專利名稱：雙二進(jìn)制調(diào)制格式的自動直流偏置控制的制作方法
相關(guān)申請的聲明本申請要求于2003年2月7日申請的，和稱作“DuobinaryAutomatic Bias Control Circuit”的美國臨時(shí)專利申請序列號No.60/445,604的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。
背景技術(shù)：
Mach-Zehnder調(diào)制器基于在Mach-Zehnder調(diào)制器的二個(gè)橋臂之間的相位差來實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制，該相位差是與在施加于二個(gè)橋臂的電壓信號中的差值成正比。該Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)允許這個(gè)相位調(diào)制去轉(zhuǎn)換為幅度調(diào)制。當(dāng)該輸入電壓信號是AC耦合的時(shí)候，需要一個(gè)直流偏置，以便設(shè)置該調(diào)制器的工作點(diǎn)。由于在該調(diào)制器中實(shí)際的處理過程，用于正常運(yùn)行需要的該直流偏置電壓是隨時(shí)間變化的。為了保持恰當(dāng)?shù)钠脳l件，需要一個(gè)控制電路監(jiān)視該調(diào)制器的輸出，和校正隨時(shí)間變化的偏置需求。對于通斷鍵控，這樣的一種自動偏置控制(ABC)電路是公知的，并且在很多的實(shí)施例中使用著(例如，參見“Using theLithium Niobate ModulatorElectro-Optical and MechanicalConnections”Lucent技術(shù)應(yīng)用說明TN98-004LWP，1998年4月)。當(dāng)改進(jìn)的線路代碼被使用(例如，參見與此同一日期申請的美國專利申請序列號No.＿＿[代理人摘要編號2070/5]，其整體結(jié)合在此處)的時(shí)候，但是，不滿足允許使用常規(guī)的ABC電路的該條件，并且需要一種新的、更多改進(jìn)的ABC電路。
因此，所希望的是提供一種用于自動地偏置改進(jìn)的線路代碼類別的裝置和方法。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，提供了一種用于控制Mach-Zehnder調(diào)制器的偏置點(diǎn)的裝置和方法。該方法首先將一個(gè)抖動信號施加給直流偏壓，該直流偏壓被施加于Mach-Zehnder調(diào)制器。檢測由該Mach-Zehnder調(diào)制器提供的光學(xué)輸出信號的分量，該Mach-Zehnder調(diào)制器與該抖動信號同步。該抖動信號被調(diào)節(jié)以保持該檢測的光學(xué)輸出信號的分量處于大體上恒定的值。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，該檢測步驟包括產(chǎn)生一個(gè)AC反饋信號的步驟。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，該調(diào)節(jié)步驟包括解調(diào)該AC反饋信號以產(chǎn)生一個(gè)DC誤差信號的步驟。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，一個(gè)可變的DC偏置信號被增加給該DC誤差信號以產(chǎn)生一個(gè)結(jié)果誤差信號。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，該DC誤差信號被積分。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，該結(jié)果誤差信號被積分。


圖1示出一個(gè)在低通電濾波器的輸出端上典型的電信號。
圖2示出隨輸入電信號(在以推挽方式工作的LiNbO3調(diào)制器中的相位差)而變的輸出強(qiáng)度。
圖3示出用于一個(gè)理想的輸入二進(jìn)制信號的該電力驅(qū)動信號(上面的曲線)和該調(diào)制器光學(xué)輸出信號(下面的曲線)的模擬的眼狀示意圖，該理想的輸入二進(jìn)制信號具有50％的眼狀交叉(最左邊的曲線)和45％的眼狀交叉(最右邊的曲線)。
圖4示出該平均的光強(qiáng)度和對二進(jìn)制信號幅度和直流偏壓的抖動的平均的光強(qiáng)度響應(yīng)，該二進(jìn)制信號幅度和直流偏壓具有50％(最左邊的曲線)和45％(最右邊的曲線)初始二進(jìn)制的眼狀交叉。
圖5示出對隨直流偏壓(曲線502)而變的直流偏壓抖動平均的光強(qiáng)度響應(yīng)，和重要的眼狀參數(shù)，諸如眼狀交叉(曲線504)、消光比(曲線506)和品質(zhì)因數(shù)(曲線508)。
圖6示出有關(guān)用于按照本發(fā)明的原理構(gòu)成的雙二進(jìn)制的發(fā)射機(jī)的ABC電路的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
一個(gè)雙二進(jìn)制的ABC電路被提供，以控制該MZ調(diào)制器的偏置點(diǎn)。按照本發(fā)明，一個(gè)抖動被施加于該調(diào)制器的直流偏置。相對于該傳輸?shù)谋忍厮俾剩摱秳拥念l率是低的。來自該調(diào)制器的光被送往檢測器，在這里該信號的分量被測量，其是與該抖動同步的。將這個(gè)信號保持在一個(gè)恒定的電平上，確保該調(diào)制器的偏置點(diǎn)不會隨著時(shí)間的過去漂移。
利用二進(jìn)制電信號的低通電濾波器的雙二進(jìn)制的調(diào)制格式給出對于LiNbO3調(diào)制器的自動偏置控制特定的問題集合。圖1示出一個(gè)典型的低通濾波的電信號。這個(gè)信號被使用該電光效應(yīng)轉(zhuǎn)換為一個(gè)相位差，然后被使用Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為幅度調(diào)制。在圖1中，該電信號被示出在低通電濾波器的輸出端上。這個(gè)信號是對稱的和AC耦合的。如果該濾波器或者該初始二進(jìn)制信號不是理想的，這個(gè)信號可能容易地背離理想的對稱性。這是在圖1(右邊)中的情況，在這里，在該眼圖的上面部分(參見箭頭102)中，該軌道和躍遷被略微地分裂，但是在該眼圖的下面部分(參見箭頭104)中沒有分裂。如在下面考慮的，這種不對稱性將是重要的。
以推挽方式(X切割或者推挽激勵(lì)Z切割))工作的LiNbO3調(diào)制器具有一個(gè)如下隨相位和輸入電壓信號而變的電場和強(qiáng)度[Φ1(t)-Φ2(t)]＝ΔΦ∝V(t)
Eout=Eincos(Φ1(t)-Φ2(t)2)]]>和Iout=Iincos2(Φ1(t)-Φ2(t)2)----(1)]]>如在圖2中舉例說明的，雙二進(jìn)制的操作依靠一個(gè)三個(gè)電平的電場信號。
如可以從圖2看到的，用于一個(gè)AC耦合的雙二進(jìn)制的電信號的該直流偏置應(yīng)該被選擇在“零”或者斷路狀態(tài)。
本發(fā)明人已經(jīng)使用用于電濾波器的標(biāo)準(zhǔn)程序開發(fā)了一種Labview6.0的數(shù)字模型，和一種使用等式1的理想化的推挽式的LiNbO3調(diào)制器模型。在這種模型中，具有梯形脈沖波形(相等的30ps的起落時(shí)間)的初始二進(jìn)制的電子脈沖(來自該放大器輸出端)被穿過第四或者第五階低通貝塞耳濾波器。一個(gè)在Labview中用于該低通貝塞耳濾波器截止頻率的值被選擇，其將合理地產(chǎn)生窺電子和光學(xué)眼狀示意圖。這個(gè)電子波形被施加于一個(gè)X切割LiNbO3調(diào)制器(等式1)的電極。然后，隨直流偏置而變的該平均的光強(qiáng)度被計(jì)算。對于該直流偏置抖動，那么，該誤差信號僅僅是該平均信號對直流偏置的導(dǎo)數(shù)。
圖3示出用于一個(gè)理想的輸入二進(jìn)制信號的該電力驅(qū)動信號(上面的示意圖)和該調(diào)制器光學(xué)輸出信號(下面的示意圖)的模擬的眼狀示意圖，該理想的輸入二進(jìn)制信號具有50％的眼狀交叉(最左邊的示意圖)和45％的眼狀交叉(最右邊的示意圖)。具有45％的二進(jìn)制的眼狀交叉的情況被示出，以強(qiáng)調(diào)在該初始電信號中高對稱度的重要性。在該初始二進(jìn)制的電信號的眼狀交叉值中具有很小的下降，該雙二進(jìn)制的電信號也略微地變化，并且這導(dǎo)致在結(jié)果光信號中值得注意的變化。人們期望的是，如果在這種結(jié)構(gòu)中該直流偏置是抖動的，該響應(yīng)曲線(如果有的話)也將是精密地取決于該輸入二進(jìn)制信號對稱性。
圖4示出該平均的光強(qiáng)度、對二進(jìn)制信號幅度抖動的該平均的光強(qiáng)度響應(yīng)，和用于二種情況的直流偏置，其對應(yīng)于在圖3中的二種情況。如可以在圖4中看到的，該光強(qiáng)度在最理想的直流偏置(Vπ)上是最大的，并且當(dāng)該直流偏置背離最理想時(shí)勻稱地下降。這指的是該直流偏置抖動將會產(chǎn)生一個(gè)可以用于ABC操作的信號。問題是如果該初始二進(jìn)制信號的對稱性被打破，該錯(cuò)誤的偏置量將會被引入該反饋信號中，導(dǎo)致直流偏置出錯(cuò)。如在圖4中最上的曲線所示，二進(jìn)制信號幅度抖動是該直流偏置量的二次函數(shù)，因此，其不能直接用于ABC反饋。其二次諧波可以被使用，但是，對稱性消除據(jù)說是更實(shí)用的。
除了前述的數(shù)值結(jié)果之外，執(zhí)行科學(xué)試驗(yàn)，這里在LiNbO3調(diào)制器上的該直流偏置是隨著一個(gè)小信號正弦波(頻率1kHz，幅度0.025V)抖動的。在該調(diào)制器的輸出端上，有關(guān)p-I-n監(jiān)視光電二極管的端子的該同相電壓響應(yīng)被使用標(biāo)準(zhǔn)鎖定放大器來測量。這個(gè)響應(yīng)幅度被作為隨同該光信號的眼狀示意圖一起的直流偏置的函數(shù)在該調(diào)制器輸出端上測量。這個(gè)眼狀示意圖的屬性和該響應(yīng)的幅度對直流偏置被繪制在圖5中。
如預(yù)知的，對與直流偏置(曲線502)有關(guān)的直流偏置抖動的該光強(qiáng)度響應(yīng)可以被用作一個(gè)用于ABC電路(參見圖5)的反饋信號。此外如預(yù)知的，通過改變該輸入二進(jìn)制信號，一個(gè)錯(cuò)誤能夠被引入這個(gè)反饋信號。
圖6示出一個(gè)按照本發(fā)明的ABC電路的實(shí)施例。當(dāng)該Mach-Zehnder偏置是通過將一個(gè)很小的交流電壓或者施加給該偏置/RF端子的一個(gè)，或者差動地施加給兩個(gè)端子而“抖動的”的時(shí)候，由光電檢測器602產(chǎn)生一個(gè)AC反饋或者誤差信號疊加在該Mach-Zehnder光電二級管輸出端上感知的該信號上。該示意圖借助于虛線舉例說明在二種B1AS-抖動注入方法之間的差別。響應(yīng)在來自該最理想的Mach-Zehnder偏置中該錯(cuò)誤的幅值和方向，這個(gè)交流電壓在幅度和相位兩個(gè)方面變化。與在該光電探測器上的該噪聲和該寬帶RF信號的低頻分量兩者相比較，這個(gè)誤差信號是相對很小的。這使通過濾波器604的增益和窄帶濾波兩者成為必需，以便恢復(fù)該交流信號。該濾波和放大的信號是由解調(diào)器606借助于該擴(kuò)展頻譜源610同步地解調(diào)的，該擴(kuò)展頻譜源610產(chǎn)生該抖動。該結(jié)果DC誤差項(xiàng)由積分器608積分、緩存，和施加于Mach-Zehnder調(diào)制器的一個(gè)端子。這是“+”或者正偏置端子616。在感知中，該信號被反相器614反轉(zhuǎn)、緩存，并且施加于該Mach-Zehnder調(diào)制器的“-”或者負(fù)偏置端子618。這生成一個(gè)沒有DC內(nèi)容的差動偏置驅(qū)動力。該交流偏置抖動信號是該原始擴(kuò)展頻譜源的光譜地限制的版本，該交流偏置抖動信號被由加法器620與該偏置輸出求和，該原始擴(kuò)展頻譜源可以源自于一個(gè)脈沖形成器和密封層612，其可以被以硬件或者軟件或者其組合來實(shí)施。
該AC誤差信號隨后被解調(diào)和積分，由于該Mach-Zehnder調(diào)制器的結(jié)構(gòu)，其常遭受錯(cuò)誤。理論上，該AC誤差信號在最佳偏壓上流過一個(gè)零，這個(gè)作為Vpi一小部分的零通常出現(xiàn)在不同于該最佳偏置的點(diǎn)上。這個(gè)錯(cuò)誤在開關(guān)鍵控傳輸中通常是不合理的，雖然在啟閉鍵控系統(tǒng)中，在光學(xué)消光比方面的糾錯(cuò)可以得到改進(jìn)。由于該濾波的電子眼睛的光學(xué)“交迭”，雙的二進(jìn)制傳輸要求這個(gè)錯(cuò)誤被校正，以便保持該光學(xué)“0”軌道的完整性。如該示意圖所示，由偏移電壓補(bǔ)償器622產(chǎn)生的一個(gè)穩(wěn)態(tài)，但是可變的直流信號被與該解調(diào)器606的輸出求和。這產(chǎn)生一個(gè)新的偏置點(diǎn)由一個(gè)Vpi的固定部分從該原始誤差信號零中置換。
權(quán)利要求
1.一種用于控制Mach-Zehnder調(diào)制器的偏置點(diǎn)的方法，所述方法包括步驟將一個(gè)抖動信號施加給直流偏壓，該直流偏壓施加于Mach-Zehnder調(diào)制器；檢測由該Mach-Zehnder調(diào)制器提供的光學(xué)輸出信號的分量，該Mach-Zehnder調(diào)制器與該抖動信號同步；和調(diào)節(jié)該抖動信號以保持該檢測的光學(xué)輸出信號的分量處于大體上恒定的值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該檢測步驟包括產(chǎn)生一個(gè)AC反饋信號的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中該調(diào)節(jié)步驟包括解調(diào)該AC反饋信號以產(chǎn)生一個(gè)DC誤差信號的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括增加一個(gè)可變DC偏置信號給該DC誤差信號，以產(chǎn)生一個(gè)結(jié)果誤差信號的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，進(jìn)一步包括求該DC誤差信號積分的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，進(jìn)一步包括求該結(jié)果誤差信號積分的步驟。
7.一種用于控制Mach-Zehnder調(diào)制器的偏置點(diǎn)的裝置，包括用于將一個(gè)抖動信號施加給直流偏壓的裝置，該直流偏壓施加于Mach-Zehnder調(diào)制器；用于檢測由該Mach-Zehnder調(diào)制器提供的光學(xué)輸出信號的分量的裝置，該Mach-Zehnder調(diào)制器與該抖動信號同步；和用于調(diào)節(jié)該抖動信號以保持該檢測的光學(xué)輸出信號的分量處于大體上恒定的值的裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中該檢測裝置包括一個(gè)產(chǎn)生AC反饋信號和增益的光電檢測器，和一個(gè)濾除該AC反饋信號的窄帶濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中該施加裝置包括用于產(chǎn)生該抖動信號的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的裝置，其中該抖動信號產(chǎn)生裝置包括一個(gè)擴(kuò)展頻譜源。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其中該調(diào)節(jié)裝置包括一個(gè)同步解調(diào)器，用于解調(diào)從該增益和窄帶濾波器接收的該AC反饋信號，以產(chǎn)生一個(gè)誤差信號，和一個(gè)用于求該誤差信號積分的積分器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)偏置電壓補(bǔ)償器，用于將一個(gè)可變DC偏置信號增加給該誤差信號。
全文摘要
提供了一種用于控制Mach－Zehnder調(diào)制器的偏置點(diǎn)的裝置和方法。該方法首先將一個(gè)抖動信號施加給直流偏壓，該直流偏壓被施加于Mach－Zehnder調(diào)制器。檢測由該Mach－Zehnder調(diào)制器提供的光學(xué)輸出信號的分量，該Mach－Zehnder調(diào)制器與該抖動信號同步。該抖動信號被調(diào)節(jié)以保持該檢測的光學(xué)輸出信號的分量處于大體上恒定的值。
文檔編號G02F1/00GK1759341SQ200480006330
公開日2006年4月12日 申請日期2004年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月7日
發(fā)明者羅伊·哈雷爾, 迪安·帕帕斯, 格列布·施坦戈?duì)? 賈森·B·斯塔克, 唐納德·V·勒羅伊 申請人:科代歐思通信股份有限公司