描述了基于同相正交硅基光调制器的自动偏置电压控制算法理论及实现方案。首先比较了硅基光调制器与传统铌酸锂调制器的调制特性,结合同相正交硅基光调制器模型推导出了调制器输出光信号与电场信号的函数关系式,根据此关系式提出了一种基于正弦dither信号注入调制器偏置工作点并解析调制器内置低带宽监控光电二极管反馈信号频域参数的控制方案,并通过数值仿真验证方案的可行性;然后搭建自动偏置电压控制算法的测试平台,通过测试平台得出不同偏置电压条件下I(in-phase)路、Q(quadrature-phase)路与Phase(outer-phase)路调制器内置监控光电二极管的反馈信号波形,并将测试结果与仿真数据进行对比,对比结果验证了本研究假定的同相正交硅基光调制器光电传递函数模型的准确性;最后测试了128 Gb/s双偏振正交相移键控调制格式下偏置电压控制算法的精度,并通过矢量幅度误差指标得到算法所引入的光信噪比代价。

为了克服马赫曾德调制器工作点随温度、压力等外界因素的漂移, 需要对它的直流偏压进行补偿。以往采用微扰信号谐波检测的方案偏置点定位精度高, 但由于需要在回路中附加小幅抖动信号, 会引入一定的噪声, 影响信号的纯度; 而功率检测的方案易受光源功率自身扰动的影响, 稳定性不高, 且偏置点定位性能差。提出了一种平均功率和谐波检测相结合的MZ调制器偏置点控制技术, 通过谐波探测确定最佳工作点, 并以电光调制器前后光功率比值作为基准值进行反馈控制, 提高了偏压控制的定位精度和噪声性能, 同时克服了激光功率自身扰动的影响。在此过程中还提出了一种通过操控误差信号实现偏置点任意调节的方案, 实现了大范围灵活的偏置点控制。实验发现, 所提出的方案具有定位精度高、稳定性好和偏置点调节范围广的优点, 能够很好地满足马赫曾德调制器偏置点控制的要求。

马赫-曾德尔调制器的工作特性随温度变化等环境因素影响严重，因此需要设计专用的偏置电压控制电路。利用扰动输入和谐波探测相结合的偏置电压控制方案是一种比较好的解决方案，但传统的控制架构在面对大调制信号输入时，往往会出现锁定点严重漂移的现象。首先对谐波产生的机制的进行了理论建模，然后对传统的谐波检测架构进行了分析，发现大信号调制下的以往谐波分量计算公式以不再适用，必须加以改进，因此在改进谐波计算公式的基础上，提出了一种新的可用于大信号调制下的偏置点控制技术，并研制了相应的驱动电路，对电路的偏置点控制测试结果发现，提出的方案偏置点的控制精度在1°以内，可以很好地满足大调制信号输入的应用需求。