随着信息业务容量的持续增长,光纤通信系统单信道传输速率也不断提高。采用高级调制格式和相干接收方式提升光纤通信系统传输容量,已成为主流技术方案之一。马赫-曾德尔调制器(MZM)作为高速光纤通信系统中的关键器件,其偏置电压准确与否会影响调制光信号质量的好坏。本文主要围绕MZM偏置电压自适应控制的工作原理、系统设计、性能仿真与实验验证展开了研究。(1)从MZM结构及工作原理出发,分析了偏置点漂移来源,给出了考虑随机相位差及半波电压两个漂移来源时MZM输出端所监测到的平均光功率的修正公式。(2)给出了基于MZM输出端所监测到的平均光功率相对于偏置电压的一阶偏导的自适应控制方案,通过以步进电压大小为步长来调节偏置电压,使得一阶偏导收敛于理论值,从而实现偏置电压精确控制。设计了基于上述方案的MZM偏置电压自适应控制电路,分析了电路中的噪声来源及类型,给出了一种减小电路噪声对偏置电压控制精度影响的方法。具体地,可通过增加输出端所监测到的平均光功率及对应计算得到的一阶偏导的平均次数来实现。仿真分析了步进电压和平均次数对偏置电压控制精度的影响。结果表明,选取合适的步进电压和平均次数,可提高偏置电压控制精度并减小控制反馈时间。(3)构建了基于上述MZM偏置电压自适应控制技术的开关键控(OOK)和二进制相移键控(BPSK)信号产生装置,实验研究了步进电压和平均次数对偏置电压控制精度的影响。结果表明:当步进电压为0.2V、输出端所监测到的平均光功率及对应计算得到的一阶偏导的平均次数分别为200和5,所得到的光信号质量较好。此时偏置电压控制精度较高、控制反馈时间较短。