基于锁相放大器的电光调制器工作点放大
摘要：
关键词：
引言：基于光时域反射（OTDR）技术的分布式光纤传感系统不仅具有无电磁辐射、抗干扰能力强、化学稳定性好等优点，而且其传感元件仅为光纤，单端测量即可同时获得被测量在时间和空间上的分布状况，空间分辨率可以达到米量级。

相对于传统的电传感仪器，具有其自身独特的优势。

其中电光调制器EOM产生的光脉冲具有更快的上升沿，可以获得更高的空间分辨率，其消光比通常也比较高，可以达到30~40dB，且调制过程中无啁啾效应。

由于基于光时域反射技术的分布式光纤传感系统常常需要达到米量级的空间分辨率，所以常采用EOM作为探测光脉冲的发生器。

然而EOM的工作点在长期工作时易发生漂移现象，从而引起探测光脉冲消光比的波动，降低传感系统的信噪比。

因此需要采用自动控制装置对EOM工作点进行锁定。

本文在分析EOM调制特性及传统EOM工作点锁定方法局限性的基础上，提出一种基于所想放大器反馈的EOM工作点控制方法，以期实现消光比高、稳定性好的光脉冲输出，降低EOM 工作点漂移对基于光时域反射技术的分布式光纤传感系统性能的影响。

2 基于EOM的脉冲光调制原理
2.1 EOM的工作点选取
EOM 是利用某些晶体的电光效应对光信号进行调制的器件。

对一个典型的铌酸锂MZ 电光调制器来说，它的传递函数可以用公式（1）来描述[1]：
p=1
∗[1+cos⁡(
π
∗Vbias+VRF+ψoffset]
其中，p是归一化的输出光功率，Vbias与VRF分别是给EOM加的直流偏置电压和射频调制电压；Vπ是EOM的半波电压，ψoffset是初始的偏移相位。

为EOM输出特性曲线漂移示意图，EOM光功率-电压传递函数曲线如图1中实线所示
2.2 现有的EOM工作点控制方法
目前常用的EOM工作点控制方法主要有三种：一种是基于PID算法的软件控制方法[2]，PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器现在仍然使用广泛，PID控制器的优点是简单易懂，使用中不需要精确的系统模型等先决条件。

PID控制器主要由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成，图2为PID控制系统的原理图
由于数字PID控制需要进行A/D和D/A转换并和计算机间进行通信，因此该方法时间特性比较差，常常达不到控制的效果。

第二种办法是基于“步进跟随”算法的反馈控制方法。