光器件中稳定闭环控制的重要性

　　短期稳定性：在产生小的变化或环境干扰时，系统需要多长时间来稳定输出。

　　长期稳定性：由于光器件或电器件的老化，系统性能如何随时间改变。

　　可靠性：在可接受的性能范围内，系统可以运转多长时间。

　　大信号动态响应：在出现阶跃变化或大的环境干扰时，系统可以做出多快的响应。

　　图1

　　为了正常工作，有些器件可能需要4个控制环。工程师如何管理这个系统

　　一般说来，成熟的单入单出（SISO）控制技术，例如比例、积分、微分（PID）或比例、积分（PI）技术可以作为“控制构件”，再结合新的结构如级联环路就可以得到所需的死循环响应系统。在典型的级联系统中，内部的控制环路响应最快，可以用来“线性化”某些低电平状态变量，例如Bragg光栅所需的电流。外部的控制环路通常较慢，可以用来控制状态变量。如果设计正确，这种级联死循环控制结构可以带给系统优良的小信号和大信号响应、高度的可靠性以及优良的长期稳定性，并且易于检测。在某些情况下，系统的状态变量很难分解开，这时采取级联SISO环就不可行。这种情况就需要采取多入多出（MIMO）或多入单出（MISO）控制结构。这种结构用经典的方法很难进行设计和分析，需要采用复杂状态空间设计方法来获得所需的死循环性能。大多数的光器件需要采用MIMO或MISO控制结构。

　　控制的实现

　　一旦确定了控制结构，在硬件上可以用几种方式来实现（图2）。