[发明专利]基于电光晶体的快速偏振控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域的偏振控制方法，尤其是基于电光晶体的快速偏振控制方法。

背景技术

光纤中的偏振模色散(PMD)、电光调制器中的偏振相关调制(PDM)，以及光放大器中的偏振相关增益(PDG)等一系列由偏振引起的损害是制约光通信网络传输速率提高的原因。偏振控制器(Polarization Controller，简称PC)是克服光传输系统中偏振相关损害和监测仪器偏振特性的关键元件。通过机械和光电的方法，对链路中的偏振损耗进行补偿。偏振控制器的主要参数有响应速度，消光比，波动，无端复位等。

偏振控制器可有多种分类方法。按对波片作用方式的不同，可分机械式、电控式、以及全光学偏振控制器。机械式包括光纤曲柄偏振控制器和光纤环偏振控制器，它利用步进电机来转动光纤曲柄或光纤环。机械式偏振控制器由于涉及到机械装置，故其控制速度一般较慢，但它采用在线光纤进行偏振态控制，故其损耗一般很低，机械式偏振控制器多用于实验室研究。电控式偏振控制器包括电光、压电、磁光、液晶等多种类型，通过外加电场的变化来变换偏振态。电控制式偏振控制器的控制速度一般较快，但它需要复杂的控制电路和较高的偏压，而且价格偏高。电控式偏振控制器可用于实际的光通信系统。全光学偏振控制器不需附加其他控制装置，控制速度很快，几乎没有时延，可用于全光网通信系统，但它的输出偏振态单一，不能得到其他期望输出偏振态，同时对波长很敏感。

目前最为流行的是基于电光晶体的偏振控制方法，电光晶体具有体积小，时间稳定性好，对电场的稳定性好，可以实现线型电光效应和电控双折射，易于制成各种形状的优点。通常通过检偏器过滤反馈光，检测其在检偏方向上的光强值，通过控制算法使此光强值为0，达到控制偏振态的目的。但是由于反馈参数仅有一个，需要较长时间才可以达到理想控制效果，不能作为高速实时的光偏振态控制。

发明内容

本发明的目的是为克服现有基于电光晶体的电控式偏振控制方法的不足，提供一种基于电光晶体的快速偏振控制方法。

本发明的基于电光晶体的快速偏振控制方法，采用包括偏振控制模块(1)，DSP处理模块(2)和电压放大模块(3)构成的反馈控制电路；其中偏振控制模块(1)由电光晶体阵列(a)，保偏分束器(b)和偏振探测器(c)三个部分组成，被控光路输入到偏振控制模块(1)，经过电光晶体阵列(a)进入保偏分束器(b)，经保偏分束器(b)分束后，95％的光输出，剩余5％的光输入到偏振探测器(c)，偏振探测器(c)检测后输出与偏振态相关的四路模拟电压经由DSP处理模块(2)采样并进行运算，DSP处理模块(2)输出四路用于控制电光晶体阵列(a)的模拟电压，经电压放大模块(3)放大后加载到偏振控制模块中的电光晶体阵列(a)上，改变受控光路的偏振态，实现偏振控制。

本发明中，所述的电光晶体阵列由四块主轴角度依次为0°，45°，0°，45°的透明铁电陶瓷材料制成的延迟波片组成。

本发明通过偏振探测器获取当前光路偏振态，经过DSP算法运算后得到反馈控制电压，控制电光晶体阵列引入偏振延迟来补偿原偏振态。

采用透明铁电陶瓷材料制成的延迟波片组成电光晶体阵列，比传统的LiNbO₃晶体阵列有更高的透光性和电光系数，而且没有很明显的迟滞效应，使得偏振控制器的响应速度大大提升。另外，由于算法在DSP处理模块上实现，并且使用偏振探测器四路电压输出得到更精确的当前偏振态信息，反馈控制速度和精度优于传统的偏振控制方法。

附图说明

图1为本发明方法的原理示意图；

图2为本发明在控制光路偏振态时偏振态在邦加球上轨迹的示意图；

图3为偏振控制过程仿真示意图；

图4为DSP处理模块控制算法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例进一步说明本发明。

参照图1，基于电光晶体的快速偏振控制方法，采用包括偏振控制模块(1)，DSP处理模块(2)和电压放大模块(3)构成的反馈控制电路；其中偏振控制模块(1)由电光晶体阵列(a)，保偏分束器(b)和偏振探测器(c)三个部分组成，被控光路输入到偏振控制模块(1)，经过电光晶体阵列(a)进入保偏分束器(b)，经保偏分束器(b)分束后，95％的光输出，剩余5％的光输入到偏振探测器(c)，偏振探测器(c)检测后输出与偏振态相关的四路模拟电压经由DSP处理模块(2)采样并进行运算，DSP处理模块(2)输出四路用于控制电光晶体阵列(a)的模拟电压，经电压放大模块(3)放大后加载到偏振控制模块中的电光晶体阵列(a)上，改变受控光路的偏振态，实现偏振控制。