专利名称：兼有任意偏振态转化功能的光纤偏振态稳定装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种兼有任意偏振态转化功能的光纤偏振态稳定装置。
背景技术：
光信号在传输过程中由于光纤的扭曲、旋转、挤压等原因，将发生偏振 态的改变。这对于偏分复用、相干接收等需要保持偏振态稳定的系统而言，无 疑是一个亟待解决的问题。因此，控制和稳定光纤中的偏振态成为偏分复用系 统及相干检测等研究的重点和难点。 发明内容
本实用新型的目的是提出兼有任意偏振态转化功能的光纤偏振态稳定装 置，该装置既可以将任意的输入光信号的偏振态转化成所需的目标偏振态，也 可以实现在线跟踪，将输入光信号的偏振态稳定在目标偏振态上。为此,本实 用新型采用所述的稳定装置具有
偏振控制器，由四个波片组成，是一种角度固定，相差可变的偏振控制
器，其四个波片的角度分别是45° 、 0° 、 45° 、 0° ，可变相差由施加在波
片上的电压控制，控制电压的范围是0--IOV，可实现0 5;r的相位变化；
偏振检测仪，用于检测偏振控制器输出信号的偏振态，它输出四路电压
VO、 VI、 V2、 V3，经模数转换和矩阵运算后得到斯托克斯矢量的四个分量； 数字模拟转换器，用于连接数据处理单元和偏振控制器； 模拟数字转换器，用于连接数据处理单元和偏振检测仪； 数据处理单元，数据处理单元的硬件部分为高速数字信号处理器(DSP) 或计算机，控制算法采用粒子群优化(PSO)算法搜索并跟踪要输出的目标偏 振态，并将其反馈给偏振控制器以实现对入射光信号偏振态的稳定控制。 上述结构实现了本实用新型的目的。
本实用新型的优点是可以将任意的输入光信号的偏振态转化成所需的目 标偏振态，也可以实现在线跟踪，将输入光信号的偏振态稳定在目标偏振态上。 利用实验室现有的硬件设备，所能稳定跟踪的偏振态的响应速度最高达12. 8krad/s (12. 8千弧度/秒)，且应用可行,前景广泛。
图l为本实用新型的结构的示意图
图2为本实用新型的工作流程阁具体实施方式
如图1和图2所示， 一种兼有任意偏振态转化功能的光纤偏振态稳定装 置，由偏振控制器2、偏振检测仪3、模拟数字变换器5、数据处理单元6和数 字模拟变换器7组成。所述的稳定装置具有偏振控制器2，由四个波片组成， 是一种角度固定，相差可变的偏振控制器，其四个波片的角度分别是45。 、 0 ° 、 45° 、 0° ，可变相差由施加在波片上的电压控制，控制电压的范围是 0--10V，可实现0 5;r的相位变化；偏振检测仪，用于检测偏振控制器输出信 号的偏振态，它输出四路电压VO、 VI、 V2、 V3，经模数转换后和矩阵运算后 得到斯托克斯矢量的四个分量；数字模拟转换器，用于连接数据处理单元和偏 振控制器；模拟数字转换器，用于连接数据处理单元和偏振检测仪；数据处理 单元6，其硬件部分为高速数字信号处理器(DSP)或计算机，控制算法采用 PSO算法搜索并跟踪要输出的目标偏振态，并将其反馈给偏振控制器以实现对 入射光信号偏振态的稳定控制。
所述的偏振控制器连接偏振检测仪，偏振检测仪通过模拟数字变换器连 接数据处理单元，数据处理单元通过数字模拟变换器连接偏振控制器。
所述的稳定装置的输入端1与光纤通信线路或任意偏振态的入射光路相 连，稳定装置的输出端4与上述线路的光接收端相连。
数据处理单元是含有PSO算法及搜索跟踪程序的高速数字信号处理器 (DSP)或者计算机。
本实用新型原理是任意偏振态的入射光经过(电控)偏振控制器后偏振 态发生改变。偏振检测仪监测改变后的偏振态，并将结果输出到数据处理单元。 数据处理单元采用PSO算法搜索并跟踪要输出的目标偏振态，并将其反馈给偏 振控制器以实现对入射光信号偏振态的稳定控制。
数据处理单元的控制算法采用PSO算法，搜索并跟踪所选用的目标函数的 最大值。目标函数选取一个具有单凸最大值的函数<formula>formula see original document page 5</formula>
其中，(S1',S2',S3')是偏振检测仪监测到的输入光信号的偏振态，(S1,S2,S3)是 待输出的目标偏振态。对于完全偏振光，S12+S22+S32=S02，用 即 可描述光信号的偏振态。当S1'-S1,S2、S2,S3、S3时，目标函数值最大，本实 用新型采用PSO算法搜索并跟踪目标函数的最大值。当进行搜索时，搜索算法 在全空间寻找目标函数的最大值；当进行跟踪时，搜索算法在小范围内寻找 目标函数的最大值。偏振控制器的控制电压由逻辑控制单元采用PSO算法搜索 得到。当偏振检测仪检测到一组斯托克斯矢量(S1',S2'，S3')后，判断当前光信 号的偏振态是否是待输出的目标偏振态，即目标函数值是否达到阈值。如果 目标函数值达到阈值，则跳出搜索算法，不进行反馈输出，保持当前链路中 的偏振态；如果目标函数值小于阈值，则利用搜索算法在电压空间中寻找一 组合适的反馈控制电压(n,r2，n)，使得输入的偏振态经偏振控制器后输出偏 振态的斯托克斯矢量(S1'，S2',S3')尽可能地满足目标函数的最大值条件。数据 处理单元搜索到的反馈控制电压(n，r2，F3)经数字模拟转换器(D/A)转换后 输出到电控偏振控制器，改变偏振控制器的状态，从而改变输入光信号的偏 振态。
总之，本实用新型可以将任意的输入光信号的偏振态转化成所需的目标 偏振态，也可以实现在线跟踪，将输入光信号的偏振态稳定在目标偏振态上。 利用实验室现有的硬件设备，所能稳定跟踪的偏振态的响应速度最高达 12. 8krad/s (12. 8千弧度/秒)，且应用可行，前景广泛。
权利要求1、一种兼有任意偏振态转化功能的光纤偏振态稳定装置，由数字模拟变换器、模拟数字变换器和偏振检测仪所组成，其特征在于所述的稳定装置具有偏振控制器，由四个波片组成，是一种角度固定，相差可变的偏振控制器，其四个波片的角度分别是45°、0°、45°、0°，可变相差由施加在波片上的电压控制，控制电压的范围是0--10V，可实现0～5π的相位变化；偏振检测仪，用于检测偏振控制器输出信号的偏振态，它输出四路电压V0、V1、V2、V3，经模数转换和矩阵运算后得到斯托克斯矢量的四个分量；数字模拟转换器，用于连接数据处理单元和偏振控制器；模拟数字转换器，用于连接数据处理单元和偏振检测仪；数据处理单元，数据处理单元的硬件部分为高速数字信号处理器DSP或计算机，控制算法采用PSO算法搜索并跟踪要输出的目标偏振态，并将其反馈给偏振控制器以实现对入射光信号偏振态的稳定控制。
2、 按权利要求1所述的兼有任意偏振态转化功能的光纤偏振态稳定装置， 其特征在于所述的偏振控制器连接偏振检测仪，偏振检测仪通过模拟数字变 换器连接数据处理单元，数据处理单元通过数字模拟变换器连接偏振控制器。
专利摘要本实用新型属于一种兼有任意偏振态转化功能的光纤偏振态稳定装置，该稳定装置具有偏振控制器，由四个波片组成，是一种角度固定，相差可变的偏振控制器，其四个波片的角度分别是45°、0°、45°、0°，可变相差由施加在波片上的电压控制；偏振检测仪，用于检测偏振控制器输出信号的偏振态，它输出四路电压V0、V1、V2、V3，经模数转换后得到斯托克斯矢量的四个分量；数字模拟转换器和模拟数字转换器；数据处理单元，数据处理单元采用PSO算法搜索并跟踪要输出的目标偏振态，并将其反馈给偏振控制器以实现对入射光信号偏振态的稳定控制。本实用新型既可以将任意的输入光信号的偏振态转化成所需的目标偏振态，也可以实现在线跟踪，将输入光信号的偏振态稳定在目标偏振态上。
文档编号G02F7/00GK201345015SQ20092010526
公开日2009年11月11日 申请日期2009年1月20日 优先权日2009年1月20日
发明者余和军, 席丽霞, 张文博, 张晓光, 方光青, 赵鑫媛 申请人:北京邮电大学