[发明专利]一种基于片上偏振控制器的偏振态自动控制算法

说明书

本发明提供一种基于片上偏振控制器的偏振态自动控制算法，通过参数梯度下降和参数取模重置，能够使任意偏振态的入射光经过片上偏振控制器后稳定输出一个光功率最大化的横电模偏振态，并能根据入射光偏振态的变化做出自适应的调整。本发明算法相比于传统的基于固定步长下降的控制算法，对偏振态的追踪更快更稳，不易产生振荡，且控制电压达到边界重置后不会引起光功率的变化。

技术领域

本发明涉及光偏振控制技术领域，特别涉及一种基于片上偏振控制器的偏振态自动控制算法。

背景技术

在集成光学领域，绝大部分的集成光子器件对入射光的偏振态有特殊要求，例如只在横电模(transverse electric mode,TE)偏振光入射时正常工作。但由于光纤的无规则双折射，光通过光纤传输时其偏振态会随机变化，这便需要从光纤入射到集成光子芯片的光的偏振态进行动态跟踪控制，其中基于片上偏振控制器的偏振态自动控制系统可以解决这一问题。

参阅图1，是一种常见的基于片上偏振控制器的偏振态自动控制系统示意图，其主要包括一个偏振旋转分束器、两个热光相移器、两个3dB耦合器、一个光电探测器和一套控制电路。其主要工作原理是：光电探测器实时向控制电路返回一个与监测端口光功率成比例的反馈电流(Ip)，控制电路通过特定的偏振态自动控制算法分别对两个热光相移器施加大小为V1和V2的控制电压，分别使两个热光相移器产生和的相移，通过数次迭代调整可以使监测端口的光功率最小化，使输出端口的光功率最大化，此时输出端口输出的是一个光功率最大化的TE偏振光，也即实现了对入射偏振态的控制。参阅图4，传统的基于固定步长下降的自动控制算法存在迭代次数多、易产生振荡等问题，且没有解决控制电压达到限定值后重置引起的光功率变化的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于片上偏振控制器的偏振态自动控制算法，通过参数梯度下降和参数取模重置，使任意偏振态的入射光经过片上偏振控制器后稳定输出一个光功率最大化的TE偏振态，并能根据入射光偏振态的变化做出自适应的调整。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请公开了一种基于片上偏振控制器的偏振态自动控制算法，具体包括如下步骤：

S1、关键参数提取：通过控制电压扫描和关键参数求解，得到第一热光相移器的热相移与第一热光相移器的控制电压V1的关系，第二热光相移器的热相移与第二热光相移器的控制电压V2的关系；选定第一热光相移器的相移边界和第二热光相移器的相移边界

S2、初始化：限定初始化得到设定梯度下降系数α，设置梯度微扰量

S3、根据当前参数和第一热光相移器的热相移与第一热光相移器的控制电压V1的关系，第二热光相移器的热相移与第二热光相移器的控制电压V2的关系，设置第一热光相移器的控制电压为V1₀、第二热光相移器的控制电压为V2₀，并测量得到当前反馈电流值I₀；

S4、进行梯度计算：根据梯度微扰量先保持V2₀不变，改变V1₀为V1₁，并测量得到当前反馈电流值I₁，再保持V1₀不变，改变V2₀为V2₁，并测量得到当前反馈电流值I₂，最后进行梯度值计算得到g₁、g₂；

S5、参数更新：根据梯度计算结果和梯度下降系数对进行更新得到和

S6、参数重置：将更新后的进行重置得到

S7、将重置后的返回S3进行循环。

作为优选，所述与之间相差2π，所述与之间相差2π。

作为优选，所述的值为所述的值为