏差范圍內(nèi)，功率變化可以達(dá)到4dB,見(jiàn)圖14(c)。但是，存在的問(wèn)題是監(jiān)測(cè)性能依賴(lài)于光濾波器性能參 數(shù)，如中心頻率以及通帶寬度等，當(dāng)系統(tǒng)速率升級(jí)或者老化導(dǎo)致信號(hào)速率或者光載波中心頻率變化時(shí)，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能就會(huì)降低甚至失效，而且其信號(hào)波長(zhǎng)相關(guān)特性 給系統(tǒng)的維護(hù)、更新都帶來(lái)了麻煩。最后，K.-T. Tsai， G.-W. Lu, L.-K. Chen and W-I. Way, "Alignment Monitoring Technique for Pulse Carver and Data Modulator in RZ-DPSK Systems Using an Optical Frequency Discriminator", IEEE Photonics Technology Letters, vol.18, pp.1119-1121, 2006.還提出了使用光鑒頻器和中心頻率為數(shù)據(jù)速率一半的窄帶射頻濾 波器來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)偏差監(jiān)測(cè)，見(jiàn)圖5,該方法的動(dòng)態(tài)檢測(cè)靈敏度可以達(dá)到17.5dB,見(jiàn)圖 14(d)。其原理是通過(guò)光鑒頻器將相移鍵控信號(hào)的相位變化轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度信息提取出來(lái)， 然后根據(jù)其功率鐠在某些特定頻率處的變化來(lái)指示定時(shí)偏差。當(dāng)出現(xiàn)定時(shí)偏差時(shí)，除 了頻率為數(shù)據(jù)速率整數(shù)倍的功率分量外，其他頻率分量的功率將增大，用窄帶射頻濾 波器過(guò)濾出這些頻諉分量就可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)偏差指示了 。該方法存在的問(wèn)題同上面方法 相同，整個(gè)裝置的工作依賴(lài)于信號(hào)光波長(zhǎng)和數(shù)據(jù)速率，而且該裝置中需要使用到高速 的探測(cè)器和射頻濾波器，增加了系統(tǒng)成本，另外，值得說(shuō)明的是該方法監(jiān)測(cè)的是射頻 功率，正比于光功率的平方，所以等效到光功率時(shí)，動(dòng)態(tài)檢測(cè)靈敏度之有原來(lái)的一半。發(fā)明內(nèi)容以上各種方法測(cè)量的都是光功率的絕對(duì)值，這很容易受光源功率波動(dòng)的影響，為 了解決這一問(wèn)題，提出了具有較大動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)靈敏度的方法。然而，實(shí)際的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 除了要求監(jiān)測(cè)靈敏度外，還需要考慮監(jiān)測(cè)方法對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的無(wú)關(guān)特征物理量不敏感， 比如信號(hào)波長(zhǎng)、功率、調(diào)制速率等，否則，無(wú)關(guān)物理量的變化依然會(huì)影響監(jiān)測(cè)性能。本發(fā)明的目的在于以一種低成本的、統(tǒng)一的方式提供有效解決上述問(wèn)題的方法和 裝置，對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)無(wú)關(guān)特征物理量不敏感的同時(shí)，能監(jiān)測(cè)多種相移鍵控信號(hào)缺陷，諸 如馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器零點(diǎn)漂移導(dǎo)致的信號(hào)功率出現(xiàn)碼型相關(guān)波動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電光相位調(diào)制 器的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器輸出電壓不合適導(dǎo)致的信號(hào)失真以及由于器件老化、環(huán)境變化導(dǎo)致歸 零相移鍵控信號(hào)中脈沖切割信號(hào)與數(shù)據(jù)調(diào)制信號(hào)之間的定時(shí)漂移導(dǎo)致的信號(hào)失真等。為解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明一方面，提供一種監(jiān)測(cè)電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信 號(hào)缺陷的方法。該方法包括將來(lái)自于同一光源的部分調(diào)制前光與調(diào)制后的光合波； 用低速光探測(cè)來(lái)測(cè)量合波光平均光功率；記錄測(cè)量得到的合波光平均光功率的最大值 與最小值，并且計(jì)算所述最大值對(duì)所述最小值的比值，作為相移鍵控信號(hào)多種缺陷的指示量。根據(jù)本發(fā)明另 一方面，提供一種監(jiān)測(cè)電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)缺陷的裝置，包括第一耦合器，將來(lái)自于同一光源的光分成兩束光，其中，所述兩束光中的一束 由所述電光調(diào)制器來(lái)調(diào)制；第二耦合器，抽取部分調(diào)制后的光；第三耦合器，將部分 調(diào)制前光與調(diào)制后的光合波；探測(cè)器，用低速光探測(cè)來(lái)測(cè)量合波光平均光功率；處理 器，記錄測(cè)量得到的合波光平均光功率的最大值與最小值，并且計(jì)算所述最大值對(duì)所 述最小值的比值，作為相移鍵控信號(hào)多種缺陷的指示量。其中，所述指示量與光源的絕對(duì)功率無(wú)關(guān)，因此可以消除光源功率波動(dòng)的影響。 光源波長(zhǎng)不限定于是信號(hào)光波長(zhǎng)，也可以是其他波長(zhǎng)；而且不限定光源出光與信 號(hào)光進(jìn)入電光調(diào)制器的方向一致，既可以是與信號(hào)光源從同一端注入電光調(diào)制器，也可以是從另一端注入。用部分調(diào)制前的光與部分調(diào)制后的信號(hào)光混合來(lái)指示和測(cè)定相移鍵控信號(hào)調(diào)制中引入的信號(hào)缺陷，調(diào)制前的光不限定是本級(jí)調(diào)制器之前，也可以是多級(jí)調(diào)制器之前； 調(diào)制前的光在與調(diào)制后的光混合之前，既可以人為對(duì)其相位或者幅度進(jìn)行低頻擾動(dòng)， 也可以不進(jìn)行擾動(dòng)。調(diào)制前和調(diào)制后的兩支路光的光程差小于光源的相干長(zhǎng)度，從而可以用低速光探 測(cè)進(jìn)行功率纟笨測(cè)。根據(jù)本發(fā)明的監(jiān)測(cè)電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)缺陷的裝置既可以釆用分立的 光器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以在電光調(diào)制器的同一個(gè)村底上通過(guò)集成波導(dǎo)光路來(lái)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而 可以將整個(gè)裝置封裝在一個(gè)調(diào)制器中。根據(jù)本發(fā)明的電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)缺陷的監(jiān)測(cè)方法可以用于監(jiān)測(cè)馬赫 曾德?tīng)栃凸庹{(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)的缺陷，根據(jù)合波光功率數(shù)值的最大值與最小值 的比值變化來(lái)確定馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器偏置在零點(diǎn)時(shí)，由于零點(diǎn)漂移而導(dǎo)致相移鍵控信 號(hào)輸出光功率出現(xiàn)與調(diào)制信號(hào)相關(guān)的功率波動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)缺陷的監(jiān)測(cè)方法可以用于監(jiān)測(cè)電光 相位調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)的缺陷，根據(jù)合波光功率數(shù)值的最大值與最小值的比值 變化來(lái)確定相位調(diào)制器產(chǎn)生的相位移偏離；r的大小，從而控制驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制的驅(qū)動(dòng)器 輸出電壓峰峰值大小。根據(jù)本發(fā)明的電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)缺陷的監(jiān)測(cè)方法可以用于監(jiān)測(cè)電光相位調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)，并用光強(qiáng)度調(diào)制器進(jìn)行脈沖切割得到的歸零相移鍵控信號(hào)的缺陷，電光相位調(diào)制器對(duì)光波的相位進(jìn)行調(diào)制得到相移鍵控信號(hào)；光強(qiáng)度調(diào)制 器對(duì)光波進(jìn)行強(qiáng)度上的脈沖切割得到歸零相移鍵控信號(hào)；同時(shí)監(jiān)測(cè)相移鍵控信號(hào)的相位移偏離；r的大小以及光強(qiáng)度調(diào)制器脈沖切割信號(hào)與電光相位調(diào)制信號(hào)之間定時(shí)漂 移，從而對(duì)驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)器輸出電壓峰峰值以及切割脈沖與相位調(diào)制信號(hào)的 相對(duì)延時(shí)進(jìn)行控制。


在附圖中圖1為現(xiàn)有技術(shù)例1的監(jiān)測(cè)原理框圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)例2的監(jiān)測(cè)原理框圖； 圖3為現(xiàn)有技術(shù)例3的監(jiān)測(cè)原理框圖； 圖4為現(xiàn)有技術(shù)例4的監(jiān)測(cè)原理框圖； 圖5為現(xiàn)有技術(shù)例5的監(jiān)測(cè)原理框圖； 圖6為本發(fā)明的監(jiān)測(cè)原理框圖；圖7 (a)至圖7 (d)為用馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖 和原理說(shuō)明圖；圖8 (a)至圖8 (c)為本發(fā)明技術(shù)的性能圖線峰值功率差與零點(diǎn)電壓偏差關(guān)系曲線以及與現(xiàn)有技術(shù)例1、例2的對(duì)比；圖9為本發(fā)明技術(shù)用于監(jiān)控馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器零點(diǎn)漂移的流程圖；圖10 (a)至圖10 (d)為用電光相位調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖和原理說(shuō)明圖；圖11為本發(fā)明技術(shù)的性能圖線峰值功率差與相位調(diào)制深度關(guān)系曲線；圖12為本發(fā)明技術(shù)用于監(jiān)控相位調(diào)制信號(hào)驅(qū)動(dòng)電壓的流程圖；圖13 (a)至圖13 (d)為用電光相位調(diào)制器和強(qiáng)度調(diào)制器產(chǎn)生歸零相移鍵控信號(hào)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框圖和原理說(shuō)明圖；圖14 (a)至圖14 (d)為本發(fā)明技術(shù)的性能圖線峰值功率差與定時(shí)偏差關(guān)系曲線以及與現(xiàn)有技術(shù)例3~5的對(duì)比；圖15 (a)和圖15 (b)為本發(fā)明技術(shù)用于監(jiān)控歸零相移鍵控系統(tǒng)中相位調(diào)制深度以及切割脈沖和相位調(diào)制信號(hào)定時(shí)偏差的流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn) 一 步說(shuō)明圖6示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)缺陷的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 600的示圖。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)600包括激光器610、第一耦合器620、調(diào)制器組630 (可 以包括一個(gè)或多個(gè)調(diào)制器，比如強(qiáng)度調(diào)制器級(jí)聯(lián)相位調(diào)制器)、第二耦合器640、第 三耦合器650、數(shù)模變換器660、采樣與模數(shù)變換器670、探測(cè)器680、以及處理器690。其中，激光器610用于發(fā)射激光。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，光源波長(zhǎng)不限定于是 信號(hào)光波長(zhǎng)，也可以是其他波長(zhǎng)，而且不限定光源出光與信號(hào)光進(jìn)入電光調(diào)制器的方 向一致，既可以是與信號(hào)光源從同一端注入電光調(diào)制器，也可以是從另一端注入。此外，用部分調(diào)制前的光與部分調(diào)制后的光混合來(lái)指示和測(cè)定相移鍵控信號(hào)調(diào)制 中引入的信號(hào)缺陷，調(diào)制前的光不限定是本級(jí)調(diào)制器之前，也可以是多級(jí)調(diào)制器之前； 調(diào)制前的光在與調(diào)制后的光混合之前，既可以人為對(duì)其相位或者幅度進(jìn)行低頻擾動(dòng)， 也可以不進(jìn)4于擾動(dòng)。從激光器610發(fā)出的激光通過(guò)第一耦合器620之后被分為兩束。也就是說(shuō)，從激 光器610所發(fā)出的激光在進(jìn)入調(diào)制器組630之前分為兩束。于是，其中一束光經(jīng)過(guò)調(diào) 制器組630調(diào)制，通過(guò)第二耦合器640輸出，而另外一束光經(jīng)由第三耦合器650而與 經(jīng)過(guò)調(diào)制后的光合波，從而合波后的光被低速探測(cè)器680探測(cè)。其中，調(diào)制前和調(diào)制 后的兩支路光的光程差小于光源的相干長(zhǎng)度，從而可以用低速光探測(cè)進(jìn)行功率探測(cè)。其后，從探測(cè)器680輸出的電信號(hào)經(jīng)過(guò)采樣與模數(shù)變換器670而被轉(zhuǎn)換為離散的 數(shù)字信號(hào)，其后進(jìn)入處理器6卯，以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以評(píng)估當(dāng)前信號(hào)的缺陷和做出相 應(yīng)的控制調(diào)整。最后，控制信號(hào)通過(guò)數(shù)模變換器660送到相應(yīng)的控制部件進(jìn)行控制調(diào) 整，以保證系統(tǒng)穩(wěn)定良好工作。處理器6卯主要完成以下操作記錄預(yù)定時(shí)間窗口 Tw (由系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集處理 速度決定)內(nèi)功率數(shù)值的最大值和最小值，隨著時(shí)間的推移，時(shí)間窗口滑動(dòng)，而不斷 記錄每個(gè)時(shí)間窗口內(nèi)的功率數(shù)值的最大和最小值，并更新從最早記錄窗口到當(dāng)前時(shí)間 窗口的所有窗口的功率數(shù)值最大值和最小值分別作為全局的最大和最小值，并計(jì)算全 局最大值與最小值的比值，在經(jīng)過(guò)若干個(gè)窗口時(shí)間后，根據(jù)該比值判斷在觀察時(shí)間段內(nèi)調(diào)制信號(hào)是否存在缺陷，如果存在缺陷則進(jìn)一步推斷其原因，然后做出相應(yīng)的調(diào)整。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)600既可以采用分立的光器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以在電光調(diào)制器的同一個(gè)襯底上通過(guò)集成波導(dǎo)光路來(lái)實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而可以 將整個(gè)裝置封裝在一個(gè)調(diào)制器中。下面對(duì)調(diào)制器組630分別為馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器、相位調(diào)制器以及強(qiáng)度調(diào)制器和相 位調(diào)制器的組合的三種情況進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。采用本發(fā)明技術(shù)監(jiān)測(cè)馬赫曾德?tīng)枏?qiáng)度調(diào)制器零點(diǎn)漂移的具體實(shí)施裝置如圖7(a)所 示，其結(jié)構(gòu)與圖6所給的通用結(jié)構(gòu)一致。在圖7 (a)所示的實(shí)施例中，由馬赫曾德?tīng)?調(diào)制器730來(lái)代替圖6中的調(diào)制器組630，其余各個(gè)組件的功能如同圖6的描述，這 里不再贅述。其具體實(shí)施方法步驟如下，圖9給出了執(zhí)行該方法的流程。在步驟S910,對(duì)光功率最大最小值的比值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且以特定時(shí)間間隔來(lái)更新 光功率最大最小值的比值的記錄。當(dāng)馬赫曾德?tīng)枏?qiáng)度調(diào)制器發(fā)生零點(diǎn)漂移時(shí)，將檢測(cè) 到光功率最大最小值的比值變大(步驟S920)，從而進(jìn)入步驟S930。由于不知道零點(diǎn)漂移是增大還是減小，所以將首先按照零點(diǎn)增大進(jìn)行處理，但本 領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，也可以按照零點(diǎn)減小來(lái)進(jìn)行處理。在此，以特定步長(zhǎng)增大偏置 電壓，并測(cè)量光功率最大最小值比值的變化。因此，在步驟S940，判斷光功率最大最 小值的比值是增大還是減小。如果該比值減小(步驟S940中的"是")，則說(shuō)明調(diào)整方向正確，從而過(guò)程返 回到步驟S930,此時(shí)，繼續(xù)增大偏置電壓，直到光功率比值的變化由減小轉(zhuǎn)為增大為 止，調(diào)整過(guò)程中需要更新記錄調(diào)整的次數(shù)的計(jì)數(shù)器m。反之，如果該比值增大(步驟 S940中的"否，，)，則過(guò)程進(jìn)入步驟S950,減小偏置電壓，并且監(jiān)測(cè)功率比值變化， 記錄進(jìn)行調(diào)整的次數(shù)n2,其后，進(jìn)入步驟S960。在步驟S960,判斷功率比值是增大 還是減小。如果功率比值減小(步驟S960中的"是")，則過(guò)程返回到步驟S950, 繼續(xù)減小偏置電壓，計(jì)數(shù)器ii2加l。如果功率比值增大(步驟S960中的"否")，則過(guò)程進(jìn)入到步驟S970,判斷IM和1!2兩者是否都為1。如果IU和112兩者不全為1 (步驟S970中的"否")，則說(shuō)明此時(shí)馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器的偏置電壓已經(jīng)調(diào)節(jié)到最佳點(diǎn)， 從而結(jié)束調(diào)整過(guò)程，返回到步驟S910。如果m和ii2兩者都為1(步驟S970中的"是")， 則說(shuō)明調(diào)整步長(zhǎng)較大，過(guò)程進(jìn)入步驟S980,減小用于調(diào)整的步長(zhǎng)，將調(diào)整次數(shù)計(jì)數(shù)器m和ii2置0,其后，過(guò)程返回到步驟S930,繼續(xù)進(jìn)行調(diào)整。采用本發(fā)明技術(shù)監(jiān)測(cè)相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電壓與半波電壓匹配的具體裝置如圖10(a) 所示，其結(jié)構(gòu)與圖6所給的通用結(jié)構(gòu)一致。在圖10 (a)所示的實(shí)施例中，由相位調(diào) 制器1030來(lái)實(shí)現(xiàn)圖6中630的調(diào)制器組，所增加的驅(qū)動(dòng)器1060是用于驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制 器的信號(hào)放大器，接受模數(shù)變換的控制調(diào)整輸出電壓大小，其他各個(gè)組件的功能如同 圖6的描述，這里不再贅述。具體的實(shí)施方法步驟如下，圖12給出了執(zhí)行該方法的流程。在步驟S1210,對(duì)光功率最大最小值的比值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且以特定時(shí)間間隔來(lái)更 新光功率最大最小值的比值的記錄。當(dāng)某種原因?qū)е买?qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)電壓偏離調(diào)制器 半波電壓時(shí)，將檢測(cè)到光功率最大最小值的比值變大，步驟S1220。由于不知道驅(qū)動(dòng)電壓比半波電壓小還是大，所以在步驟S1230中將首先按照驅(qū)動(dòng) 電壓大于半波電壓進(jìn)行處理，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，也可以按照驅(qū)動(dòng)電壓小于半 波電壓來(lái)進(jìn)行處理。在此，以一定步長(zhǎng)減小驅(qū)動(dòng)電壓，并測(cè)量光功率最大最小值比值。 因此，在步驟S1240，對(duì)于光功率最大最小值的比值是增大還是減小進(jìn)行判斷。如果該比值減小(步驟S1240中的"是，，)，則說(shuō)明調(diào)整方向正確，從而過(guò)程返 回到步驟S1230,此時(shí)，繼續(xù)減小驅(qū)動(dòng)電壓，m加l，直到光功率比值由減小轉(zhuǎn)為增大 為止，調(diào)整過(guò)程中需要記錄進(jìn)行調(diào)整的次數(shù)m;反之，如果該比值增大(步驟S1240 中的"是")，則過(guò)程進(jìn)入步驟S1250,增大驅(qū)動(dòng)電壓，監(jiān)測(cè)功率比值變化，記錄進(jìn) 行調(diào)整的次數(shù)n2，其后，進(jìn)入步驟S1260,判斷功率比值是增大還是減小。如果功率 比值減小(步驟S1260中的"是")，則過(guò)程返回到步驟S1250,繼續(xù)增大驅(qū)動(dòng)電壓， n2加l。如果功率比值增大(步驟S1260中的"否")，則過(guò)程進(jìn)入到步驟S1270,判 斷m和112兩者是否都為1。如果m和112兩者不全為1 (步驟S1270中的"否")， 則說(shuō)明驅(qū)動(dòng)電壓已經(jīng)調(diào)節(jié)到最佳值，過(guò)程返回到步驟S1210繼續(xù)監(jiān)測(cè)。如果i^和i12 兩者都為1(步驟S1270中的"是")，則說(shuō)明電壓調(diào)節(jié)步長(zhǎng)過(guò)大，于是進(jìn)入步驟S1280。 在步驟S1280,減小用于調(diào)整的步長(zhǎng)，將計(jì)數(shù)器m和n2置0,其后，過(guò)程返回到步驟 S1230,繼續(xù)調(diào)整。釆用本發(fā)明技術(shù)同時(shí)監(jiān)測(cè)歸零相移鍵控信號(hào)產(chǎn)生中相位調(diào)制深度以及切割脈沖 與相位調(diào)制信號(hào)的定時(shí)偏差的具體實(shí)施裝置如圖13(a)所示，其結(jié)構(gòu)與圖6所給的通用 結(jié)構(gòu)一致。在圖13 (a)所示的實(shí)施例中，由強(qiáng)度調(diào)制器1330和相位調(diào)制器1340來(lái)實(shí)現(xiàn)圖6中的調(diào)制器組630,所增加的延時(shí)控制單元1370用于接受模數(shù)變換信號(hào)，控 制調(diào)整切割脈沖與相位調(diào)制信號(hào)之間的相對(duì)延時(shí)，驅(qū)動(dòng)器1380是用于驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器 的信號(hào)放大器，接受模數(shù)變換的控制，調(diào)整輸出電壓大小，其他各個(gè)組件的功能如同 圖6的描述，這里不再贅述。具體的實(shí)施方法步驟如下，圖15 (a)給出了執(zhí)行該方法的流程。 在步驟S1510，對(duì)光功率最大最小值的比值進(jìn)行監(jiān)控，并且以特定時(shí)間間隔來(lái)更 新光功率最大最小值的比值的記錄。在步驟S1520,判斷光功率最大最小值的比值是 增大還是減小。當(dāng)某種原因?qū)е买?qū)動(dòng)器輸出驅(qū)動(dòng)電壓偏離調(diào)制器半波電壓，或者由于 切割脈沖信號(hào)與相位調(diào)制信號(hào)的定時(shí)漂移導(dǎo)致該功率比值變大時(shí)(步驟S1520中的 "是，，)，進(jìn)入步驟S1530。在步驟S1530中，首先適當(dāng)減小驅(qū)動(dòng)器輸出電壓(調(diào)制 深度大于1時(shí)容易發(fā)生誤判)，監(jiān)測(cè)功率比值變化，并記錄進(jìn)行調(diào)整的次數(shù)i^;如果 該比值減小(步驟S1540中的"是，，)，則過(guò)程返回到步驟S1530,繼續(xù)減小驅(qū)動(dòng)電 壓，im加1，直到光功率比值開(kāi)始轉(zhuǎn)為增大；反之，則進(jìn)入步驟S1550,調(diào)整切割脈沖 信號(hào)與相位調(diào)制信號(hào)的相對(duì)延時(shí)差。待調(diào)整延時(shí)差完畢后，則在步驟S1560中判斷此 時(shí)的光功率最大最小值比值的大小。如果該功率比值小于預(yù)定的門(mén)限值，則可以結(jié)束 本輪調(diào)整，返回到步驟S1510，而當(dāng)比值大于預(yù)定的門(mén)限值，則進(jìn)入步驟S1570，適當(dāng) 增大驅(qū)動(dòng)電壓，監(jiān)測(cè)功率比值變化，并記錄調(diào)整次數(shù)n4,然后在步驟S1580中判斷光 功率比值是增大還是減小。如果該比值減小(步驟S1580中的"是")，則返回步驟 S1570,繼續(xù)增大驅(qū)動(dòng)電壓，調(diào)整次數(shù)1 4加l,反之，該比值增大(步驟S1580中的"否，，)， 則過(guò)程進(jìn)入步驟S1590，判斷m和114兩者是否都為1。如果m和114兩者之一不全為1 (步驟S1590中的"否")，則本次調(diào)整完畢，過(guò)程返回到步驟S1510。如果m和n4 兩者都為1 (步驟S1590中的"是")，則說(shuō)明調(diào)整驅(qū)動(dòng)電壓的步長(zhǎng)較大，于是過(guò)程 進(jìn)入步驟S1595,減小用于調(diào)整的步長(zhǎng)，其后，過(guò)程返回到步驟S1530繼續(xù)調(diào)整，計(jì) 數(shù)器ni和n4置0?，F(xiàn)將參照?qǐng)D15 (b)來(lái)描述步驟S1550的調(diào)整切割脈沖信號(hào)與相位調(diào)制信號(hào)的相 對(duì)延時(shí)差的具體流程。在步驟S1551,先按照某個(gè)方向(比如減小切割脈沖延時(shí))適當(dāng)調(diào)整相對(duì)延時(shí)差， 并且監(jiān)測(cè)功率比值變化，記錄進(jìn)行調(diào)整的次數(shù)n2。在步驟S1552,判斷功率比值是增 大還是減小。如果光功率比值減小(步驟S1552中的"是")，則返回步驟S1551,按照原來(lái)的方向繼續(xù)調(diào)整，n2加1。反之，如果光功率比值增大(步驟S1552中的"否")， 則進(jìn)入步驟S1553,按照相反方向調(diào)整(增大)相對(duì)延時(shí)差，并且記錄進(jìn)行調(diào)整的次 數(shù)113。其后，進(jìn)入步驟S1554,判斷功率比值是增大還是減小。如果功率比值減小(步 驟S1554中的"是")，則過(guò)程返回到步驟S1553。如果功率比值增大(步驟S1554 中的"否，，)，則過(guò)程進(jìn)入到步驟S1555,判斷112和n3兩者是否都為1。如果ii2和 n3兩者不全為1 (步驟S1555中的"否")，則過(guò)程結(jié)束。如果112和n3兩者都為1 (步 驟S1555中的"是")，說(shuō)明延時(shí)調(diào)整步長(zhǎng)過(guò)大，則過(guò)程進(jìn)入步驟S1556。在步驟S1556 中，減小延時(shí)調(diào)整步長(zhǎng)，計(jì)數(shù)器112和113置0,其后，過(guò)程返回到步驟S1551繼續(xù)進(jìn)行 調(diào)整。有益效果根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用多個(gè)耦合器將部分調(diào)制前的光和調(diào)制后的 光合波進(jìn)行探測(cè)，整個(gè)裝置中沒(méi)有對(duì)信號(hào)無(wú)關(guān)物理量，如波長(zhǎng)和速率等敏感的元件。 因此，該裝置的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為不依賴(lài)于信號(hào)波長(zhǎng)和信號(hào)速率，這一特點(diǎn)特別適合于多 波長(zhǎng)的波分復(fù)用系統(tǒng)(WDM)。因?yàn)橄到y(tǒng)安裝、維護(hù)、升級(jí)、更新中都不用考慮信號(hào) 波長(zhǎng)、速率變化的影響；該裝置的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 僅由3個(gè)耦合器、1個(gè)低速探測(cè)器和處理電路組成，相比于其他監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，節(jié)省了成 本較高的光濾波器和復(fù)雜的偏振控制等元件；該裝置的第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，監(jiān)測(cè)信號(hào)缺陷 的監(jiān)測(cè)量為源自于同一個(gè)光源的兩束光合波功率的最大值與最小值的比值，該監(jiān)測(cè)量 與光源的絕對(duì)功率無(wú)關(guān)，因此可以消除光源功率波動(dòng)的影響。圖13 (b)至圖13 (d)給出了用相位調(diào)制器和強(qiáng)度調(diào)制產(chǎn)生歸零相移鍵控信號(hào) 的原理說(shuō)明和信號(hào)星座圖。相位調(diào)制深度的監(jiān)測(cè)原理同上面分析，而切割脈沖和相位 調(diào)制信號(hào)定時(shí)偏差的監(jiān)測(cè)原理也很直觀，當(dāng)沒(méi)有定時(shí)偏差時(shí)，大部分的相位過(guò)渡部分 的功率被切割脈沖壓低，因此可以得到比沒(méi)有脈沖切割時(shí)要小的7，反之，當(dāng)出現(xiàn)定 時(shí)偏差時(shí)，兩個(gè)穩(wěn)態(tài)相位狀態(tài)的功率被壓低，因此可以得到比無(wú)定時(shí)偏差時(shí)要大的7， 根據(jù)7的變化就可以判斷定時(shí)偏差是否存在了。圖14(a)至圖14(d)給出了不同定時(shí)偏差條件下，探測(cè)光功率最大最小值(dBm 單位)之差與相位調(diào)制深度的關(guān)系圖，其中離散點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出理論和實(shí)驗(yàn)吻 合得很好。擬合參數(shù)為r=l，/7 = 0.3。附錄下面對(duì)本發(fā)明的監(jiān)測(cè)原理進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明假定S(O和c分別是進(jìn)入耦合器的調(diào)制信號(hào)光場(chǎng)(沒(méi)有脈沖切割)和未調(diào)制信號(hào) 光場(chǎng)，且作歸一化處理，即^(0卜r,lc卜l，則探測(cè)器檢測(cè)到光功率正比于& (" k + f |五一(《",- f f {|順|2 + H2 + 2 Re []} & =,+1 + 2 J^"、0)c^/7;cos6"其中7;為窗口時(shí)間，由整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所決定，如數(shù)據(jù)采樣間隔，e是在時(shí)間窗 口內(nèi)，調(diào)制信號(hào)光場(chǎng)與未調(diào)制信號(hào)光場(chǎng)的相位差。因?yàn)閮蓚€(gè)光場(chǎng)源自于同一個(gè)光源， 且它們之間的光程差遠(yuǎn)小于光源的相干長(zhǎng)度，則在足夠短的時(shí)間窗口內(nèi)，兩個(gè)光場(chǎng)的 相位差近似為恒定值。另外，窗口時(shí)間又遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于調(diào)制信號(hào)的碼元持續(xù)時(shí)間，則對(duì)于 平穩(wěn)信號(hào)，(l)中第三項(xiàng)表示多個(gè)信號(hào)碼元的平均，因此與時(shí)間窗口無(wú)關(guān)。由于系統(tǒng)中沒(méi)有任何相位控制、穩(wěn)定裝置，則隨著時(shí)間的推移，e在隨機(jī)緩慢變 化。因此，當(dāng)7 = 2][、(>)^/7;*0時(shí)，探測(cè)功率將隨0而緩慢變化，最大最小值分別為/^.|,=一+1±2同。由于參量7是多個(gè)調(diào)制信號(hào)碼元的平均，它代表了調(diào)制光場(chǎng)在信 號(hào)空間上分布的一種不對(duì)稱(chēng)性。當(dāng)1^0時(shí)表示信號(hào)是不對(duì)稱(chēng)的，許多信號(hào)缺陷都會(huì)表現(xiàn)出一定的不對(duì)稱(chēng)，從而檢測(cè)功率將在最大最小值之間變化，根據(jù)最大最小值的比值 就能推斷出？，從而測(cè)定信號(hào)缺陷。圖7(a)至圖7 (d)給出了馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)的原理說(shuō)明和 信號(hào)星座圖，當(dāng)調(diào)制器的零點(diǎn)漂移后，導(dǎo)致調(diào)制信號(hào)的中心電壓落在調(diào)制器傳遞函數(shù) 零點(diǎn)的側(cè)邊時(shí)，正負(fù)半周電壓調(diào)制將得到不對(duì)稱(chēng)的輸出，使得信號(hào)的幅度出現(xiàn)與調(diào)制 信號(hào)相關(guān)的起伏。這表現(xiàn)在星座圖上的信號(hào)點(diǎn)將不對(duì)稱(chēng)地分布在正負(fù)x半軸上，使得 7#0,因此，利用I可以監(jiān)測(cè)強(qiáng)度調(diào)制器的零點(diǎn)漂移。在此，假設(shè)調(diào)制信號(hào)為梯形波，高低電平之間的過(guò)渡邊為線性變化(本領(lǐng)域技術(shù) 人員應(yīng)理解，本發(fā)明不限于此)，過(guò)渡時(shí)間與比特周期之比為//，則可以計(jì)算出馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器零點(diǎn)漂移產(chǎn)生的光功率最大最小值<formula>formula see original document page 16</formula>(2)其中a = AK—,附-^j/2K分別為調(diào)制器零點(diǎn)漂移量和信號(hào)調(diào)制深度，,，^分別是調(diào)制器的零點(diǎn)電壓漂移，調(diào)制信號(hào)峰峰值電壓和調(diào)制器半波電壓。(2)中大括號(hào)為不混合時(shí)，調(diào)制信號(hào)輸出的平均功率，第3項(xiàng)為f。圖8(a)給出了理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看到兩者吻合得很好，此外，圖8(b)和(c)還 分別給出了采用現(xiàn)有技術(shù)例1的同向傳播平均功率監(jiān)測(cè)法的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及采用 現(xiàn)有技術(shù)例2的反向傳播平均功率監(jiān)測(cè)法的仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不難看出，在相同的零 點(diǎn)漂移下，本發(fā)明技術(shù)都有較高的監(jiān)測(cè)靈敏度。圖10 (a)至圖10 (d)給出了相位調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)的原理說(shuō)明和信號(hào) 星座圖。當(dāng)相位調(diào)制深度(調(diào)制電壓除于調(diào)制器半波電壓)為1時(shí)，信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)格的" 相位移時(shí)，兩個(gè)穩(wěn)定的相位狀態(tài)點(diǎn)分布在一條直徑的兩端，沿圓周連接它們的是過(guò)渡 相位部分，由于過(guò)渡相位部分只占較小的比重，所以所有點(diǎn)的貢獻(xiàn)將產(chǎn)生一個(gè)很小的 不為零的y^0。如果驅(qū)動(dòng)電壓小于調(diào)制器半波電壓時(shí)，7將增大，而當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓大于 半波電壓時(shí)，7將先很快地減小，之后快速增大，因此，利用7可以監(jiān)測(cè)相位調(diào)制深度， 特別是在1附近。驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電壓偏離半波電壓時(shí)產(chǎn)生的光功率峰值功率差最大最小值<formula>formula see original document page 16</formula>其中《12分別表示高低電平對(duì)應(yīng)的相位，定義相位調(diào)制深度為附=( 2-^; 。由(3)可以求解得到最大最小值相等時(shí)，對(duì)應(yīng)的相位調(diào)制深度。圖11給出了不同相位調(diào)制深度下，探測(cè)光功率最大最小值(dBm單位)之差與相 位調(diào)制深度的關(guān)系圖，其中離散點(diǎn)為實(shí)驗(yàn)結(jié)果?？梢钥闯隼碚摵蛯?shí)驗(yàn)結(jié)果吻合得很好， 在調(diào)制深度略大于1時(shí)，探測(cè)光功率的最大最小值相差最小。擬合參數(shù)為r=2.2，/7 = 0.3。切割脈沖與相位調(diào)制信號(hào)定時(shí)偏差條件下產(chǎn)生的光功率最大最小值 假設(shè)切割脈沖為50%的同頻正弦信號(hào)切割，則其切割脈沖形狀為<formula>formula see original document page 17</formula>(4)其中m為調(diào)制器的消光系數(shù)，與消光比的關(guān)系為<formula>formula see original document page 17</formula>,r為切割脈沖與相位調(diào)制信號(hào)的相對(duì)延時(shí)，則功率 計(jì)檢測(cè)到的功率為<formula>formula see original document page 17</formula>(5)其中'為穩(wěn)態(tài)相位項(xiàng)的貢獻(xiàn)<formula>formula see original document page 17</formula>(6)<formula>formula see original document page 17</formula>其中尸M表示1個(gè)完整的相位調(diào)制信號(hào)脈沖的功率貢獻(xiàn)，而/^,表示在兩個(gè)穩(wěn)態(tài)相位狀態(tài)之間過(guò)渡的相位部分的功率貢獻(xiàn)，人(.)表示第一類(lèi)n階貝塞爾函數(shù)。 I。為瞬態(tài)相位項(xiàng)的貢獻(xiàn)<formula>formula see original document page 17</formula>(7)<formula>formula see original document page 17</formula>假定切《;r/2 ,則^ (達(dá)到最小值，IG, r)L。 5達(dá)到最大值，且當(dāng)" 時(shí)，即RZ-DPSK信號(hào)與本振光具有相等的平均光功率時(shí)，功率變化最為敏感。
權(quán)利要求
1、一種監(jiān)測(cè)電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)缺陷的方法，包括將來(lái)自于同一光源的部分調(diào)制前光與調(diào)制后的光合波；用低速光探測(cè)器來(lái)測(cè)量合波光平均光功率；記錄測(cè)量得到的合波光平均光功率的最大值與最小值，并且計(jì)算所述最大值對(duì)所述最小值的比值，作為相移鍵控信號(hào)多種缺陷的指示量。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電光相位調(diào)制器是強(qiáng)度調(diào)制器和相 位調(diào)制器的組合、馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器、以及相位調(diào)制器中的至少一個(gè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述將來(lái)自于同一光源的部分調(diào)制前光 與調(diào)制后的光合波的步驟進(jìn)一步包括在調(diào)制之前，將來(lái)自所述光源的光分成兩束光； 對(duì)所述兩束光中的 一束進(jìn)行調(diào)制。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，其中，所述記錄測(cè)量得到的合波光平均光功率的 最大值與最小值，并且計(jì)算所述最大值對(duì)所述最小值的比值的步驟進(jìn)一步包括對(duì)低速探測(cè)后的混合光功率執(zhí)行采樣； 對(duì)采樣的信號(hào)執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換； 對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)處理的操作包括 隨著時(shí)間推移而依次記錄各個(gè)時(shí)間窗口中的功率數(shù)值的最大值和最小值； 從所記錄的所有功率數(shù)值的最大值和最小值中取得功率數(shù)值的全局最大值和全局最小值，其中，所述功率數(shù)值全局最大值指的是從最早記錄的窗口到當(dāng)前窗口的每 一個(gè)所記錄的功率數(shù)值最大值中的最大者，所述功率數(shù)值全局最小值指的是從最早記 錄的窗口到當(dāng)前窗口的每一個(gè)所記錄的功率數(shù)值最小值中的最小者；通過(guò)計(jì)算所述功率數(shù)值全局最大值與所述功率數(shù)值全局最小值的比值；根據(jù)所述比值判斷調(diào)制信號(hào)是否存在缺陷。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括如果調(diào)制信號(hào)存在缺陷，則根據(jù)所述合波光功率數(shù)值的最大值與最小值的比值的 變化來(lái)確定偏置在零點(diǎn)的馬赫曾德?tīng)栒{(diào)制器，由于零點(diǎn)漂移而導(dǎo)致相移鍵控信號(hào)輸出光功率出現(xiàn)了與調(diào)制倌號(hào)相關(guān)的功率波動(dòng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括如果調(diào)制信號(hào)存在缺陷，則根據(jù)所述合波光功率數(shù)值的最大值與最小值的比值變 化來(lái)確定驅(qū)動(dòng)相位調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)器輸出電壓不合適而導(dǎo)致的相移鍵控信號(hào)的相位移 偏離；r使得解調(diào)后的波形出現(xiàn)失真。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，當(dāng)所述電光相位調(diào)制器是強(qiáng)度調(diào)制器和 相位調(diào)制器的組合時(shí)，如果調(diào)制信號(hào)存在缺陷，則進(jìn)一步包括電光相位調(diào)制器對(duì)光波的相位進(jìn)行調(diào)制得到相移鍵控信號(hào)；光強(qiáng)度調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行強(qiáng)度上的脈沖切割得到歸零相移鍵控信號(hào)；根據(jù)所述合波光功率數(shù)值的最大值與最小值的比值來(lái)確定驅(qū)動(dòng)電光相位調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器合適的電壓輸出大小以及光強(qiáng)度調(diào)制器脈沖切割信號(hào)與電光相位調(diào)制信號(hào)之間的定時(shí)漂移。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6、 7和8中的任意一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括 調(diào)整偏置電壓或驅(qū)動(dòng)電壓中的至少一個(gè)，直到消除相移鍵控信號(hào)的缺陷。
10、 一種監(jiān)測(cè)電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)缺陷的裝置，包括 第一耦合器，將來(lái)自于同一光源的光分成兩束光，其中，所述兩束光中的一束由所述電光調(diào)制器來(lái)調(diào)制；第二耦合器，抽取部分調(diào)制后的光； 第三耦合器，將部分調(diào)制前光與調(diào)制后的光合波； 探測(cè)器，用于測(cè)量合波光平均光功率；處理器，記錄測(cè)量得到的合波光平均光功率的最大值與最小值，并且計(jì)算所述最大值對(duì)所述最小值的比值，作為相移鍵控信號(hào)多種缺陷的指示量，并發(fā)出相應(yīng)的控制 調(diào)整命令(信號(hào))。
全文摘要
提供了一種監(jiān)測(cè)電光調(diào)制器產(chǎn)生相移鍵控信號(hào)缺陷的方法和裝置。所述方法包括將來(lái)自于同一光源的部分調(diào)制前光與調(diào)制后的光合波；用低速光探測(cè)來(lái)測(cè)量合波光平均光功率；記錄測(cè)量得到的合波光平均光功率的最大值與最小值，并且計(jì)算所述最大值對(duì)所述最小值的比值，作為相移鍵控信號(hào)多種缺陷的指示量。所述方法和裝置沒(méi)有對(duì)信號(hào)無(wú)關(guān)物理量敏感的元件；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉；可以消除光源功率波動(dòng)的影響。
文檔編號(hào)H04B10/12GK101277150SQ20081010237
公開(kāi)日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日
發(fā)明者勇 馮, 周炳琨, 歡 姜, 張漢一, 鄭小平, 郭奕理, 和 聞 申請(qǐng)人:清華大學(xué)