Способ стабилизации положения рабочей точки оптического модулятора и устройство для его осуществления

Способ стабилизации положения рабочей точки оптического модулятора и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ стабилизации положения рабочей точки оптического модулятора , заключающийся в том, что в течение, пауз в модулирующем сигнале . на электрический вход модулятора по-: -дают испытательные сигналы, сравнивают сигналы.с двух контрольных . фотоприемников, установленных на выходах, анализатора на пути лучей со взаимно ортогональной поляризацией, .стабилизируют положение рабочей точки модулятора, от л и ч а ю щ и й-с я тем, что, с целью .повышения точ:ности И надежности стабилизации пу .тем повышения достоверности получаембйинформации о положении рабочей точки модулятора, подают испытательные сигналы в виде чередующихся по.ложитель .ных и отрицательных перепадов напряжения с величиной, .равной удвоенному полуволновому-, нагтряжению модулятора, а стабилизацию положения рабочей ТОЧКИосуществля . ют по разности временных интервалов между последовательными прохождениями через положительные иотрицательные экстремумы сигналов. 2. Устройство для стабилизации положения рабочей точки рптическо-.-. го модулятора, состоящее из последовательно оптически связанных , поляризатора, модулятора, анали-г затора, первый выход которогосвязан с первым контрольным фотоприем- НИКОМ, второй - через светоделитель со вторым контрольным фотопрйемником , выходы контрольных фотоприем- НИКОВ подключены к первой и второй ключевым схемам, управляющие входы которых соединены с блоком управления , а также усилителя модулирующего сигнала связанного с первым вх.огдом аналогового сумматора, второй S вход которого подк 1ючен к блоку управления, а выход - к электрическому входу модулятора,, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надеж- . ности стабилизации путем повышения достоверности получаемой информации о положении рабочей точки модулятора , дополнительно введены два указателя экстремума, -два измерителя временных интервалов/ вычитающий блок, реверсивный цифровой накопитель и преобразователь код-напряжение , причем входы первого и второго, указателей экстремума подключены со- . ответственно к выходам первой и вто рой ключевых схем, выходы - через первый и второй измерители временных интервалов - соответственнок перво--. му и второму входам вычитакадего 6ло ка, вход которого через реверсивный -ци5 рЬв6й накопитель и преобразователь код-напряжение связан с третьим вхо- . дом аналогового сумматора, а тактирующие входы измерителей, временных ИИтервалов , вычитающего блока, реверсивного цифрового накопителя и преобразователя код-напряжение подключены к блоку управления, , .

союз сожтсних . СОЦИАЛИСтичеСних . РЕСПУБЛИН

g(51) G 02 F 1/03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудАРстненный Комитет сссР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ.(21) 3322326/18-25 (22) 15.07.81 (46) 23.03.83. Бюл. Р 11 (72) В.А; Пилипович, С.Г. Шматин, A.Ê. Есман и A.A. Визнер г (71) Институт электроники AH Белорусской .ССР (53) 535. 8(088. 8) (56) 1.. Патент Японии Р 52-50544, кл. G 02 F 1/03 1978, 2. Патент Японии 9 52-32528, кл. G 02 F 1/036, 1978. (54). СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПОЛОЖЕНИЯ

РАБОЧЕЙ ТОЧКИ ОПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯТОРА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ стабилизации положения рабочей точки оптического модулятора, заключающийся в том, что в течение. пауз в модулирующем сигнале на электрический вход модулятора по-. .дают .испытательные сигналы, сравнивают сигналы с двух контрольных фотоприемников, установленных на выходах, анализатора на пути лучей со .взаимно ортогональной поляризацией, стабилизируют положение рабочей точки модулятора, о.т л и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения точ.ности и надежности стабилизации путем повышения достоверности получаемой информации о положении рабочей точки модулятора, подают испытательные сигналы в виде чередующихся по.— ложительных и отрицательных пере-падов напряжения с величиной, равной удвоенному полуволновому..наггряже-" нию модулятора, а стабилизацию положения рабочей точки осуществля,ют по.разности временных интервалов между последовательными прохождениями через положительные и отрицательные экстремумы сигналов.

2. Устройство для стабилизации положения рабочей точки оптическо-. го модулятора, состоящее из последовательно оптически связанных лазера, поляризатора, модулятора, анали-. затора, первый выход которого связан с первым контрольным фотоприем- ником, второй — через светоделитель со вторым контрольным фотоприемником, выходы контрольных фотоприем-. ников подключены к первой и второй ключевым схемам, управляющие входы которых соединены с блоком управления, а также усилителя модулирующего сигнала, связанного с первым вхо.дом аналогового сумматора, второй вход которого подключен к блоку щ управления, а выход — к электрическому входу модулятора„ о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с .. целью повышения точности и надеж- . ° ности стабилизации путем повыше- ния достоверности получаемой информации о положении рабочей точки модулятора, дополнительно введены два ука- . зателя экстремума, два измерителя временных интервалов, вычитающий блок, реверсивный .цифровой накопитель и преобразователь код-напряжение, причем входы первого и второго указателей экстремума подключены со- . .ответственно к выходам первой и второй ключевых схем, выходы — через первый и второй измерители временных интервалов — соответственно к перво-.. му и второму входам вычитающего блока, вход которого через реверсивный с

-цифровой накопитель и преобразователь. код-напряжение связан с третьим вхо-, дом аналогового сумматора, а тактирующие входы измерителей временных ин- .-тервалов, вычитающего блока, реверсивного цифрового накопителя и преобразователя код-напряжение подключены к блоку управления.

1007073

Изобретение относится к .области оптоэлектроники и может быть исполь1 эовано в оптических системах передачи, обработки и отображения информации.

Известен способ стабилизации положения рабочей точки оптического модулятора, который заключается в том, что .на модулятор подают периодический испытательный сигнал, состоящий из двух разнополярных.импульсов одинаковой амплитуды, при помощи двухканальной аналоговой схемы с контрольным фотоприемником на .входе сравнивают сигналы на выходе. модулятора, соответствующие положительному и отрицательному импульсу, по соотношению уровней указанных сигналов судят о положении рабочей точки модулятора и регулируют постоянное напряжение на модуляторе до ,достижения равенства уровней сигналов на выходах двухканальной аналоговой схемы $1) .

Недостатком этого способа является низкая .точность стабилизации, вызванная необходимостью выполнения операции сравнения уровней сигналов на выходе двух аналоговых измерй-. тельных каналов. При этом за счет неидентичного изменения параметров каналов при изменении температуры, мощности лазера, а также за счет нелинейности характеристики контрольного фотоприемника таким способом не удается получить точную информацию об истинном положении рабочей точки модулятора, в результате чего невозможно определить точное значение необходимого корректирующего постоянного напряжения на модуляторе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ стабилизации Положения рабочей точки оптического модулятора, заключающийся в том, что в течение пауз в модулирующем сигнале на электрический вход модулятора подают испытательные сигналы с двух контрольных фотоприемников, установленных. на выходах анализатора на пути лучей со взаимно ортогональной поляризацией и регулируют режим моду1 лятора по постоянному току (2J, Недостатками известного способа являются низкая точность и надежность стабилизации из-за недостаточной достоверности информации о положении рабочей точки модулятора.

Это вызвано необходимостью выполнения операции сравнения уровней на выходе двух аналоговых каналов с контрольными фотоприемниками на выходе. При этом неизбежна потеря части информации о положении рабо" . чей точки за счет изменения темнового тона одного из фотоприемников, неодинаковой зависимости параметров фотоприемников от температуры окружающей среды,мощности лазера,режима по постоянному току, а также за счет изменения параметров линейных иэмеринения параметров линейных иэмери5 тельных каналов. По этои причине указанным способом невозможно однозначно определить необходимое по-; стоянное корректирующее напряжение: на модуляторе, поскольку неизвестно, вызван ли сигнал рассогласования дестабилизирующими факторами, .перечисленными выше, либо уходом рабочей точки модулятора. В результате снижаегся точность и надежность стабилизации.

Известно устройство, реализующее способ стабилизации положения рабочей точки оптического модулятора, состоящее из лазера, поляризатора, модулятора, анализатора. ! светоделителя, контрольного фотоприемника, трех ключевых схем, двух

:интеграторов, дифференциального усилителя, двух вентилей, четырех пороговых схем, двух RS триггеров, решающего блока, блока регулирования, усилителя моделирующего сигнаgaia и аналогового сумматора 11 .

Недостатком этого устройства являются низкая точность стабилизации, 30 низкая надежность, вызванные влиянием дестабилизирующих факторов на параметры элементОв в измерительных .каналах. При этом корректирующее

„напряжение на выходе устройства мо35"æåò быть вызвано не уходом рабочей точки модулятора, а изменением коэффициента передачи контрольного фотоприемника, нарушением баланса дифференциального усилителя и т.д.

Последнее приводит к тому, что устройство не позволяет поддерживать режим модулятора по постоянному току, . таким, чтобы корректировать температурный уход рабочей точки. Кроме того, применение че- тырех аналоговых пороговых схем для переключения пределов регулирования при монотонном уходе рабочей точки модулятора не позволяет достичь высокой надежности устройства из-за неизбежного нарушения необходимого соотношения порогов срабатывания схем под действием внешних дестабилизирующих факторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для стабилизации положения рабочей точки оптического модулятора, состоящее из последовательно оптически связанных лазера, поляризатора, модулятора, анализатора,. первый выход которого связан с первым контрольным фЬтоприемником, второй — через светоделитель со вторым контрольным фотоприемником, вы1007073 ходы контрольных фотоприемников подключены к первой и второй ключевым схемам, управляющие входы которых соединены с блоком управления, а также усилителя,. модулирующего сигнала, связанного с первым входом 5 аналогового сумматора, второй вход которого. подключен к блоку управления, а выход к электрическому входу модулятора (2J .

Недостатками известного устройства являются - низкая точность и надежность стабилизации из-.за недостаточной достоверности получаемой информации о положении рабочей точки модулятора. 15

Целью изобретения является повышение точности и надежности стабилизации путем повышения достоверности получаемой информации о положении рабочей точки модулятора и повышение точности и надежности работы устройства для осуществления способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу стабилизации положения рабочей точки оптического модулятора, заключающемуся в том, что в течение пауз в модули- рующем сигнале на электрический вход модулятора подают испытательные сигналы, сравнивают сигналы с Зр двух-контрольных фотоприемников, установленных на выходах анализатора на пути лучей со взаимно Ортогональной поляризацией и стабилизируют положение рабочей точки. Испы- 35 тательные сигналы подают в виде чередующихся положительных и отрицательных перепадов напряжения с ве- . личиной, равной удвоенному полувол.новому напряжению модулятора, à 4р стабилизацию положения рабочей точки осуществляют по разности временных интервалов между последовательными прохождениями через положительные и отрицательные экстремумы сигналов.

В устройстве для стабилизации положения рабочей точки оптического модулятора, состоящем из последовательно оптически связанных лазера, поляризатора, модулятора, анализатора, первый выход которого свя- 50 зан с первым контрольным фотоприемником, второй — через светоделитель, со вторым контрольным фотоприемником, выходы контрольных фотоприемников подключены к первой и второй 55 ключевым схемам, а также усилителя модулирукщего сигнала, связанного ,с первым входом аналогового сумматора, второй вход которого подключен к блоку управления, а выход — к электрическому входу модулятора, дополнительно введены два указателя экстремума, два измерителя временных интервалов, вычитающий блок, реверсивный цифровой накопитель H преобразователь код-напряжение, - 65 причем входы первого и второго ука= зателей экстремума подключены соответственно к выходам первой и второй ключевых схем, выходы - через первый и второй измерители временных интервалов — соответственно к первому и второму входам вычитающего блока, вход которого через реверсивный циФровой накопитель и преобразователь код-напряжение свя зан. с третьим входом аналогового сумматора, а тактирующие, входы измерителей временных интервалов,. вычитающего блока, реверсивного цифрового накопителя и преобразователя код-напряжение подключены к блоку управления.

На фиг. 1 показано временное положение пауз в модулирующем сигнале; на фиг. 2 — испытательный сигнал; на фиг. 3 — характеристика модулятора; на фиг. 4 — сигнал после прохождения скрещениых поляризаторов и анализаторов; на. фиг. 5 сигналы на .первом и втором выходах анализаторов со взаимно ортогональной поляризацией лучей при различных положениях рабочей точки модулятора; на фиг. 6 — схема устройства стабилизации положения рабочей точки .оптического модулятора.

Характеристика электрооптического модулятора имеет вйдсоэ U/U с. периодом .2Uii, где Бй — полуволновое напряжение, поэтому изменение напряжения на модуляторе на 2Бн не приводит к изменению характеристик модулятора и еигналов íà его оптическом выходе (в установившемся режиме). В момент переключения напряжения прорабатывается вся характеристика модулятора и на выходах анализатора появляются сигналы, длительность которых равна длительности фронта и спада переключения, временное положение испытательного сигнала выбирается тах, чтобы момен ты переключения напряжения совпадали с паузами в модулирующем сигнале, а длительность фронтов и спадов переключения не превышала дли- тельности пауз. Если рабочая -точка модулятора находится на нижнем перегибе характеристики, на первом и втором выходах анализатора со взаимно ортогональной поляризацией лучей появляются сигналы, имеющие одинаковое временное положение и противоположную полярность (фиг.5), В этом случае временные интервалы межцу прохождениями сигналов через экстремумы в двух последовательно следующих тактах равны друг другу в каждом из каналов Т1о = T1b Т1н.

Разность временных интервалов между последовательными прохождениями через экстремумы сигналов в первом и во втором каналах в двух сосед»

1007073 них тактовых интервалах при этом равна нулю Т1о — Т1н = О.

Смещение рабочей точки модулятора. "вправо" приводит к тому, что в одном тактовом интервале временной интервал между прохождениями сиг-, налов .через экстремумы увеличивается, в другом, следующем эа пер, вым — уменьшается.. Для удобства ,технической реализации способа (иск лючения необходимости коммутации 10 сигнала с выхода контрольного фотоприемника на два измерителя временных интервалов,,уменьшения требований к времени реверса измерителей, развязки сигнальных цепей блоков. 15 устройства) удобно первый временной интервал измерять в одном иэ каналов, а в следующем такте — в другом, т.е. измерять разность Т1о †. Т2н.

При уходе рабочей точки "вправо" .Ука-20 эанная разность положительна, при уходе "влево" — отрицательна.

Таким образом, информация о положении рабочей точки модулятора извлекается из сравнения временных интервалов между сигналами на выходах анализатора со взаимно ортогональной поляризацией лучей. Поскольку влияние дестабилизирующих факторов (деградация элементов, неодинаковые световые характеристики фотоприемников и др.) приводит к вариациям амплитуды сигналов и не изменяет их временного положения, достоверность извлекаемой информации о положении рабочей точки увеличи- 35 вается и соответственно, увеличивается точность стабилизации.

Устройство стабилизации положения рабочей точки модулятора состоит .из лазера 1, поляризатора 2, моду- 40 лятора 3, анализатора 4, связанных последовательно оптически.

На выходах анализатора 4 на пути лучей со взаимно ортогональной поляризацией лучей находятся контрольные 45 фотоприемники 5 и б. Выходы контроль.ных фотоприемников 5 и б через первую ключевую схему 7 и вторую ключевую схему 8 подключены соответственно к первому указателю экстремума

9 и второму указателю экстремума 10.

Выходы указателей экстремума 9 и

10 подключены к измерителям 11 и 12 временных интервалов, выходы которых соединены с вычитающим блоком 13.

Вычитающий блок 13 через реверсивный цифровой накопитель 14 свя- . зан с преобразователем код-напряжение.15, выход которого соединен с третьим входом аналогового сумматора

16, первый вход которого связан с 60 усилителем 17 модулирующего сигнала, а второй — с блоком 18 управления. Тактирующие входы измерителей

11 и 1 2 временных интервалов вычитающего блока 1 3, реверсивного циф- J 5 рового накопителя 14 и преобразова. теля 15 код-напряжение соединены с блоком 18 управления.

- Устройство работает следующим образом.

Во время паузы в информационном модулирующем сигнале, которая отводится в каждом такте передачи информации из блока 18 управления через аналоговый сумматор 16 на электрический вход модулятора 3 по-. дается положительный перепад напряжения с .величиной 2ПЙ и длительностью, не превышающей длительность паузы в модулирующем сигнале. Одновременно открывается первая ключевая схема 7, соединяя первый контрольный фотоприемник 5 с первым указателем 9 экстремума. 3а время действия фронта напряжение на модуляторе изменится на удвоенную величину полуволнового напряжения, при. этом прорабатывается вся .его характеристика и на выходах анализатора появляются сигналы, .временное положение моментов смены знака первой производной. которых зависит от положения рабочей точки модулятора, а на выходе указателя 9 экстремума — импульсы, цо времени совпадающие с моментами смены .знака первой производной, которые запускают измеритель 11 временных интервалов. Последний производит счет стробирующих импульсов., непрерывно поступающих на его тактирующий вход с блока 18 управления. После окончания фронта перепада напряжения ключевая схема 7 закрывается, предотвращая влияние модулирующего сигнала на работу устройства.

В течение следующей паузы в моду.лирующем сигнале происходит процесс уменьшения напряжения .на модуляторе на удвоенную величину полуволнового напряжения, т.е. действует отрицательный перепад напряжения. В это время открываются первая ключевая схема 7 и вторая ключевая схема 8.

Отрицательный перепад напряжения вновь прорабатывает всю характеристику модулятора и на выходах указателей экстремума появляются импульсы., совпадающие по времени с моментами смены знака первой производной сигналов на выходах анализатора. Импульс .с первого указателя экстремума останавливает первый измеритель 11 временного интервала, одновременно импульс со второго указателя экстремума 10 запускает второй измеритель 12 временного интервала. По окончании перепада напряжения ключевые схемы 5 и 6 закрываются. Во время действия следующего (положительного) перепада напряжения открывается вторая ключевая схема и по сигналу второго указателя 10 экстремума останавливается второй из,ь

1007073

7 меритель 12 временного интервала.

После этого вычитающий блок 13 про изводит вычисление разности чисел,,поступивших на его входы, которая заносится в реверсивный цифровой на копитель 14. С выхода реверсивного цифрового накопителя 14 поступает информация на преобразователь 15 код-напряжение, который вырабатывает корректирующее напряжение, подаваемое через аналоговый сумматор 16 на электрический вход модулятора 3. Если:после коррекции рабочая точка модулятора находится па нижнем перегибе характеристики, указанные выше временные интервалы будут одинаковы, в реверсивный цифровой накопитель заносится "нуль", состояние его не изменится и на модуляторе поддерживается прежняя величина постоянного напряжения смещения.

Возможные области применения предложенного сцособа стабилизации положения рабочей точки оптического модулятора и устройства для его осуществления: системы передачи информации по оптическим каналам, оптические системы памяти, обработки и отображения информации °

1007073

Р

1е

Фмх

Фиг. b

ВНИИПИ Закаэ 2135/71 . Тираж 509 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4