基于FFT和PID的LiNbO3调制器精密锁定控制技术

本文主要探讨了在传统LiNbO3（锂 niobate，一种常用的非线性光学材料）马赫-曾德尔调制器的偏置控制理论基础上，采用的一种创新的控制方法。传统的LiNbO3马赫-曾德尔调制器常常依赖于输入光功率和插入损耗进行偏置控制，这可能导致系统的稳定性受到限制。作者提出了一种基于快速傅里叶变换（FFT）算法和低频小信号扰动的谐波响应反馈控制策略，这种方法的核心在于通过分析和处理信号的频率特性，实现对调制器工作点的精确控制，使其能够在不受光功率和损耗影响的情况下，实现任意工作点的偏置并保持锁定。 作者采用比例积分微分（PID）控制技术，这一经典的控制方法被优化用于这项研究，以实现对强度调制器工作点的高精度偏置控制，确保其偏移误差小于0.5°。这一精密光电控制系统的优势在于它能够稳定LiNbO3强度调制器在最佳工作点，这对于提升光纤通信系统的速度和传输距离具有重要意义，特别是在高速长距光纤通信中，系统的稳定性至关重要。 此外，该研究还涉及到光通信和微波光子学领域，强度调制作为关键的信号处理技术，在数据传输和信号转换中扮演着重要角色。通过偏置锁定技术，能够有效地克服环境变化和器件参数波动带来的影响，提高整个系统的可靠性。 本文的工作不仅提升了LiNbO3强度调制器的控制精度和稳定性，而且为光通信系统的设计和优化提供了新的思路，对于推动光通信技术的发展以及未来高速、远距离光纤通信网络的构建具有重要的理论和实践价值。