ES2611627T3 - Controlador de polarización para un modulador óptico - Google Patents
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Abstract
Un controlador (17) de polarización para un modulador óptico, incluyendo dicho modulador un componente polarizable que es operable cuando es polarizado apropiadamente por una tensión aplicada de polarización para configurar el modulador para operar en cuadratura, comprendiendo el controlador (17) de polarización: medios (19) para generar señales de potencia indicativas de la potencia óptica de salida del modulador; un procesador (27) conectado operativamente a los medios generadores (19) y a dicho componente polarizable y dispuesto para recibir dichas señales de potencia desde dichos medios generadores (19) y controlar la tensión de polarización aplicada a dicho componente polarizable; y una tabla (29) de consulta para dicho modulador que tiene almacenada en ella una pluralidad de valores para la potencia óptica pico de salida y respectivos valores predeterminados para la potencia óptica objetivo para la cuadratura, en donde el procesador (27) está configurado para: a) variar la tensión de polarización aplicada a dicho componente polarizable y determinar a partir de señales de potencia recibidas desde dichos medios generadores (19) una potencia óptica pico de salida para dicho modulador, b) determinar, dependiendo de dicha potencia óptica pico, una potencia óptica objetivo para la cuadratura mediante referencia a la tabla (29) de consulta; c) variar la tensión de polarización aplicada al electrodo de polarización, mientras monitoriza la potencia óptica de salida, hasta que la potencia óptica de salida esté en la potencia óptica objetivo para la cuadratura, d) durante la modulación por el modulador, monitorizar dicha potencia óptica de salida, y e) ajustar dicha tensión de polarización para devolver el modulador a cuadratura si se debe determinar que dicha potencia óptica de salida sea diferente de dicha potencia óptica objetivo.
Description
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descripcion
Controlador de polarizacion para un modulador optico Campo
Esta invencion se refiere a controladores de polarizacion. Las realizaciones actualmente preferidas de la presente invencion se refieren a controladores de polarizacion para moduladores opticos, por ejemplo para los llamados moduladores de Mach-Zehnder. Tales moduladores tienen utilidad, entre otras cosas, en el campo de los sistemas de comunicaciones opticas.
Antecedentes
Las realizaciones preferidas de la presente invencion se describiran de aqm en adelante con referenda particular a un controlador de polarizacion para un modulador de Mach-Zehnder (a menudo conocido simplemente como modulador MZ), siendo el controlador y el modulador empleados en un sistema de comunicaciones para modular una senal portadora optica de entrada con una senal de comunicaciones de radiofrecuencia (RF). Aunque las ensenanzas de la presente invencion tienen gran utilidad en sistemas de comunicaciones opticas, es decir, sistemas de comunicaciones donde los nodos del sistema estan conectados opticamente, las personas con conocimientos ordinarios en la tecnica apreciaran inmediatamente que las ensenanzas de la invencion pueden ser aplicadas de otro modo. Por consiguiente, no debe interpretarse que la siguiente descripcion ilustrativa se limita solamente a sistemas de comunicaciones o, de hecho, a moduladores MZ.
Con lo anterior en mente, se hara referenda ahora a la Fig. 1, donde se proporciona una representacion esquematica ilustrativa de un modulador 1 de MZ conocido, del tipo que se emplea a menudo en los sistemas de comunicaciones opticas.
Los moduladores MZ proporcionan un mecanismo mediante el cual una senal portadora optica de entrada puede ser modulada con una senal de comunicaciones, por ejemplo, con una senal de comunicaciones de RF. En este ejemplo, el modulador es efectivamente un interferometro, creado mediante la formacion de una gma de ondas optica en un sustrato apropiado, tal como Niobato de Litio (LiNb03), Arseniuro de Galio (GaAs) o Fosfuro de Indio (InP). La gma 11 de ondas del modulador representado en la Fig. 1 se divide en dos ramas 11a y 11b antes de recombinarse en un acoplador optico 13. Una senal portadora optica en forma de haz de luz entra en el modulador por la izquierda de la Fig. 1 y sale del modulador por la derecha de la Fig. 1, habiendo pasado a traves de ambas ramas de la gma de ondas.
Como se muestra en la Fig. 1, una de las ramas 11a de la gma de ondas incluye una asimetna 15 que funciona para introducir una diferencia de fases entre la luz que recorre las respectivas ramas 11a y 11b de la gma 11 de ondas. La diferencia de fases se elige para ser aproximadamente 90 grados a la longitud de onda de funcionamiento, que esta tipicamente en la zona de 1300 o 1550 nanometres - esto induce polarizacion en cuadratura, donde la salida optica es nominalmente el 50% de su maximo.
El Niobato de Litio (en comun con otros materiales similares, tales como GaAs o InP) es un material similar al vidrio con estructura de cristal que muestra un efecto electro-optico por el cual el mdice refractivo de la estructura del cristal cambia segun se aplica un voltaje o tension a la misma. En particular, la direccion del campo electrico inducido por la tension aplicada causa un aumento o disminucion del mdice refractivo - un mdice refractivo aumentado que actua para retardar la luz que viaja a traves del cristal, y un mdice refractivo disminuido que actua para aumentar la velocidad de la luz que viaja a traves del cristal. En moduladores MZ, el material de Niobato de Litio esta normalmente dispuesto de manera que tenga una orientacion del cristal de corte en X, propagacion en Y con respecto a la senal optica de entrada, y en este contexto un campo electrico aplicado en la direccion X (positiva o negativa) provoca un cambio en el mdice refractivo del material que afecta a la velocidad de la luz que pasa a lo largo del eje Y.
Como se muestra en la Fig. 1, se dispone un electrodo 7 de modulacion entre las ramas 11a y 11b de la gma de ondas, y cuando este electrodo es excitado por una senal aplicada (por ejemplo por una senal de radiofrecuencia o de comunicaciones digitales), se establecen campos electricos positivos y negativos entre el electrodo 7 de modulacion y, respectivamente, el primero 3 y el segundo 5 pianos de base. El electrodo de modulacion esta disenado como una Imea de transmision, de manera que la senal de modulacion viaja con la senal portadora optica a traves del modulador, permitiendo asf que se alcancen altas frecuencias de modulacion.
Los campos electricos positivo y negativo provocan que el mdice refractivo de las dos ramas 11a y 11b de la gma de ondas 11 cambie (provocando el campo positivo un aumento del mdice refractivo para la rama 11a y provocando el campo negativo una disminucion del mdice refractivo para la rama 11b), y las diferentes velocidades de propagacion resultantes de la senal portadora optica a traves de cada rama provocan un cambio de fase en la salida de las senales hacia el combinador optico 13, cambio de fase que provoca que el nivel de salida de luz del combinador optico 13 cambie. En efecto, segun los campos electricos experimentados por cada rama vanan con la senal de comunicaciones aplicada al electrodo de modulacion, asf cambia la diferencia de fases entre la luz que pasa a traves de las dos ramas, y el nivel de salida de la salida de senal optica del combinador 13 vana en consecuencia. El efecto
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neto de esto es que la senal portadora optica de entrada es modulada con la senal de comunicaciones apllcada al electrodo 7 de modulacion.
Haciendo referenda ahora a la Fig. 2 de los dibujos adjuntos, la caractenstica de transferencia global del modulador es aproximadamente sinusoidal, siendo la modulacion mas lineal obtenida en y alrededor del punto de cuadratura (tambien conocido simplemente como "cuadratura", siendo ambos terminos utilizados indistintamente en la presente memoria), concretamente el punto donde hay una relacion de fase de 90o entre la luz que viaja a traves de las ramas respectivas 11a y 11b de la gma de ondas. La funcion de transferencia es una funcion que se repite, y como tal hay muchos puntos de cuadratura a diferentes tensiones de polarizacion, pero todos con la misma potencia de salida. En la Fig. 2 se indica un primer punto A de cuadratura donde la potencia de salida esta aumentando con la tension de polarizacion, y, por tanto, este punto de cuadratura se conoce como punto de polarizacion en cuadratura de pendiente positiva. Tambien se indican dos puntos mas B y C de cuadratura donde la potencia de salida esta disminuyendo con la tension de polarizacion, y estos puntos de cuadratura se conocen cada uno como puntos de polarizacion en cuadratura de pendiente negativa.
Aunque lo anterior parece eminentemente realizable, en la practica este desplazamiento de fase de 90o preferido rara vez, o nunca, se alcanza, y para compensar esto se suele incluir un componente 9 polarizable y aplicar una tension de polarizacion de CC al componente 9 polarizable, para devolver el modulador a, o cerca de, uno de los puntos de cuadratura antes mencionados. En la disposicion, representada en la Fig. 1, el componente polarizable comprende un electrodo de polarizacion discreto, pero esto es meramente ilustrativo, ya que varias disposiciones alternativas son conocidas por los expertos en la tecnica. Por ejemplo, una tension de polarizacion puede ser aplicada directamente al electrodo de modulacion por medio de lo que se llama una T de polarizacion. En tal disposicion, la polarizacion de CC se acopla al electrodo a traves de un inductor, y la senal aplicada (por ejemplo una senal de comunicaciones de RF) se acopla al electrodo a traves de un condensador.
Un problema de esta disposicion que tiene que ser resuelto es que el punto de polarizacion, esto es, la tension que se necesita aplicar al componente polarizable para devolver el modulador al punto de cuadratura o cerca del mismo, cambia a lo largo del tiempo. Por ejemplo, las llamadas cargas atrapadas en la gma de ondas y las variaciones de temperatura pueden ambas provocar que el punto de polarizacion cambie a una velocidad que puede ir de unos pocos milivoltios por hora hasta varios voltios por hora.
Una consecuencia de esto es que generalmente no es posible proporcionar un sistema donde la tension de polarizacion, una vez establecida, no necesite cambiarse y, como tal, se suele proporcionar algun tipo de control dinamico de polarizacion para permitir que la linealidad del modulador se mantenga durante un largo penodo de tiempo.
En el ambito analogico, el control de polarizacion dinamico se ha conseguido previamente aplicando un tono piloto (por ejemplo un tono de 10 kHz para una senal de interes de comunicaciones en GHz) al electrodo de modulacion, mediante la monitorizacion de la salida del modulador y el ajuste de la tension de polarizacion en base a esa salida. Por ejemplo, como el 2o armonico del tono piloto normalmente tiende a cero en el punto de cuadratura o alrededor del mismo, un enfoque propuesto previamente monitoriza este segundo armonico y ajusta la tension de polarizacion de CC aplicada para conducir el segundo armonico a cero. Un enfoque similar ha sido propuesto previamente para el ambito digital, pero en este caso la senal aplicada es tfpicamente una senal oscilante de pequena amplitud (dither) de onda cuadrada y la salida es monitorizada por un procesador de senal digital.
Aunque cada uno de estos enfoques permite proporcionar una forma de control de polarizacion dinamico, cada uno de ellos tiene desventajas asociadas. Por ejemplo, la aplicacion de un tono piloto genera necesariamente productos de modulacion (por ejemplo bandas laterales) que limitan el margen dinamico alcanzable del sistema, y para las conexiones opticas de alta fidelidad esta reduccion del margen dinamico es simplemente inaceptable. En conexiones de muy alta velocidad (por ejemplo, conexiones digitales con velocidades de hasta 100 GBit/s y conexiones analogicas con frecuencias de hasta 60 GHz), la aplicacion de una ondulacion de pequena amplitud puede afectar negativamente a la velocidad de datos alcanzable y a la longitud de conexion que se puede conseguir. Otra desventaja particularmente prevalente en casos donde se requieren multiples canales, por ejemplo en un sistema de antenas en fase, es que como cada modulador es diferente, el hardware de control de polarizacion necesita ser replicado completamente para todos y cada uno de los moduladores. Esto aumenta el volumen, la complejidad y el coste del sistema.
Sena ventajoso que se pudiera idear un controlador de polarizacion que al menos mitigara, y preferiblemente evitara, problemas de este tipo.
Compendio
Con este fin, una realizacion actualmente preferida de la presente invencion proporciona un controlador de polarizacion para un modulador optico como se define en la reivindicacion 1 adjunta.
Como se explica mas adelante en detalle, esta disposicion es ventajosa en que, al controlar la tension de polarizacion dependiendo de la potencia de salida, es posible configurar un modulador dado para que funcione en cuadratura sin generar productos de modulacion no deseados. Ademas, al almacenar un conjunto predeterminado
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de potencias opticas pico de salida posibles para el modulador y, para cada valor de potenda plco un valor respectlvo para la potenda optica objetivo para la cuadratura, se evitan cualesquiera problemas que pudieran surgir en disposiciones de la tecnica anterior, debidos a ruido o no linealidad en moduladores o equipo asociado al determinar como ajustar el modulador para operar en cuadratura.
El procesador esta configurado para variar dicha tension de polarizacion hasta que dichas senales de potenda sean indicativas de una potenda optica de salida que sea sustancialmente igual a dicha potenda optica objetivo. Esta disposicion es ventajosa en que permite al procesador configurar automaticamente el modulador para operar en cuadratura.
El procesador esta configurado para variar dicha tension de polarizacion desde una tension inicial hasta que dichas senales de potenda sean indicativas de una potenda optica de salida que sea sustancialmente igual a dicha potenda optica objetivo, en donde la tension inicial es la tension de polarizacion asociada con dicha potenda optica pico determinada de salida. En esta disposicion, el procesador puede estar configurado para variar dicha tension de polarizacion aumentando dicha tension desde dicha tension inicial para asf configurar dicho modulador para operar en cuadratura de pendiente negativa. Alternativamente, el procesador puede estar configurado para variar dicha tension de polarizacion disminuyendo dicha tension desde dicha tension inicial para asf configurar dicho modulador para operar en cuadratura de pendiente positiva.
En una disposicion que no esta dentro del alcance de las reivindicaciones, el procesador puede estar configurado para determinar que dicha potenda optica objetivo sea sustancialmente la mitad de dicha potenda optica pico de salida.
Los medios para generar senales de potenda pueden comprender un fotodiodo. Los medios generadores pueden estar conectados operativamente a dicho procesador a traves de un amplificador. Los medios generadores pueden estar conectados operativamente a dicho procesador a traves de un convertidor de analogico a digital. El procesador puede estar conectado operativamente a dicho electrodo de polarizacion a traves de un amplificador de memoria intermedia. El procesador puede estar conectado operativamente a dicho componente polarizable a traves de un convertidor de digital a analogico.
Otra realizacion actualmente preferida de la presente invencion se refiere a un controlador de polarizacion multicanal para una pluralidad de moduladores opticos, como se define en la reivindicacion 11 adjunta.
En esta disposicion, el procesador esta configurado para variar las tensiones de polarizacion aplicadas a cada uno de dichos componentes polarizables hasta que dichas senales de potenda para el modulador asociado con cada uno de dichos electrodos de polarizacion sean indicativas de una potenda optica de salida que sea sustancialmente igual a la potenda optica objetivo para ese modulador.
El procesador puede tambien estar configurado para monitorizar la potenda optica de salida para cada dicho modulador y ajustar la tension de polarizacion asociada para devolver el modulador a cuadratura si se determinara que dicha potenda optica de salida es diferente de la potenda optica objetivo para ese modulador.
El procesador esta configurado para variar dichas tensiones de polarizacion desde una tension inicial hasta que dichas senales de potenda sean indicativas de una potencia optica de salida que sea sustancialmente igual a dicha potenda optica objetivo. La tension inicial es la tension de polarizacion asociada con dicha potencia optica pico determinada de salida.
En una implementacion, el procesador puede estar configurado para variar dichas tensiones de polarizacion aumentando dicha tension de polarizacion desde dicha tension inicial para asf configurar dicho modulador para operar en cuadratura de pendiente negativa. En otra implementacion, el procesador puede estar configurado para variar dichas tensiones de polarizacion disminuyendo dicha tension desde dicha tension inicial para asf configurar dicho modulador para operar en cuadratura de pendiente positiva. Tambien se preve una combinacion de cada uno de estos modos de funcionamiento (por ejemplo uno o mas moduladores pueden estar configurados para operar en cuadratura de pendiente positiva, y uno o mas de los moduladores restantes pueden estar configurados para operar en cuadratura de pendiente negativa).
Adicionalmente, la tabla de consulta puede almacenar, para cada uno de dichos moduladores, una pluralidad de potencias opticas pico de salida y potencias opticas objetivo de salida predeterminadas asociadas, pero en donde las potencias opticas objetivo de salida incluyen otros niveles de potencia ademas de para el funcionamiento del modulador respectivo en cuadratura. Ventajosamente, el controlador de polarizacion segun esta realizacion preferida de la presente invencion puede usarse para establecer el nivel de potencia optica objetivo de salida para el modulador a cualquier nivel de potencia de salida requerido, preferiblemente en el intervalo de 10% a 90% del nivel de potencia pico de salida detectado.
En una realizacion preferida mas de la presente invencion, se proporciona un proceso dinamico para calibrar el modulador, a traves del cual, para un nivel de potencia de salida pico detectado, si la tabla de consulta no contiene ya un valor correspondiente para la potencia de cuadratura, entonces se puede ejecutar un proceso para interpolar el nivel de potencia de cuadratura correspondiente y almacenarlo en la tabla de consulta.
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Los medios para generar senales de potencia pueden comprender una pluralidad de fotodiodos o un conjunto de fotodiodos. Los medios generadores pueden estar operativamente conectados a dicho procesador a traves de amplificadores respectivos. Los medios generadores pueden estar conectados operativamente a dicho procesador a traves de un convertidor de analogico a digital de multi-entradas, teniendo dicho convertidor una salida conectada operativamente a dicho procesador. El procesador puede estar operativamente conectado a cada uno de dichos componentes polarizables a traves de un amplificador de memoria intermedia respectivo. El procesador puede estar operativamente conectado a cada uno de dichos amplificadores de memoria intermedia a traves de un convertidor de digital a analogico de multi-salidas, teniendo dicho convertidor una entrada conectada operativamente a dicho procesador.
En una disposicion altamente preferida, el procesador puede estar configurado para dirigirse a cada uno de dichos moduladores de uno en uno.
En cualquiera de las disposiciones mencionadas anteriormente, el procesador puede comprender una matriz de puertas programable in-situ (FPGA), un microprocesador o un procesador de senal digital.
Otra realizacion actualmente preferida de la presente invencion se refiere a un metodo para controlar la tension de polarizacion en un modulador optico segun la reivindicacion 14 adjunta.
Otra realizacion particularmente preferida de la presente invencion se refiere a una unidad de modulacion para un sistema de comunicaciones opticas, comprendiendo la unidad un laser para generar una senal portadora optica, medios para generar una senal para ser aplicada a dicha senal portadora, un modulador optico para modular dicha senal portadora con dicha senal aplicada, y un controlador de polarizacion como se describe en la presente memoria para configurar dicho modulador para que funcione en cuadratura. Otra realizacion mas de la presente invencion se refiere a una unidad de modulacion para un sistema de comunicaciones opticas multi-canal, comprendiendo la unidad para cada uno de dichos canales un laser para generar una senal portadora optica, medios para generar una senal para ser aplicada a dicha senal portadora y un modulador optico para modular dicha senal portadora con dicha senal aplicada, comprendiendo ademas la unidad un controlador de polarizacion multi-canal como se describe en la presente memoria para configurar uno o mas de dichos moduladores para que funcionen en cuadratura.
Otras realizaciones y ventajas de la presente invencion seran evidentes de la siguiente descripcion detallada de realizaciones preferidas de la presente invencion.
Breve descripcion de Ios dibujos
Se describiran ahora diversas realizaciones actualmente preferidas de la presente invencion, a modo de ilustracion, con referenda a los dibujos adjuntos, en los que:
La Fig. 1 es una representacion esquematica de un modulador de Mach-Zehnder conocido;
La Fig. 2 es una representacion esquematica de una funcion de transferencia ilustrativa de un modulador;
La Fig. 3 es una representacion esquematica de un controlador de polarizacion segun una realizacion preferida de la presente invencion;
La Fig. 4 es un diagrama de flujo que representa un proceso ilustrativo de calibracion de modulador;
La Fig. 5 es un diagrama de flujo que representa un proceso ilustrativo de monitorizacion de moduladores;
La Fig. 6 es una representacion esquematica de un modulador multi-canal segun una realizacion preferida de la presente invencion;
La Fig. 7 es un diagrama de flujo que representa otro proceso ilustrativo de monitorizacion de moduladores; y
La Fig. 8 es un diagrama de flujo que representa una variacion ilustrativa del proceso de la Fig. 4 de calibracion de modulador.
Descripcion detallada
Aunque se ha destacado antes, vale la pena reiterar en esta coyuntura que aunque ahora se describiran diversas realizaciones actualmente preferidas de la invencion con referenda particular a un modulador de MZ en un sistema de comunicaciones, las ensenanzas de la presente invencion no estan limitadas al uso de un controlador de polarizacion con un modulador de MZ, o siquiera al uso de un controlador de polarizacion en un sistema de comunicaciones. Muchas otras aplicaciones y moduladores con los que se puede usar el controlador de polarizacion seran inmediatamente evidentes para las personas con conocimientos ordinarios en la tecnica y, como tal, la siguiente descripcion se debe entender como meramente ilustrativa de las ensenanzas de la invencion.
Con esta condicion en mente, se hara referenda ahora a la Fig. 3 de los dibujos adjuntos, en la que se muestra una representacion esquematica de un controlador 17 de polarizacion segun una primera realizacion de la presente
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invencion. El controlador 17 de polarizacion se muestra acoplado a un modulador, por ejemplo un modulador MZ del tlpo representado en la Fig. 1, y el modulador es activado por un laser de onda continua que es operable para proporcionar una senal portadora optica con la que se ha de modular una senal de comunicaciones (tal como una senal de comunicaciones de RF). En este ejemplo particular, el modulador incluye un electrodo de polarizacion separado, pero se recordara de lo anterior que son posibles otras disposiciones.
El controlador 17 comprende un fotodiodo 19 que esta acoplado a la salida del modulador, en una realizacion, por medio de un acoplador de toma optica que es operable para "rastrear" la senal optica de salida del modulador y pasar aproximadamente del 1 al 5% de esa salida al fotodiodo 19. El fotodiodo y el acoplador pueden estar combinados en una unica unidad (por ejemplo, la unidad puede comprender un espejo parcialmente reflectante y puede estar dispuesta de modo que la luz entre en la unidad a traves de una primera fibra y la mayor parte (por ejemplo 95%) sea reflejada en otra fibra, siendo transmitida una proporcion de esa luz (por ejemplo 5%) a traves del espejo para incidir sobre el fotodiodo). Como alternativa, el fotodiodo puede estar integrado en el modulador y estar dispuesto para acoplarse en el campo evanescente sobre la gma de ondas.
La salida del fotodiodo 19 esta acoplada, opcionalmente a traves de un amplificador 23, a un convertidor de analogico-a-digital 25 que esta acoplado a una entrada de tension de un procesador 27. El procesador 27 tiene una salida de polarizacion que esta acoplada a un convertidor de digital-a-analogico 31, y el convertidor D-A 31 esta acoplado a un amplificador 33 de memoria intermedia que esta conectado al electrodo de polarizacion (no mostrado) del modulador.
En esta realizacion preferida, el procesador esta asociado con una tabla 29 de consulta que comprende una tabla de niveles de tension de entrada que corresponden a picos medidos de potencia de salida y niveles de potencia de salida objetivo correspondientes que configuraran el modulador para que este en el punto de cuadratura (o al menos cerca del mismo). Como se describira mas adelante, el procesador esta configurado para ejecutar software, que consiste en uno o mas algoritmos, para encontrar un pico maximo de potencia de salida para una salida dada del modulador y para seleccionar el nivel de potencia de salida objetivo correspondiente y para variar la tension aplicada en el electrodo de polarizacion hasta que el modulador alcance el punto de cuadratura.
La ventaja principal de este controlador es que la tension de polarizacion aplicada al electrodo de polarizacion del modulador se controla monitorizando solamente la potencia optica de salida del modulador. Como sera evidente para los expertos en la tecnica, si la potencia optica media de entrada permanece constante (lo que hara en casi todos los casos), entonces la potencia optica media de salida tambien permanecera constante para cualquier punto de polarizacion dado (la presencia de una senal de RF en el electrodo de modulacion no tiene un efecto apreciable en la potencia de salida optica media). Asf, una vez que se conoce la potencia de salida optica maxima, la potencia de salida para el punto de cuadratura se derivara facilmente en disposiciones que, sin embargo, no esten dentro del alcance de las reivindicaciones, ya que la potencia de salida en el punto de cuadratura (esto es, el punto donde la diferencia de fases entre la luz que viaja a traves de las respectivas ramas de la gma de ondas es de 90 grados), sera nominalmente la mitad de la potencia de salida maxima (esto es, la potencia cuando las ramas respectivas estan en fase). Aplicando este principio, el modulador puede ajustarse al punto de cuadratura encontrando el punto de potencia maxima de salida y, ajustando entonces la polarizacion aplicada hasta que la potencia de salida sea nominalmente la mitad de la potencia maxima de salida.
Para aplicaciones de alta fidelidad, se requiere una tabla de consulta debido a no-linealidades en el sistema como un todo, cuyas no-linealidades significan que la potencia de salida en la region del punto de cuadratura es solamente lineal en general (y por tanto la potencia en el punto de cuadratura sera solo aproximadamente la mitad de la potencia maxima). Como tal, la tabla de consulta permite realizar ajustes mas precisos dadas las no-linealidades de la combinacion particular de modulador / toma / fotodiodo con la que se va a utilizar el controlador. Las realizaciones de la presente invencion se basan en el uso de tablas de consulta.
No obstante lo anterior, es concebible, para aplicaciones en las que sea aceptable una respuesta de fidelidad inferior, que el procesador simplemente reduzca a la mitad la potencia maxima detectada y entonces vane la tension aplicada al electrodo de polarizacion hasta que la potencia medida de salida sea al menos aproximadamente igual a la potencia de cuadratura calculada (esto es, la mitad de la potencia maxima o cualquier otra fraccion de la potencia pico de salida). Una disposicion tal, aunque no ideal, sena sin embargo ventajosa, ya que se mitiganan la generacion de bandas laterales y la replicacion innecesaria de equipo. Tal disposicion no esta dentro del alcance de las reivindicaciones.
Con referenda ahora a la Fig. 4, se muestra un diagrama de flujo esquematico que muestra las etapas del proceso mediante el cual se calibra el modulador. Como se muestra, el procesador barre inicialmente la tension de polarizacion aplicada al electrodo de polarizacion en el intervalo entero de control (intervalo que sera tfpicamente menor que +/-10V) hasta que se detecte luz en el fotodiodo 19 y se introduzca una tension en la entrada de tension del procesador.
Una vez que se ha detectado Iuz, el procesador entonces repite el barrido de tensiones a una velocidad mucho mas lenta y monitoriza la potencia de salida del modulador mirando la entrada de tension al procesador desde el fotodiodo. El procesador es configurado, utilizando cualquiera de varios algoritmos bien conocidos, para buscar un
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pico en la potencia de salida del modulador y por tanto un plco en la tension en la entrada de tension del procesador. Una vez que se detecta un pico, se almacenan la magnitud del pico y la localizacion del pico. La magnitud del pico corresponde a un valor de tension recibido en la entrada de tension del procesador, y la localizacion del pico corresponde a la tension de polarizacion aplicada al electrodo de polarizacion cuando la potencia de salida del modulador esta en ese pico. En una implementacion, el barrido inicial del intervalo de control completo se realizo en aproximadamente un segundo. Este barrido es para proteger contra una falsa determinacion de que el laser esta "apagado", cuando de hecho el laser esta encendido y el modulador esta en polarizacion minima donde la salida optica es cero. El segundo barrido del intervalo de control completo, en esta implementacion, se logro en aproximadamente 20 segundos. Se prefiere este barrido mas lento ya que algunos moduladores se retrasan con respecto a su tension de polarizacion de cc aplicada y, por tanto, si el barrido se lleva a cabo a una velocidad demasiado rapida, los valores pico de salida determinados pueden estar asociados con tensiones de polarizacion incorrectas.
Una vez que se han determinado la magnitud del pico y la polarizacion aplicada, el procesador se dirige entonces a la tabla de consulta (LUT, por sus siglas en ingles) con la magnitud detectada del pico y recupera de la LUT el correspondiente nivel de potencia de salida objetivo del modulador para el punto de cuadratura. El procesador ajusta entonces el electrodo de polarizacion a la tension de polarizacion almacenada para el pico detectado y, dependiendo de si se requiere polarizacion de pendiente positiva o negativa, el procesador entonces reduce o aumenta la tension de polarizacion desde el nivel asociado con el pico hasta que la potencia de salida medida del modulador sea igual al nivel de potencia objetivo de salida del modulador recuperado de la LUT para el punto de cuadratura.
Una vez que la potencia de salida medida del modulador (manifestada como una tension digitalizada en la entrada de tension del procesador) es igual al nivel de potencia de salida objetivo del modulador para el punto de cuadratura (segun se ha recuperado de la LUT), el modulador se calibra para el funcionamiento en un punto de cuadratura seleccionado y el procesamiento se desplaza a una fase de monitorizacion representada esquematicamente en la Fig. 5.
Con referenda ahora a la Fig. 5, se muestra una representacion esquematica de un proceso de monitorizacion para mantener la calibracion del modulador en el punto de cuadratura.
El procesador monitoriza el nivel de salida del modulador (en forma de tension recibida en la entrada de tension del procesador) y compara ese nivel monitorizado con la potencia de salida objetivo para la cuadratura recuperada de la LUT durante el proceso de calibracion.
Si el nivel de salida del modulador resulta ser diferente de la potencia objetivo requerida para la polarizacion en cuadratura, el procesador determina entonces si la salida medida es muy diferente de la potencia objetivo. Si se determina que hay una diferencia amplia (por ejemplo mayor que 5 a 10 por ciento del valor pico) entre la salida medida y la potencia objetivo (como podna suceder si la potencia del laser cambiara de repente), el procesador determina que se requiere una recalibracion del modulador y el procesamiento vuelve al proceso representado en la Fig. 4. Si se determina que la diferencia entre la salida medida y la potencia objetivo es relativamente pequena, entonces el procesador se configura para ajustar la tension de polarizacion aplicada al electrodo de polarizacion para aumentar o reducir (segun se requiera) la tension de polarizacion para devolver el modulador al punto de cuadratura.
En el caso de que el ajuste deba continuar en una direccion (esto es, aumentando o disminuyendo la tension de polarizacion) hasta un punto Ifmite donde se ha agotado el intervalo de control disponible (punto en el cual el controlador no podna ajustar mas la polarizacion para dar cuadratura), el controlador puede o bien configurarse para reiniciar el proceso descrito anteriormente o configurarse para invertir la direccion de cambio de polarizacion y alejar la tension de polarizacion del punto Ifmite hasta que se alcance otro punto de polarizacion en cuadratura con la pendiente deseada.
Como se menciono anteriormente, una ventaja particular de las ensenanzas de la presente invencion es que el controlador es facilmente escalable sin tener que duplicar todos los componentes del controlador. Esto es de particular importancia cuando se construyen sistemas multi-canal, y se muestra una representacion esquematica de un controlador de polarizacion ilustrativo en la Fig. 6.
Como se muestra en la Fig. 6, el controlador de esta realizacion comprende una pluralidad de fotodiodos 35 de entrada (o un conjunto de fotodiodos) que estan acoplados cada uno a un modulador respectivo por medio de un dispositivo apropiado (tal como el acoplador de toma optica de la realizacion anterior, o cualquiera de las alternativas descritas anteriormente) que es operable para utilizar la salida del modulador asociado y desviar una proporcion de la luz emitida desde el modulador. Cada uno de los fotodiodos 35 esta acoplado a una entrada respectiva de un convertidor 39 de analogico a digital multi-entrada (esencialmente un multiplexor en combinacion con un convertidor A-D), opcionalmente a traves de amplificadores 37 respectivos. El convertidor 39 A-D multi-entrada tiene una salida que esta acoplada a un procesador 41 que esta asociado con un modulo 43 de memoria que esta configurado para almacenar una pluralidad de tablas de consulta, proporcionandose una tabla para cada modulador conectado (para permitir as^ al controlador compensar las no linealidades espedficas de una combinacion particular de modulador/ toma / fotodiodo). El procesador 41 esta acoplado a una entrada de un convertidor 45 de digital a analogico multi-
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salida (esencialmente un desmultiplexor en combinacion con un convertidor de digital a analogico), y las salidas del convertidor D-A multi-salida estan acopladas por medio de amplificadores 47 de memoria intermedia a los electrodos de polarizacion de los respectivos moduladores de los cuales cada uno de los fotodiodos mencionados anteriormente recibe una parte de la luz de salida.
En otras palabras, un primer modulador (no mostrado) tiene una salida que es derivada (toma 1) y pasada a un primer fotodiodo 35(i) que esta acoplado (opcionalmente por medio de un primer amplificador 37(i)) al procesador 39. El procesador 39 esta acoplado al convertidor 45 D-A multi-salida, y una primera salida del convertidor esta acoplada por medio de un primer amplificador 47(i) de memoria intermedia a traves del canal 1 de polarizacion al electrodo de polarizacion (no mostrado) del primer modulador (tampoco mostrado). Cualquier numero de moduladores puede estar acoplado al procesador de un modo similar.
En una implementacion prevista, de acuerdo con la invencion, el procesador opera para implementar la funcionalidad descrita anteriormente en relacion con las Figs. 4 y 5 de los dibujos dando servicio a cada uno de los moduladores conectados en secuencia. Como los moduladores tienden a desviarse relativamente despacio (al menos en comparacion con las velocidades de procesamiento), este enfoque no es perjudicial para el rendimiento. Efectivamente, el procesador se configura en primera instancia para calibrar un primer modulador conectado, y, una vez que el modulador esta calibrado, el procesador entonces calibra un segundo modulador conectado, y asf sucesivamente hasta que todos los moduladores conectados hayan sido correctamente calibrados. El procesador entonces se mueve a una fase de monitorizacion, como se representa en la Fig. 5, en la que la salida de cada modulador es, a su vez, monitorizada y ajustada segun se requiera para corregir cualquier desviacion del punto de cuadratura. En otra implementacion prevista, el ajuste de fase de moduladores (configurar los moduladores para operar en cuadratura) se puede lograr segun se requiera - es decir, que el controlador se puede configurar para inspeccionar cada modulador y ajustarlo independientemente segun se requiera.
Una ventaja particular de esta disposicion es que no es necesario replicar todos los componentes mostrados en la Fig. 3 para cada modulador. Mas bien, solo se necesita proporcionar un unico procesador junto con un unico modulo de memoria para el almacenamiento de datos para todos los moduladores conectados. Esta disposicion reduce el coste, pues son solo componentes de coste relativamente bajo (como fotodiodos) los que se necesita replicar, asf como reduce significativamente el volumen del sistema.
En esta realizacion, el modulo de memoria comprende una pluralidad de tablas de consulta (una para cada modulador conectado) que contienen cada una niveles de potencia de salida del modulador y niveles de potencia de salida objetivo correspondientes para la cuadratura. El procesador en esta realizacion esta configurado para dirigirse al modulo de memoria con un identificador de tabla de consulta que indica al procesador la tabla de consulta particular para el modulador particular que el procesador esta monitorizando o calibrando, y con la potencia de salida pico medida del modulador para ese modulador de manera que se obtenga el nivel de potencia objetivo asociado para la cuadratura.
La preparacion de una tabla de consulta para la realizacion de la Fig. 3 se puede llevar a cabo como sigue. En una primera etapa, el controlador representado en la Fig. 3 es montado y acoplado a un modulador. Despues, se utiliza una fuente de RF de frecuencia fija para excitar el electrodo de modulacion del modulador, y se utilizan un fotodiodo de alta frecuencia y un analizador de espectro de RF para monitorizar la salida del modulador. El modulador se ilumina entonces con un laser de potencia conocida, y se permite al controlador determinar el punto de polarizacion pico. Se registra el punto de potencia pico, y la polarizacion se ajusta entonces manualmente para alcanzar polarizacion en cuadratura mediante la monitorizacion del contenido de armonicos de RF de la salida del modulador, y se registra entonces la potencia optica. Este proceso se repite para un intervalo de potencias de laser de entrada, y se utiliza la interpolacion para generar una tabla totalmente rellenada. Para el controlador multi-canal representado en la Fig. 6, este proceso se lleva a cabo para cada modulador acoplado al controlador, y los resultados para cada modulador (como se menciono anteriormente) son almacenados en tablas de consulta accesibles discretas. Este proceso se puede realizar de forma manual, o parcial o totalmente automatizada.
Las realizaciones representadas en las Figs. 3 y 6 pueden ser implementadas utilizando cualquiera de una serie de componentes diferentes. Por ejemplo, se pueden emplear como el procesador mencionado anteriormente una matriz de puertas programable in-situ (fPgA), un procesador de senal digital (DSP) o un microcontrolador, y la/s tabla/s de consulta puede/n ser implementada/s en una memoria de acceso aleatorio (RAM) o cualquier otro dispositivo de almacenamiento de datos. El procesador y la/s tabla/s de consulta pueden estar integrados en un componente o dispuestos como componentes separados. En una implementacion practica, la disposicion representada en la Fig. 6 se utilizo en un sistema de dieciseis canales (esto es, con dieciseis moduladores discretos), y en esta disposicion se emplearon convertidores D-A y A-D de doce bits, una FPGA y una memoria flash RAM externa. Sera inmediatamente evidente, sin embargo, que la eleccion de estos dispositivos particulares es puramente arbitraria y que en su lugar puede emplearse cualquiera de una variedad de componentes equivalentes.
Se apreciara a partir de lo anterior que las ensenanzas de la presente invencion ofrecen ventajas sobre los controladores de polarizacion propuestos previamente. Por ejemplo, como las realizaciones descritas son totalmente digitales, pueden escalarse facilmente para multiples canales y gran parte del hardware puede ser reutilizado. Otra ventaja es que los dispositivos descritos solo interfieren con la senal de salida modulada cuando se produce el
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ajuste de la tension de polarizacion y, como las reallzaclones descrltas son digitales, este ajuste se puede programar en el tiempo para adaptarse al sistema particular con el que va a utilizarse el controlador (por ejemplo, si el controlador se va a utilizar con un sistema de antenas, el controlador puede configurarse para ajustar la polarizacion solo cuando el sistema este en modo de recepcion, es decir, un modo en el que el modulador no se necesite).
Otra ventaja de las disposiciones descritas es que pueden emplearse facilmente para ajustar la potencia de salida optica a cualquier nivel arbitrario, no necesariamente a un nivel de potencia en cuadratura, dentro de los Kmites de la resolucion de A/D y del ruido del sistema. Por ejemplo, la potencia de salida puede ajustarse para que sea cualquier fraccion de la potencia pico de salida (digamos entre 10% y 90% de la potencia pico) para mejorar asf el comportamiento respecto al ruido y/o la linealidad de la conexion.
Tambien se apreciara que se pueden hacer muchas modificaciones y alteraciones a las realizaciones particulares descritas anteriormente sin salirse del alcance de la presente invencion segun se define en las reivindicaciones adjuntas. En particular, se describira ahora, con referenda a la Figura 8, una variacion preferida del proceso de calibracion descrito anteriormente con referenda a la Figura 4.
Haciendo referenda a la Figura 8, las etapas relacionadas con la deteccion de un nivel de potencia optica pico de salida permanecen igual que para el proceso de la Figura 4, al igual que las etapas que siguen a la adquisicion a partir de la tabla de consulta de una potencia de cuadratura que corresponda a la magnitud detectada de potencia pico de salida. Sin embargo, en la variacion definida en la Figura 8, habiendo detectado el nivel de potencia pico de salida para el modulador, se hace una comprobacion de si se ha determinado y almacenado o no en la tabla de consulta una potencia de cuadratura correspondiente para esa potencia pico particular. Si hay un valor almacenado para la potencia de cuadratura correspondiente a la potencia pico detectada, entonces el proceso procede como en la Figura 4 anterior, usando el valor almacenado de potencia de cuadratura. Sin embargo, si no se ha determinado ninguna potencia de cuadratura correspondiente, se ejecuta entonces un proceso para determinar la potencia de cuadratura correspondiente a la magnitud detectada de potencia pico - uno de varios procesos posibles, uno de los cuales esta descrito anteriormente en Imeas generales - y la potencia de cuadratura determinada se almacena en la tabla para que el proceso pueda entonces proceder como en la Figura 4.
El proposito de la variacion definida en la Figura 8 es permitir un llenado dinamico de la tabla de consulta cuando el proceso para determinar un nivel de potencia de cuadratura correspondiente a un nivel detectado de potencia pico pueda ser automatizado y llevado a cabo en un momento apropiado durante el funcionamiento del modulador.
Otras variaciones de las realizaciones preferidas descritas pueden incluir modificaciones para incluir fotodiodos adicionales que esten configurados (por ejemplo mediante tomas apropiadas) para muestrear la entrada de potencia optica al/a los modulador/es asociado/s, y de este modo el procesador podna ser configurado para reajustarse automaticamente en caso de un cambio en la potencia optica de entrada. Esta modificacion es ventajosa porque permitina al controlador reaccionar mas rapidamente a los cambios de potencia de entrada del laser, y porque aumentana la probabilidad de que el controlador respondiera correctamente a los cambios de potencia de entrada. En particular, una disposicion tal aborda incertidumbres introducidas como consecuencia de cambios relativamente grandes en la potencia de laser y desviaciones relativamente pequenas del punto de polarizacion, permitiendo asf que se efectuen cambios en la potencia del laser mientras el sistema esta funcionando.
Un punto a senalar a este respecto es que con el sistema descrito en la presente memoria es importante, para pequenos cambios en la potencia de entrada del laser, que el controlador este configurado para reaccionar como si se hubiera producido un cambio grande en la potencia de entrada, y ajustar entonces el modulador desde ese punto. Si esta disposicion no esta implementada, entonces un pequeno cambio en la potencia de entrada del laser podna de otro modo ser interpretado como una desviacion de la polarizacion, con lo que el controlador podna incorrectamente ajustar la tension de polarizacion. Para implementar una disposicion tal, puede emplearse un proceso como se representa en la Fig. 7. La Fig. 7 es similar al proceso representado en la Fig. 5 (en particular en lo que respecta a la manera en que el proceso interactua con el representado en la Fig. 4), excepto en que el procesador esta configurado en esta disposicion para determinar (vease el rombo inferior de la Fig. 7) si la potencia de entrada ha cambiado, despues de lo cual el procedimiento continua como se describio anteriormente en la presente memoria. Se puede determinar un cambio en la potencia de entrada, como se ha esbozado anteriormente, por medio de una toma de fotodiodo a la entrada del modulador, o puede ser notificado al procesador por el propio modulo de laser o por un sistema de control de supervision.
En otra modificacion, aunque la descripcion anterior se refiere en detalle a un modulador de dos ramas, los expertos en la tecnica apreciaran que se puede emplear un modulador optico con una sola rama (modulacion denominada “de un brazo”), pero como una disposicion tal requerina que se aplicara el doble de tension al electrodo de modulacion (y, por tanto, cuatro veces la potencia aplicada) que en el modulador equivalente de dos brazos, se prefieren dos ramas.
Es tambien el caso en que para algunas aplicaciones puede no ser deseable, para el proceso de monitorizacion representado esquematicamente en la Fig. 5, ajustar automaticamente la polarizacion aplicada al electrodo de polarizacion del modulador. Para tales aplicaciones puede ser suficiente que el procesador este configurado simplemente para notificar a un operador del controlador de polarizacion si el modulador debe alejarse del punto de
cuadratura. En este caso, se preferina que el procesador notificara al operador la gravedad de la desviacion del punto de cuadratura, as^ como el hecho de que se ha producido una desviacion.
Claims (14)
- 51015202530354045reivindicaciones1. Un controlador (17) de polarizacion para un modulador optico, incluyendo dicho modulador un componente polarizable que es operable cuando es polarizado apropiadamente por una tension aplicada de polarizacion para configurar el modulador para operar en cuadratura, comprendiendo el controlador (17) de polarizacion:medios (19) para generar senales de potencia indicativas de la potencia optica de salida del modulador;un procesador (27) conectado operativamente a los medios generadores (19) y a dicho componente polarizable y dispuesto para recibir dichas senales de potencia desde dichos medios generadores (19) y controlar la tension de polarizacion aplicada a dicho componente polarizable; yuna tabla (29) de consulta para dicho modulador que tiene almacenada en ella una pluralidad de valores para la potencia optica pico de salida y respectivos valores predeterminados para la potencia optica objetivo para la cuadratura,en donde el procesador (27) esta configurado para:a) variar la tension de polarizacion aplicada a dicho componente polarizable y determinar a partir de senales de potencia recibidas desde dichos medios generadores (19) una potencia optica pico de salida para dicho modulador,b) determinar, dependiendo de dicha potencia optica pico, una potencia optica objetivo para la cuadratura mediante referenda a la tabla (29) de consulta;c) variar la tension de polarizacion aplicada al electrodo de polarizacion, mientras monitoriza la potencia optica de salida, hasta que la potencia optica de salida este en la potencia optica objetivo para la cuadratura,d) durante la modulacion por el modulador, monitorizar dicha potencia optica de salida, ye) ajustar dicha tension de polarizacion para devolver el modulador a cuadratura si se debe determinar que dicha potencia optica de salida sea diferente de dicha potencia optica objetivo.
- 2. Un controlador (17) de polarizacion segun la reivindicacion 1, en donde el procesador (27) esta configurado para variar dicha tension de polarizacion hasta que dichas senales de potencia sean indicativas de una potencia optica de salida que sea igual a dicha potencia optica objetivo.
- 3. Un controlador (17) de polarizacion segun la reivindicacion 1 o 2, en donde el procesador (27) esta configurado para determinar si la potencia de entrada ha cambiado, durante la modulacion por el modulador, y para repetir los pasos a) y b) despues de un cambio en la potencia de entrada.
- 4. Un controlador (17) de polarizacion segun cualquier reivindicacion precedente, en donde el procesador (27) esta configurado para variar dicha tension de polarizacion desde una tension de inicio hasta que dichas senales de potencia sean indicativas de una potencia optica de salida que sea sustancialmente igual a dicha potencia optica objetivo.
- 5. Un controlador (17) de polarizacion segun la reivindicacion 4, en donde dicha tension de inicio es la tension de polarizacion asociada con dicha potencia optica pico determinada de salida.
- 6. Un controlador (17) de polarizacion segun la reivindicacion 4 o 5, en donde dicho procesador (27) esta configurado para variar dicha tension de polarizacion aumentando dicha tension para configurar asf dicho modulador para operar en cuadratura de pendiente negativa.
- 7. Un controlador (17) de polarizacion segun la reivindicacion 4 o 5, en donde dicho procesador (27) esta configurado para variar dicha tension de polarizacion disminuyendo dicha tension para configurar asf dicho modulador para operar en cuadratura de pendiente positiva.
- 8. Un controlador (17) de polarizacion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la tabla (29) de consulta ha almacenado en ella una pluralidad de potencias opticas pico de salida y potencias opticas objetivo de salida predeterminadas asociadas a niveles de potencia distintos de los necesarios para el funcionamiento en cuadratura del modulador.
- 9. Un controlador (17) de polarizacion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde dicho procesador (27) esta configurado para determinar dicha potencia optica objetivo por medio de un proceso de calibracion dinamica mediante el cual, al detectar una potencia optica pico de salida para la cual no hay una potencia optica objetivo correspondiente almacenada para la cuadratura, se ejecuta un proceso para interpolar una potencia de cuadratura correspondiente y para almacenar dicha potencia de cuadratura interpolada en la tabla (29) de consulta.510152025303540
- 10. Un controlador (17) de polarizacion segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el procesador (27) esta configurado para determinar, dependiendo solamente de dicha potencia optica pico de salida, una potencia optica objetivo para la cuadratura por referenda a la tabla (29) de consulta.
- 11. Un controlador de polarizacion multi-canal para una pluralidad de moduladores opticos, incluyendo cada uno de dichos moduladores un componente polarizable que es operable cuando es polarizado apropiadamente por una tension de polarizacion aplicada para configurar el modulador asociado para operar en cuadratura, comprendiendo el controlador de polarizacion multi-canal:medios para generar para cada modulador optico senales (35) de potencia, cada una de las cuales es indicativa de la potencia optica de salida de un modulador respectivo de dicha pluralidad de moduladores;un procesador (41) conectado operativamente a los medios generadores (35) y a dicha pluralidad de componentes polarizables y dispuesto para recibir senales de potencia respectivas desde dichos medios generadores (35) y para controlar las tensiones de polarizacion aplicadas a cada uno de dichos componentes polarizables; yuna tabla (43) de consulta para cada uno de dichos moduladores, que tiene almacenada en ella una pluralidad de valores para la potencia optica pico de salida y respectivos valores predeterminados para la potencia optica objetivo para la cuadratura,en donde el procesador (41) esta configurado para:a) variar la tension de polarizacion aplicada a cada uno de dicha pluralidad de componentes polarizables y determinar a partir de las senales de potencia respectivas recibidas de dichos medios generadores (35) una potencia optica pico de salida para cada uno de dichos moduladores;b) determinar para cada uno de dichos moduladores, y dependiendo de las potencias opticas pico respectivas, una potencia optica objetivo para la cuadratura, yc) variar la tension de polarizacion aplicada al electrodo de polarizacion de cada modulador, mientras monitoriza la potencia optica de salida, hasta que la potencia optica de salida este en la potencia optica objetivo respectiva para la cuadratura.
- 12. Una unidad de modulacion para un sistema de comunicaciones opticas, comprendiendo la unidad un laser para generar una senal portadora optica, medios para generar una senal para ser aplicada a dicha senal portadora, un modulador optico para modular dicha senal portadora con dicha senal aplicada y un controlador (17) de polarizacion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para configurar dicho modulador para operar en cuadratura.
- 13. Una unidad de modulacion segun la reivindicacion 12, para utilizar con un sistema de antenas, en donde el controlador (17) esta configurado para ajustar la tension de polarizacion solo cuando el sistema este en modo de recepcion.
- 14. Un metodo para controlar la tension de polarizacion de un modulador optico, comprendiendo el metodo las etapas de:medir la potencia optica de salida de dicho modulador para determinar una medicion de potencia optica pico,referirse a una tabla (29) de consulta para dicho modulador, que tiene almacenados en ella una pluralidad de valores para la potencia optica pico de salida y valores predeterminados respectivos para la potencia optica objetivo para la cuadratura, estableciendo de este modo, dependiendo de dicha potencia optica pico de salida determinada, una potencia optica objetivo de salida para la cuadratura,variar la tension de polarizacion aplicada al electrodo de polarizacion, mientras monitoriza la potencia optica de salida, hasta que la potencia optica de salida este en la potencia optica objetivo para la cuadratura,durante la modulacion por el modulador, monitorizar la potencia optica de salida del modulador yajustar la tension de polarizacion de dicho modulador de modo que la potencia optica de salida del modulador se devuelva a dicha potencia optica objetivo para la cuadratura, si se ha de determinar que dicha potencia optica de salida sea diferente de dicha potencia optica objetivo.
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| GB2502260A (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-27 | Bae Systems Plc | Controlling a bias voltage for an optical modulator |
| GB2502261A (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-27 | Bae Systems Plc | Controlling a bias voltage for an optical modulator |
| GB2502259A (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-27 | Bae Systems Plc | Finding a bias voltage for an optical modulator |
| EP2660648A1 (en) | 2012-05-02 | 2013-11-06 | BAE Systems PLC | Method and apparatus for controlling the bias voltage of an optical modulator |
| IN2014DN09142A (es) * | 2012-05-02 | 2015-05-22 | Bae Systems Plc | |
| GB2502258A (en) * | 2012-05-02 | 2013-11-27 | Bae Systems Plc | Determining a bias voltage for an optical modulator |
| EP2660647A1 (en) | 2012-05-02 | 2013-11-06 | BAE Systems PLC | Controlling bias voltages for optical modulators |
| WO2015063437A1 (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | Bae Systems Plc | Controlling bias voltages for optical modulators |
| WO2015063438A1 (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | Bae Systems Plc | Finding bias voltages for optical modulators |
| EP3029512A1 (en) * | 2014-12-02 | 2016-06-08 | Xieon Networks S.à r.l. | Spectral inversion detection for polarization-division multiplexed optical transmission |
| CN104699155B (zh) * | 2015-02-14 | 2016-03-23 | 深圳帕格精密系统有限公司 | 一种电光型光调制器数字自动偏置电压控制方法及装置 |
| US9983304B2 (en) * | 2015-02-20 | 2018-05-29 | Northrop Grumman Systems Corporation | Delta-sigma digital radiometric system |
| US9705280B2 (en) | 2015-02-24 | 2017-07-11 | Lockheed Martin Corporation | Systems and methods for adaptively controlling a thermoelectric cooler |
| US9755754B2 (en) * | 2015-02-24 | 2017-09-05 | Lockheed Martin Corporation | Electro-absorption modulator adaptive equalizer systems and methods |
| US10243662B2 (en) * | 2015-05-27 | 2019-03-26 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Bias-based Mach-Zehnder modulation (MZM) systems |
| US9658477B2 (en) | 2015-06-30 | 2017-05-23 | Lockheed Martin Corporation | Systems, devices, and methods for photonic to radio frequency upconversion |
| US9698911B2 (en) | 2015-06-30 | 2017-07-04 | Lockheed Martin Corporation | Systems, devices, and methods for photonic to radio frequency downconversion |
| US10097277B2 (en) * | 2016-02-19 | 2018-10-09 | Futurewei Technologies, Inc. | Optical modulator bias locking |
| US10976576B2 (en) | 2016-08-30 | 2021-04-13 | Halliburton Energy Services, Inc. | Bias control for downhole optical intensity modulators |
| JP7056247B2 (ja) * | 2018-03-08 | 2022-04-19 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光送受信デバイスおよび光送受信モジュール |
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| GB0103072D0 (en) * | 2001-02-08 | 2001-03-21 | Marconi Comm Ltd | Interferometer |
| KR100450745B1 (ko) * | 2001-12-07 | 2004-10-01 | 한국전자통신연구원 | 광변조기 제어장치 및 방법 |
| JP2004361818A (ja) * | 2003-06-06 | 2004-12-24 | Fujitsu Ltd | 信号光送出部 |
| GB2417333B (en) | 2004-08-13 | 2008-07-16 | Bookham Technology Plc | Automatic bias controller for an optical modulator |
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