52, 042301(2015)
激光与光电子学进展
Laser & Optoelectronics Progress
©2015《中国激光》杂志社
042301-1
马赫-曾德尔调制器最佳偏置点自动锁定技术研究
石跃武 周 辉 聂 鑫 王 伟 冯寒亮 孙蓓云 相 辉 朱志臻 杨 静
西北核技术研究所 强辐射脉冲环境模拟与效应国家重点实验室, 陕西 西安 710024
摘要 目前电光调制器 偏置点自动控制通常采用 小 信号扰动法，主要应用于高速 数字通信，而不适用于模拟信 号 传
输。为此提出了一种迭代算法, 通过闭环控制实现调制器最佳偏置点的锁定。从理论上分析了方法的可行性，并搭
建了反馈系统。在变温环境中进行了偏置控制实验，结果表明，环境温度变化率为 5 ℃/min 时，被测调制器功率抖动
小于 1.5%，该方法可用于模拟信号的传输。
关键词 光通信；电光调制器；自动偏置控制；闭环控制；模拟信号
中图分类号 TN761 文献标识码 A
doi: 10.3788/LOP52.042301
Research on the Best Bias Point Automatic Locking Technique for
Mach- Zehnder Modulators
Shi Yuewu Zhou Hui Nie Xin Wang Wei Feng Hanliang Sun Beiyun
Xiang Hui Zhu Zhizheng Yang Jing
State Key Laboratory of Intense Pulsed Radiation Simulation and Effect, Northwest Institute of Nuclear Technology,
Xi′an, Shaanxi 710024, China
Abstract Small signal perturbation method is usually used for the automatic bias control of electro-optic modulator.
This method is mainly applied in high speed digital communication, but is not suitable for the transmission of analog
signals. An iterative algorithm is proposed, which can lock the best bias point based on closed-loop control method.
The feasibility of this method is analyzed in theory, and the feedback system is built. Experiment is carried out under
condition of varying temperature. The result shows that the output power jitter is less than 1.5% as the temperature
change rate is less than 5 ℃/min. This method can be used in the transmission of analog signals.
Key words optical communications; electro-optic modulator; automatic bias control; closed-loop control;
analog signals
OCIS codes 230.4110; 060.4510; 250.7360
1 引 言
马赫-曾德尔调制器（MZM）具有带宽宽、体积小、可抑制啁啾等特点，适用于数字通信
[1]
、模拟信号传输
以及电场信号的测量
[2-3]
,受到不同领域 的广 泛关 注
[4-6]
。然而，随着环境的变化，调制器工作点会产生漂移，
从而导致输出信号产生不同程度的失真，影响调制器的工作性能
[7]
。由于调制器材料本身的性质，现有水平
无法消除它的温度依赖性。通过施加偏置电压可使调制器处于最佳工作状态。在实际应用过程中，人为调
节偏置电压较为繁琐，同时也不够实时准确。因此，需要通过一种自动跟踪手段来实现最佳偏置点的锁定。
闭环控制是一种常用自动偏置控制手段。目前，已经有多位学者提出了不同的闭环控制方法
[8-12]
。主要
思路是向调制器发射扰动信号，通过检测输出端高次谐波来实现。然而这些方法也有其局限性：一方面，扰
动信号发射电路和高次谐波提取电路增加了系统的复杂程度；另一方面，在传输含有中低频成分的信号时，
调制信号与扰动信号会发生重叠。在最佳偏置点搜寻 时，文 献中广泛采用的模糊比例-积 分-微分 (PID)法
一定 程度 上降 低了 系统 的复 杂性 ，但并无清晰的数学关系指导参数的选取，需要 反复 调试 。本 文采 用控制
收稿日期: 2014-11-10; 收到修改稿日期: 2014-11-24; 网络出版日期: 2015-02-10
作者简介: 石跃武（1990—），男，硕士研究生，主要从事信号测量方面的研究。E-mail: shiyuewu@nint.ac.cn
导师简介：周 辉（1961—），男，硕士，研究员，主要从事电磁脉冲技术方面的研究。E-mail: zhouhui@nint.ac.cn
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