專利名稱：兼有任意偏振態(tài)轉(zhuǎn)化功能的光纖偏振態(tài)穩(wěn)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種兼有任意偏振態(tài)轉(zhuǎn)化功能的光纖偏振態(tài)穩(wěn)定裝置。
背景技術(shù)：
光信號在傳輸過程中由于光纖的扭曲、旋轉(zhuǎn)、擠壓等原因，將發(fā)生偏振 態(tài)的改變。這對于偏分復(fù)用、相干接收等需要保持偏振態(tài)穩(wěn)定的系統(tǒng)而言，無 疑是一個亟待解決的問題。因此，控制和穩(wěn)定光纖中的偏振態(tài)成為偏分復(fù)用系 統(tǒng)及相干檢測等研究的重點和難點。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提出兼有任意偏振態(tài)轉(zhuǎn)化功能的光纖偏振態(tài)穩(wěn)定裝 置，該裝置既可以將任意的輸入光信號的偏振態(tài)轉(zhuǎn)化成所需的目標偏振態(tài)，也 可以實現(xiàn)在線跟蹤，將輸入光信號的偏振態(tài)穩(wěn)定在目標偏振態(tài)上。為此,本實 用新型采用所述的穩(wěn)定裝置具有
偏振控制器，由四個波片組成，是一種角度固定，相差可變的偏振控制
器，其四個波片的角度分別是45° 、 0° 、 45° 、 0° ，可變相差由施加在波
片上的電壓控制，控制電壓的范圍是0--IOV，可實現(xiàn)0 5;r的相位變化；
偏振檢測儀，用于檢測偏振控制器輸出信號的偏振態(tài)，它輸出四路電壓
VO、 VI、 V2、 V3，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和矩陣運算后得到斯托克斯矢量的四個分量； 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用于連接數(shù)據(jù)處理單元和偏振控制器； 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于連接數(shù)據(jù)處理單元和偏振檢測儀； 數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元的硬件部分為高速數(shù)字信號處理器(DSP) 或計算機，控制算法采用粒子群優(yōu)化(PSO)算法搜索并跟蹤要輸出的目標偏 振態(tài)，并將其反饋給偏振控制器以實現(xiàn)對入射光信號偏振態(tài)的穩(wěn)定控制。 上述結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了本實用新型的目的。
本實用新型的優(yōu)點是可以將任意的輸入光信號的偏振態(tài)轉(zhuǎn)化成所需的目 標偏振態(tài)，也可以實現(xiàn)在線跟蹤，將輸入光信號的偏振態(tài)穩(wěn)定在目標偏振態(tài)上。 利用實驗室現(xiàn)有的硬件設(shè)備，所能穩(wěn)定跟蹤的偏振態(tài)的響應(yīng)速度最高達12. 8krad/s (12. 8千弧度/秒)，且應(yīng)用可行,前景廣泛。

圖l為本實用新型的結(jié)構(gòu)的示意圖
圖2為本實用新型的工作流程閣具體實施方式
如圖1和圖2所示， 一種兼有任意偏振態(tài)轉(zhuǎn)化功能的光纖偏振態(tài)穩(wěn)定裝 置，由偏振控制器2、偏振檢測儀3、模擬數(shù)字變換器5、數(shù)據(jù)處理單元6和數(shù) 字模擬變換器7組成。所述的穩(wěn)定裝置具有偏振控制器2，由四個波片組成， 是一種角度固定，相差可變的偏振控制器，其四個波片的角度分別是45。 、 0 ° 、 45° 、 0° ，可變相差由施加在波片上的電壓控制，控制電壓的范圍是 0--10V，可實現(xiàn)0 5;r的相位變化；偏振檢測儀，用于檢測偏振控制器輸出信 號的偏振態(tài)，它輸出四路電壓VO、 VI、 V2、 V3，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后和矩陣運算后 得到斯托克斯矢量的四個分量；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用于連接數(shù)據(jù)處理單元和偏 振控制器；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于連接數(shù)據(jù)處理單元和偏振檢測儀；數(shù)據(jù)處理 單元6，其硬件部分為高速數(shù)字信號處理器(DSP)或計算機，控制算法采用 PSO算法搜索并跟蹤要輸出的目標偏振態(tài)，并將其反饋給偏振控制器以實現(xiàn)對 入射光信號偏振態(tài)的穩(wěn)定控制。
所述的偏振控制器連接偏振檢測儀，偏振檢測儀通過模擬數(shù)字變換器連 接數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元通過數(shù)字模擬變換器連接偏振控制器。
所述的穩(wěn)定裝置的輸入端1與光纖通信線路或任意偏振態(tài)的入射光路相 連，穩(wěn)定裝置的輸出端4與上述線路的光接收端相連。
數(shù)據(jù)處理單元是含有PSO算法及搜索跟蹤程序的高速數(shù)字信號處理器 (DSP)或者計算機。
本實用新型原理是任意偏振態(tài)的入射光經(jīng)過(電控)偏振控制器后偏振 態(tài)發(fā)生改變。偏振檢測儀監(jiān)測改變后的偏振態(tài)，并將結(jié)果輸出到數(shù)據(jù)處理單元。 數(shù)據(jù)處理單元采用PSO算法搜索并跟蹤要輸出的目標偏振態(tài)，并將其反饋給偏 振控制器以實現(xiàn)對入射光信號偏振態(tài)的穩(wěn)定控制。
數(shù)據(jù)處理單元的控制算法采用PSO算法，搜索并跟蹤所選用的目標函數(shù)的 最大值。目標函數(shù)選取一個具有單凸最大值的函數(shù)<formula>formula see original document page 5</formula>
其中，(S1',S2',S3')是偏振檢測儀監(jiān)測到的輸入光信號的偏振態(tài)，(S1,S2,S3)是 待輸出的目標偏振態(tài)。對于完全偏振光，S12+S22+S32=S02，用 即 可描述光信號的偏振態(tài)。當S1'-S1,S2、S2,S3、S3時，目標函數(shù)值最大，本實 用新型采用PSO算法搜索并跟蹤目標函數(shù)的最大值。當進行搜索時，搜索算法 在全空間尋找目標函數(shù)的最大值；當進行跟蹤時，搜索算法在小范圍內(nèi)尋找 目標函數(shù)的最大值。偏振控制器的控制電壓由邏輯控制單元采用PSO算法搜索 得到。當偏振檢測儀檢測到一組斯托克斯矢量(S1',S2'，S3')后，判斷當前光信 號的偏振態(tài)是否是待輸出的目標偏振態(tài)，即目標函數(shù)值是否達到閾值。如果 目標函數(shù)值達到閾值，則跳出搜索算法，不進行反饋輸出，保持當前鏈路中 的偏振態(tài)；如果目標函數(shù)值小于閾值，則利用搜索算法在電壓空間中尋找一 組合適的反饋控制電壓(n,r2，n)，使得輸入的偏振態(tài)經(jīng)偏振控制器后輸出偏 振態(tài)的斯托克斯矢量(S1'，S2',S3')盡可能地滿足目標函數(shù)的最大值條件。數(shù)據(jù) 處理單元搜索到的反饋控制電壓(n，r2，F(xiàn)3)經(jīng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(D/A)轉(zhuǎn)換后 輸出到電控偏振控制器，改變偏振控制器的狀態(tài)，從而改變輸入光信號的偏 振態(tài)。
總之，本實用新型可以將任意的輸入光信號的偏振態(tài)轉(zhuǎn)化成所需的目標 偏振態(tài)，也可以實現(xiàn)在線跟蹤，將輸入光信號的偏振態(tài)穩(wěn)定在目標偏振態(tài)上。 利用實驗室現(xiàn)有的硬件設(shè)備，所能穩(wěn)定跟蹤的偏振態(tài)的響應(yīng)速度最高達 12. 8krad/s (12. 8千弧度/秒)，且應(yīng)用可行，前景廣泛。
權(quán)利要求1、一種兼有任意偏振態(tài)轉(zhuǎn)化功能的光纖偏振態(tài)穩(wěn)定裝置，由數(shù)字模擬變換器、模擬數(shù)字變換器和偏振檢測儀所組成，其特征在于所述的穩(wěn)定裝置具有偏振控制器，由四個波片組成，是一種角度固定，相差可變的偏振控制器，其四個波片的角度分別是45°、0°、45°、0°，可變相差由施加在波片上的電壓控制，控制電壓的范圍是0--10V，可實現(xiàn)0～5π的相位變化；偏振檢測儀，用于檢測偏振控制器輸出信號的偏振態(tài)，它輸出四路電壓V0、V1、V2、V3，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換和矩陣運算后得到斯托克斯矢量的四個分量；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，用于連接數(shù)據(jù)處理單元和偏振控制器；模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，用于連接數(shù)據(jù)處理單元和偏振檢測儀；數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元的硬件部分為高速數(shù)字信號處理器DSP或計算機，控制算法采用PSO算法搜索并跟蹤要輸出的目標偏振態(tài)，并將其反饋給偏振控制器以實現(xiàn)對入射光信號偏振態(tài)的穩(wěn)定控制。
2、 按權(quán)利要求1所述的兼有任意偏振態(tài)轉(zhuǎn)化功能的光纖偏振態(tài)穩(wěn)定裝置， 其特征在于所述的偏振控制器連接偏振檢測儀，偏振檢測儀通過模擬數(shù)字變 換器連接數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元通過數(shù)字模擬變換器連接偏振控制器。
專利摘要本實用新型屬于一種兼有任意偏振態(tài)轉(zhuǎn)化功能的光纖偏振態(tài)穩(wěn)定裝置，該穩(wěn)定裝置具有偏振控制器，由四個波片組成，是一種角度固定，相差可變的偏振控制器，其四個波片的角度分別是45°、0°、45°、0°，可變相差由施加在波片上的電壓控制；偏振檢測儀，用于檢測偏振控制器輸出信號的偏振態(tài)，它輸出四路電壓V0、V1、V2、V3，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到斯托克斯矢量的四個分量；數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器；數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元采用PSO算法搜索并跟蹤要輸出的目標偏振態(tài)，并將其反饋給偏振控制器以實現(xiàn)對入射光信號偏振態(tài)的穩(wěn)定控制。本實用新型既可以將任意的輸入光信號的偏振態(tài)轉(zhuǎn)化成所需的目標偏振態(tài)，也可以實現(xiàn)在線跟蹤，將輸入光信號的偏振態(tài)穩(wěn)定在目標偏振態(tài)上。
文檔編號G02F7/00GK201345015SQ20092010526
公開日2009年11月11日 申請日期2009年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月20日
發(fā)明者余和軍, 席麗霞, 張文博, 張曉光, 方光青, 趙鑫媛 申請人:北京郵電大學(xué)