基于相关检测的MZM自动偏置点控制技术

作     者：刘亚豪 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓磊

授予年度：2019年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 081001[工学-通信与信息系统] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：光通信 马赫曾德尔调制器 偏置点 自动控制系统 

摘      要：全球信息化浪潮迅猛发展,物联网、大数据、高清视频、虚拟现实游戏等应用对宽带互联网的要求越来越高,延迟低、稳定的高速移动通信网络成为最主要最基本的需求。马赫曾德尔调制器作为最常用的外调制器,在光通信系统中起着非常重要的作用。利用基于铌酸锂晶体的光学特性,马赫曾德尔调制器将输入的光信号转换为电信号,实现了光-电的变化。马赫曾德尔调制器的传输曲线具有周期性、非线性的特点,在其工作过程中,由于外部的温度或者机械振动等不可控因素,不可避免的会有偏置点发生漂移,从而造成传输的信号质量降低,对系统的传输效率造成严重影响。因此,对于偏置点自动控制系统的研究就显得十分重要。本论文针对马赫曾德尔调制器的偏置点自动控制技术进行研究,先对马赫曾德尔调制器的原理进行描述,并通过公式的推导确定了调节偏置电压使调制器的偏置点稳定工作的思路,提出了新的方法——相关检测技术,该方案可以更好的解决偏置点漂移的定位与调节,以此为基础设计出一块偏置点自动控制模块,通过相关检测的具体算法,实现了一种与输入光功率无关的偏置点自动控制系统。在算法复杂度上,该方案的复杂度为n,较FFT算法的n*log(n)而言优势较为明显。通过观察初始时刻、开启程序后2小时和关闭程序后2小时的眼图,可以发现自动偏置控制模块能够稳定的控制带宽为2GHz的OOK信号。将该模块应用到搭载了50公里光纤的RoF(radio over fiber)系统中,模拟出恶劣环境传输了速率为400Mbps的OFDM信号,经过30分钟的实验,星座图基本不变,EVM始终稳定在5%左右,也说明了该自动偏置控制模块具有良好的长期稳定性能。