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1、基于FPGA的MZ电光调制器偏置电压控制系统的设计TheDesignofFPGA-BasedMZElectro-OpticModulatorBiasControlSystem学科专业：控制科学与工程研究生：张治恒指导教师：张军副教授天津大学电气与自动化工程学院二零一七年十一月摘要光纤通信因其无可比拟的优势而成为通信领域非常重要的组成部分。随着光纤通信技术的发展，其地位也在不断上升。光纤通信的实现依靠很多技术的支持，电光调制器的性能就是其中之一，而如何控制电光调制器使其工作在理想工作点，则是本文需
2、要完成的内容。本文针对光纤通信领域应用非常广泛的MZ电光调制器进行研究，以设计出能够控制其工作在理想工作点的控制系统。目前，偏置电压控制系统的研究分两类，一类是基于模拟信号，另一类则是基于数字信号。由于数字系统在抗干扰性能、处理速度以及处理精度等方面比模拟系统更有优势，所以本文采用FPGA为核心处理器件搭建针对MZ电光调制器偏置电压控制的数字系统。本文偏置电压控制系统的设计主要内容包括两方面，其一是根据偏置电压控制基本原理，选择合适的器件，包括FPGA芯片、外围芯片等，搭建能完成控制任务的控制板
3、硬件电路；其二是用相应的硬件描述语言编写控制程序。根据最终的实验结果来看，本文控制板成功实现了对MZ电光调制器偏置电压的控制，相较于其他控制板展现出了精度高、速度快等优势；反馈信号的处理在FPGA中进行，便于修改控制策略；本课题反馈信号的构建形式使得工作点在MZ电光调制器的输入光强发生变化时仍保持稳定。关键词：光纤通信，MZ电光调制器，数字系统，偏置电压，FPGAIABSTRACTOpticalfibercommunicationbecomesanimportantpartofcommunica
4、tionfieldbecauseofitsincomparableadvantages.Withthedevelopmentofopticalfibercommunicationtechnology,itsstatusisalsorising.Therealizationofopticalfibercommunicationreliesonthesupportofmanytechnologies,andoneofthemisthepropertiesoftheelectro-opticmodul
5、ator,andhowtocontroltheelectro-opticmodulatorworkinginidealworkingpointisthecontentofthisarticle.ThispaperstudiestheMZelectro-opticmodulatorwhichiswidelyusedinopticalfibercommunicationfield,anddesignasystemwhichcancontrolthemodulatorworkingintheideal
6、workingpoint.Atpresent,theresearchofbiasvoltagecontrolsystemcouldbedividedintotwocategories:oneisbasedonanalogsignalandtheotherisbasedondigitalsignal.Thedigitalsystemhasabetterperformancethantheanalogsysteminanti-disturbance,processingspeed,processin
7、gprecision,andetc,sointhispaper,theFPGAisusedasthecoreprocessingcomponenttobuildadigitalsystemforthebiasvoltagecontrolofMZelectro-opticmodulator.Inthispaper,thedesignofthebiasvoltagecontrolsystemmainlyincludestwoaspects.Firstly,accordingtothebasicpri
8、ncipleofbiasvoltagecontrol,weneedtochooseappropriatedevices,includingtheFPGAchipandtheotherperipheralchips,andthenbuildthehardwarecircuitwhichcancompletethecontroltask;Secondly,weneedtowritethecontrolprogramwiththecorrespondinghardwaredescriptionlang
