CN100487396C - 使用光偏振控制器进行偏振相关损耗和偏振度测量的设备及方法 - Google Patents

使用光偏振控制器进行偏振相关损耗和偏振度测量的设备及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用光偏振控制器进行偏振相关损耗和偏振度测量的设备及方法，属于光学测量技术领域，本发明用偏振控制器和反馈单元对输出光的偏振态系统地进行控制，测量光器件或光介质的偏振相关损耗，或者光信号的偏振度。

Description

使用光偏振控制器进行偏振相关损耗和偏振度测量的设备及方法
本发明是以名称为：“使用光偏振控制器进行偏振相关损耗(PDL)和偏振度(DOP)的测量”，申请号为60/632,579，申请日为2004年12月1日的美国专利申请作为优先权的发明申请案。
技术领域
本发明属于光学测量技术领域，特别涉及使用光偏振控制器进行偏振相关损耗和偏振度测量的设备及方法。
背景技术
光偏振参数对光束或光信号的影响非常重大。偏振相关损耗(比如PDL和PMD)会在光纤和其他设备中产生影响，影响光设备或系统的运作。此设备可以合理的测量和反应光信号中的的SOP、PDL和DOP。
发明内容
本发明通过各种操作、设备举例和技术说明，来表现如何使用光偏振控制模块和反馈电路来系统化控制各种输入偏振光，光偏振控制模块可以直接测量光设备或材料中的PDL、DOP。
本发明的一个目的，通过偏振控制模块来控制偏振光。一个偏振控制模块响应一个模拟信号，光经过偏振控制模块进入光介质；光探测器接收到了传输光后通过光介质然后从探测器输出；反馈系统接收并响应了探测器的输出，产生了模拟信号并再次进入偏振控制模块，来调整光介质中的偏振光。从而测量最大传播因素和最小传播因素。
本发明的另一个目的是提出一种设备，包括偏振系统，从而响应模拟信号，控制偏振光并接收输入光。一个光偏振器放置在偏振控制模块产生的输出光之前；一个光探测器从光偏振器接收到输出光，然后由探测器再进行输出；一个反馈单元接收并响应了探测器的输出，产生了模拟控制信号，进而控制偏振控制模块，调整光偏振，测量光探测器的最大传播因素和最小传播因素。
本发明再一目的是提出一种光测量方法，包括一个合复用WDM通道不同的信号；同时，直接将解复的WDM信号进入一个测量偏振度的设备中，并用此方法测量每个WDM通道的光偏振度。
另外，从光源中直接得到的光经过一个光滤波器，产生一个参考光束，直接测量经过滤波器的参考光束的偏振度；使用第一偏振度计算第一光信号的信噪比。这种方式也包括光源中直接得到的光，首先通过一个光放大器然后通过光滤波器；然后测量通过光滤波器的光的第二偏振度，使用第二偏振度计算第二光模拟信号的信噪比。这种方法更多的包括了使用第一偏振度和第二偏振度决定光放大器的噪音系数。
附图说明
图1为一个可测量(光介质、光设备或光材料中)PDL的探测设备。
图2为两个使用扰偏方法测量PDL的例子。
图3为PDL测量举例，使用Muller矩阵方法，光谱范围从1520nm到1620nm。
图4为本发明描述的一个装置，此装置使用一个带反馈电路的偏振控制器，采用最大和最小值搜索法测量介质的PDL。
图5A、5B和5C展示了一个使用图4的装置测量PDL的例子，采用的是反馈控制搜索最大最小值方法。
图6A6B为用于拉曼放大器泵浦光的两种典型的消偏方式。
图7展示了本发明描述的一个装置，此装置使用一个带反馈电路的偏振控制器，采用最大和最小值搜索法测量光束的偏振度DOP。
图8A、8B是图7中设备的两种典型应用。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细说明上述内容和其他控制方法。
偏振相关损耗(PDL)是光在介质(一个器件或一个材料)中传输后，因其偏振态与进入光介质中以前的偏振态SOP(初始状态)相比发生了变化，从而引起的整体插入损耗。因此，PDL可以被表示为：
PDL＝10 log10(Pmax/Pmin)
这里Pmax和Pmin表示在输入光所有可能出现的偏振状态下，器件或介质中光传输功率的最大和最小值。
图1阐明一个典型设备，用于测量光介质或被测器件中PDL。通过改变输入光的偏振态来产生所有可能的偏振态；通过测量最大透过光功率和最小透过光功率。得到Pmax和Pmin，PDL就可以通过上述公式计算出。
(1)表一列出了一些光纤光学材料的PDL值
在图1中列出了不同技术的PDL测试方法：例如：一个光扰偏器放置在被测样品前，可以产生各种各样的偏振态。一个光探测器用来接收和测量透过光功率。这种过程通常会很慢，因为扰偏仪需要通过调整不同的参数以产生全部可能的偏振态，从而测量时间越长精确度越高。大多数扰偏仪不保证能均匀覆盖整个邦加球，有某些区域会没有被覆盖到，这使得最大和最小的透过光功率的值变得不确定。尤其是用扰偏方法测量高PDL的器件或者介质时结果很不准确。
图2所示利用扰偏方法对两个PDL样品的100次测量结果。PDL值每次测量都不同。两个样品的最小PDL值与平均PDL平均值的差分别高达6.6％和4.4％。这样的误差在某些特定的场合是不能被接受的。
表1 列出了一些光纤光学系统的PDL值
 
系统 PDL(dB)
单模光纤(1.0m) <0.02
 
(10Km) <0.05
光连接器(直)(角) 0.005～0.020.02～0.06
50/50耦合器(单波长)(1300nm/1500nm) 0.1～0.20.15～0.3
90/10耦合器(90％)(10％) 0.020.1
光隔离器 0.05～0.3
三口环形器 0.1～0.2
DWDM复用器 0.05～0.1
另外一种用来测试器件或介质的偏振相关损耗的方法是Muller矩阵法，它是通过将输入的偏振态转变成4种特定的偏振态，来形成Muller矩阵的元素，这4个偏振态分别为三个线偏振态(0、45、90度)和一个圆偏振态。偏振相关损耗可以由Muller矩阵元素计算得出。要计算Muller矩阵的元素，光功率首先要在没有介质或器件的情况下测试，得到一个参考功率值。然后，偏振变成4个选定的偏振态，测量4种选定的偏振态时光在介质或器件中的透过功率。基于以上测试，4个Muller矩阵的元素就可以计算出来了，从而得到PDL值。
上述的Muller矩阵测试偏振相关损耗的方法速度慢，每种功率的测试可能要用几秒钟的时间。Muller矩阵的元素随光的波长而改变，因此必须进行波长校准。这样Muller矩阵方法就不够准确。图3是一个用Muller矩阵方法测试波长范围为从1520纳米到1620纳米的光的偏振相关损耗的例子。所测得的偏振相关损耗随波长有大约35mdB的变化。在某些应用中，这种不确定的测试值是无法接受的。
本发明的偏振相关损耗测试技术，正是建立在以上内容的认知的基础上，克服前面所述的使用扰偏和Muller矩阵的技术的局限性。与以上技术不同的是，在输入到被测的介质或者器件的偏振态控制方面，与完全独立于被探测器接收到的光偏振控制技术不同，本技术是根据光探测器接收到的通过器件或介质传输的光功率调整输入的偏振态。使用反馈控制来调节相关的SOP(偏振态)，搜索通过被测光媒介(一种材料或一个器件)的最大和最小透射光功率。这种反馈控制搜索方法是系统化的、具有确定性的，消除了扰偏方法中的不确定性，取消了Muller矩阵方法中的波长标定。本文阐述的方法还能在提供高速测量的同时保证高精确度。
图4所示系统400用于测量光介质或器件420的PDL(偏振相关损耗)。用样品夹具将被测介质或器件420夹紧并放置在系统400的光路上。用一个光源401，如激光(二极管激光等)，产生一个探测光束402。用带有多个可调节偏振单元410的光偏振控制器来控制探测光束402的偏振特性，产生一个新的探测光束412，使之到达并通过介质或器件420而传播。根据测量通过介质或器件420的光功率来调节偏振控制器410中的可调节偏振元件，产生所希望的SOP。用光探测器430，诸如光电二极管，接收通过介质或器件420的光，并输出所测光功率的结果。探测器电路440用来优化并处理探测器430的输出，并产生一个反馈信号442。带有微处理器或数字控制电路的反馈控制器450用来接收反馈信号442，并根据测得的代表前面的SOP的透过光功率值调整当前SOP，从而找到Pmax和Pmin。本例中，系统的反馈控制包含440、442和450等单元。
在方法的实现中，反馈控制器450是可编程的，它根据光探测器430接收到的光功率来控制偏振控制器410，实现搜索的目的。例如，可以使用最大/最小的搜索算法来控制搜索过程。首先，设置偏振控制器410，使之在探测光束412中产生一个预定的初始SOP，测量透过光功率；然后，控制偏振控制器410来改变SOP，使之沿着邦加球上的路径到达一个新的SOP，测量新的SOP对应的透过光功率，该值要么减小，要么增大。作为一个特定的例子，假定新的SOP对应的光功率值减小。调节偏振控制器410，使SOP沿着邦加球上的路径改变，直到测得的光功率不再减小并开始增加。这一步可以找到第一个最小透过光功率；然后，调节偏振控制器410使SOP继续沿着同一路径改变，找到第一个最大透射光功率对应的SOP。继续这一搜索过程，把最大透过光功率作为Pmax，最小透过光功率作为Pmin。可通过减少搜索步骤和修正或改变搜索路径等方法改善搜索Pmax和Pmin的过程。
偏振控制器410可包含多个改变光偏振特性的可调节偏振元件。调节偏振元件的方法之一就是反复调节一个元件的同时，固定其它元件，用迭代的方法搜索局部最大最小值，直到找到全局最大最小值。比如，一个偏振控制器410含有3个可调节偏振元件A，B，C。首先，将A，B，C设定到某一初始值并开始搜索，调节元件A，固定元件B和C。假设沿着邦加球上的某一路径调节元件A，使光探测器430测得的透过光功率增加。一直调节元件A，当探测器430测得的透过光功率开始减小时，停止调节元件A。这样，找到了一个局部最大值。接着，固定元件A和C，调节元件B，改变邦加球上光的偏振态，在探测器430上找到最大值。再接着，固定元件A和B，调节元件C，找到探测器430上的最大值。然后重复上述过程，直到探测器430上最新的最大值不再增加为止。这时，就找到了整体最大值。使用类似的搜索过程还可搜索探测器430上的最小值。
图5A，5B和5C所示为使用图4所示系统根据使用反馈控制的最大和最小搜索方法，检测不同的样品材料的PDL的例子。图5A和5B所示分别为一个低PDL样品和一个高PDL样品的PDL值的测量结果。以本发明的技术实现的PDL测量的精度约为0.005dB，相比扰偏法和Muller矩阵的方法，在精度上有重大提高。图5C所示为在1520nm-1620nm波长范围内使用本文阐述的技术测量PDL的重复性。
上述最大/最小搜索技术还可用来检测光束的偏振度(DOP)。偏振度(DOP)是光源特性的一个重要参数。DOP与光器件的特性测量、光传感系统的灵敏度以及光通讯系统的光信号质量直接相关。所以，在各种应用中，精确快速的DOP特性检测非常重要。
在光学中，DOP描述的是在总的光强中有多少光是偏振光，并被定义为偏振光光强除以总光强(偏振光和非偏振光的光强的总和)：
DOP＝偏振光强度/总光强＝偏振光强度/(偏振光强度+非偏振强度)   (1)
对于完全偏振光，DOP值为1。对于完全非偏振光，DOP值为0。不同光源的DOP值在0到1之间。高DOP值的光源包括DFB激光和外腔型激光。这些激光光源在光通信系统中可在光发射机中结合使用，也可用作干涉仪或其它仪器的光源。另一方面，自发放大辐射(ASE)光源，发光二极管(LED)，和超辐射发光二极管(SLED)都是低DOP光源。这些低DOP光源的重要应用是在传感系统中实现最小化的偏振相关性。例如，SLED和ASE光源可用在光纤陀螺中，光纤陀螺是测量物体旋转速率和角度的传感器。低DOP光源在光学元件的精确特性描述上也有重要应用，用来消除测量系统的PDL影响，包括光探测器的偏振灵敏度。所以，对于光学元件的制造商和使用者来说，描述这些光源的DOP的精确特性是极为重要的。
光放大器在光学传感和通讯系统中是个很关键的器件，对于光放大器而言，一个重要参数是光偏振灵敏度；很不幸，现有的掺铒光纤放大器和拉曼放大器都有很强的偏振相关增益(PDG)。尤其当对器件没有很好的控制时，拉曼放大器中的PDG效应会远远超过掺饵光纤放大器中的PDG效应。
拉曼放大器是基于拉曼散射的原理，它是由泵浦激光在光纤中激发光学声子的一种效应，一个弱的光学信号会被受激放大的声子把能量放大，这个过程叫做受激拉曼散射。PDG对于拉曼放大器来说是比较严重的，因为在受激拉曼散射过程中，入射的光子只有在泵浦光子偏振方向相同的条件下才能激发声子。从而拉曼增益才能得到最强，相反，如果他们的偏振方向相互正交则拉曼增益可被忽略不计。
一个在拉曼放大器实现最小化PDG或偏振低灵敏度的有效方法是，利用消偏激光光源进行泵浦，消偏器是用来将偏振的泵浦激光转换成消偏光源，使其DOP接近于0如图6B所示，经过消偏的光源可用于泵浦拉曼放大器，这样的消偏器可以用双折射晶体、保偏光纤或其他方法来制造。
另外一种方法如图6A所示，使用偏振合束器来合并两个频率相同或接近但偏振正交的光源，来得到一个非偏振光，由于两束泵浦激光的DOP会直接影响到拉曼放大器的偏振灵敏度，对拉曼放大器制造厂商而言，精确测量DOP值是尤其重要的，例如合并泵浦光源的DOP与两束正交的激光的功率平衡有很直接的关系，采用一个快速低价的DOP测量仪对于厂商在生产过程中的实时调节是所必需的。
DOP可以用传统的偏振分析仪通过测量4个STOKES参量来得到，偏振分析仪对于低DOP光源的测量是很不准确的，而且价格比较昂贵，同时偏振分析仪有很强的波长相关性，存在很复杂的定标要求，对于使用者来说，这是很不方便的。
另一个常用的DOP测量方法是扰偏法，在偏振片和光学头的前面加一扰偏器来产生不同的偏振态。在理想的情况下，信号的偏振部分将平行或者垂直于起偏器的透光轴。当二者平行时，所有的偏振光都能通过，光学探测器测得最大光功率。当二者垂直时，如果偏振片的消光比非常高，则偏振光被起偏器遮挡而无法通过，光学探测器测得的光功率最小。(Pmax-Pmin)的差值等于公式(1)中的Ppolarized。另一方面，非偏振光则不会受到扰偏的影响。非偏振光在总探测光的占有量是一定的，但是通过起偏器后将会减半。由于在Pmin时偏振光的占有量为零。公式(1)中的偏振度可以转化为：
DOP＝(Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)       (2)
因此，当扰动输入光的偏振态时光学探测器将测得最大和最小光功率的值。经过该测试后，信号的偏振度就可以确定了。然而，为了使测试方法切实可靠，扰偏器必须在短时间内非常快地转过整个邦加球。而且，扰偏器自身的激活损耗(扰偏中最大的插入损耗变化量)必须是可以忽略不计的。另外，测试用的电子仪器必须足够地快和精确到能够如实探测到最大和最小功率的值。
然而，无论扰偏器的速度如何快、均匀性如何高，它们都很难在有限的时间内完全覆盖整个邦加球。邦加球上没有覆盖的部分会造成偏振度的测试不够可靠。测试时间越短，不可靠性就越严重。这种不准确现象在测试高偏振度的光时尤其严重。然而，对于低偏振度的光来讲，由于对于球体的覆盖面要求并不很严格，所以这种方法比偏振分析仪要准确且速度快。另一方面，与偏振分析仪测试方法相比，扰偏法具有波长范围大、不用校准、可测量高功率的光、操作简单和成本低等优点。
图7是根据光学探测器上反馈和最大/最小值搜索方法制做的一台偏振度测试仪700。用来测试一束例如激光二极管401发出的光的偏振度。将该输入光由偏振控制器401对其偏振态进行控制后输出。经偏振控制器输出的光接上一个光学起偏器710，然后用一个光学探测器430来接收起偏器710输出的光。反馈电路用来控制偏振控制器410，并进行调节使探测器430探测到最大和最小功率的光。
在装置700中，为了避免在扰偏方法中碰巧遇到正交偏振态，最大/最小的搜索方法只要控制450并保证仪器明确地找到公式(2)中测量DOP所用的Pmax和Pmin。因为在邦加球上只要求有两个点并且很容易且准确地被找到，测试速度和精度根本上是由低和高DOP的光源来决定的。因此，这种测试方法在操作时可以克服偏振分析仪方法(低DOP时精度低)和扰偏法(高DOP时精度低)的缺点。
在一定程度上，最大/最小搜索方法本质上类似于闭路反馈的扰偏法。这种方法充分克服了扰偏法的缺点，而又吸纳了其所有的优点，包括：波长范围大、不用校准零点、容易操作、结构简单和低成本。另外，这种搜索方法实现了高速测试，例如，在某些测试中测量时间可以小于0.2秒。
不同光源的光功率是有很大范围的，变化范围可以从LEDs的毫瓦到泵浦激光器的瓦量级。一般典型的DOP测试的动态范围为30dB。用户可指定他们想要的功率范围，例如从-30dBm到0dBm，或者从-10dBm到20dBm。对于大功率的光源，例如，功率可达500mW的Raman拉曼泵浦激光器，需要有固定衰减倍数的衰减器。为了保证DOP测量精度，衰减器必须是低偏振相关损耗的，因为偏振相关损耗会再次对光源起偏。作为一个好的估算，当测试非偏振光时由偏振相关损耗引起的DOP误差为：
DOP(％)＝12·PDL(dB)            (3)
例如，对于一个0.1dB偏振相关损耗的衰减器来说，它导致的DOP误差是1.2％。
除了测量偏振度的值之外，一个具有准确、快速的偏振度测量仪要对于生产商来说是非常重要的。比如说，在调整如图6B所示的两个泵浦激光器的光功率平衡中，通过实时监控偏振度，可以得到极低偏振度的拉曼泵浦。偏振分析仪对生产线的应用是非常昂贵的，而且对于缺少经验的生产工人来说是很复杂的，而且对于这样的应用其测量结果是不准确的。相反，基于当前最大和最小值搜索法技术所发明的偏振度测量仪，具有低成本、易操作、高精度特点，可被广泛应用。
一个高速偏振度测量仪也可用在光网络中，检测偏振模色散或光信号的信噪比。图8A图示了一个例子，利用一个1×N的开关，把偏振度测量仪与光纤网络的波分复用N通道输出相连，依次测量波分复用各个通道的偏振度。由于在光网络中的偏振模色散会降低其信号的偏振度，监视偏振度可以直接展示光信号的偏振模色散的变化。如图所示，在图8A中的偏振度测量仪700就是在图7中所示的偏振度测量仪700。然而，一个不同于图7中的偏振度测量仪700也可以在此使用。
另一方面，在没有PMD影响时，光学信噪比(OSNR)可以利用下面的公式通过测量DOP值而获得：
OSNR＝10log[(Pmax-Pmin)/(2Pmin)]＝10log[DOP/(1-DOP)]       (4)
在这里假定信号是完全偏振的，而噪声是完全非偏振的。
准确的DOP测量仪还可以测出光放大器的噪声系数。图8B展示了一个测量光放大器830的噪声系数的例子。激光器810用来提供测量用的光束，光学滤波器820放在DOP测量仪700之后，用于选择噪声系数的测量带宽。信号源(例如：激光器810)的光学信噪比(OSNR)可以先测量出来，用光纤跳线850来代替光放大器830。利用公式(4)，得到测量结果OSNRo通常作为参考光学信噪比(OSNR)。透过光学滤波器820的光作为参考光束，它的光学信噪比(OSNR)为OSNRo。两个光学连接器841和842用来连接光纤跳线850或光放大器830。下一步，将放大器830接到光路中---在激光器810与滤波器820之间，测量出经过放大器830后光信号的光学信噪比(OSNR)，测量出OSNRamplifier。放大器830的噪声系数即为这两个光学信噪比(OSNR)的差----(OSNRamplifier-OSNRo)，用dB表示。光学滤波器830是可以被选择用来改变测量带宽的。实际中，噪声系数可以用一个0.1-nm带宽来表示，这样滤波器的带宽和形状的影响，都要在计算最终光学信噪比(OSNR)时考虑进去。
激光器810一般是有一个固定的波长输出，相应的滤波器820的通带中心值应为该波长值。如图8B所示，激光器810与滤波器820都是可调谐的。这样，激光器810与滤波器820可同步调节以此测量出不同波长下的噪声系数，如放大器830在不同WDM通道的噪声系数。在个人电脑(“PC”)或数字电路处理器860的帮助下，光放大器的噪声系数的波长及功率相关性就可以被确定。图8B中提到的DOP测量仪可以是图7中的DOP测量仪700或是其他的DOP测量仪。
DOP测量仪对于精确描述通讯、制造业、测试与传感应用中所使用的光源的DOP值是非常重要的工具。根据最大值与最小值搜索法所发明的DOP测量仪具有很多优点，诸如低成本，易操作，高速，波长敏感度低和无需校准。此DOP测量仪可以用来实现低成本，简便、高速下对高DOP或低DOP值的精确测量。
在上述描述的装置以及它们的变化或修改中，偏振控制器410可以有不同的结构，Yao于2003年6月10号发表的美国专利(专利号6,576,866)所描述的多个可调偏振控制单元的控制器可用来实现偏振控制器410的功能。美国专利(专利号6,576,866)的全部部分能作为该应用发明的一部分。
例如，偏振控制器可以包括多个可调控偏振单元，例如，三个级联的可旋转波片，他们的相位延迟值分别为90度，180度和90度，这就形成了一个偏振控制器。一种实现方法就是在两个四分之一波片(QWP)之间加入一个半波片(HWP)，就形成自由空间的偏振控制器。在另外一个实现方法中，三个或更多的光纤卷被用来产生固定的延迟值，分别为90度，180度和90度。
光纤卷中由于光纤弯曲产生应力，从而产生双折射。光纤卷的圈数(光传播的长度)和直径(弯曲度)可以根据要产生的延迟量而确定。光纤卷通过转动，来改变它们相对的方位，从而调节输出的偏振。另外一种选择，利用三个电控的电光材料来产生固定的延迟值，分别为90度，180度和90度，电光材料可以采用LiNbO3晶体，每个电光偏振单元由两个电压控制，利用电光材料的特性，实现光偏振轴旋转。
另一个实现方法，Babinet-Soleil补偿器被用来实现偏振控制器的偏振单元功能，实现延迟和方位角的调节，两个可移动的双折射锲子，把他们的直角面相对，通过移动两个锲子的相对位置来改变通过锲子的光程长度和其引起的系统延迟。同时，这两个锲子也通过一个旋转装置使其以输入光束为轴一起旋转，以提供可调的方位。
基于Babinet-Soleil补偿器结构的光纤偏振控制器可以利用可旋转的光纤挤压器来实现。光纤挤压器通过旋转使得方向可调。挤压使得光纤内部产生双折射以控制光的偏振态。像压电陶瓷传感器之类的压力传感器可以来实现挤压器中的可变压力，以此在光纤里产生可变的双折射。
在偏振控制器的其他实现中，可以用4个或更多的可调偏振单元来实现，一般这些可调偏振单元具有相对固定的偏振方位角，而双折射可以改变。两个相邻偏振单元的偏振态的相对夹角为45°，利用光电材料或液晶实现。在全光纤实现中，一根光纤被四个光纤挤压器挤压，挤压方向相互成固定的0°、45°、0°和45°角，需要调节每个挤压器上的压力以改变因压力而产生的延迟，全光纤的偏振控制器相比其他控制器而言可以减少光插入损耗，并使得其能在不同波长下工作。
对于多个可调偏振单元的偏振控制器使用一个控制装置，实现两个控制(一个是前馈控制，一个是反馈控制)。具体上，前馈控制是测量输入偏振态，并调节多个偏振控制单元以对希望输出的偏振态预先确定设置。反馈控制是根据测得的输出偏振态，通过前置反馈设置调节多个偏振控制单元，在初始设置值附近调整偏振态，以消除输出偏振态和希望获得的输出偏振态之间的差异。另一个具体实现是，前馈控制至少控制2个偏振单元，而反馈控制至少控制两个没有被前馈控制控制的偏振单元。这样，前馈控制本质上是根据输入信号的响应对部分或全部偏振单元进行快速但是粗略的控制，反馈控制本质上对部分或全部偏振单元进行精细控制以减少输出偏振态和希望获得的输出偏振态之间的差异。参看美国专利No.6,576,866.其中只有一些例子和实现被描述。其他的一些实现、变化、修改和提高是可能的。

Claims (20)

1.一种设备，其特征在于，包括：
偏振控制模块，光从偏振控制模块通向光介质，偏振控制模块根据控制信号控制其接收到的光的偏振态；
光探测器，接收通过光介质传输的光并产生一个探测输出；
反馈单元，反馈单元获取探测器输出，并根据探测器的输出产生控制信号控制偏振控制模块以调节光的偏振，使得光探测器探测到透过的最大光信号和最小光信号。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述反馈单元包括将探测器输出转化为反馈信号的电路以及处理反馈信号和产生控制信号的处理器。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，偏振控制模块包括多个可调偏振单元，反馈单元进行如下控制：在某一时刻调节一个可调偏振单元而保持其他可调偏振单元不变，依次调节每个可调偏振单元，搜索到在光探测器中的最大光信号和最小光信号。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元由电光元件构成。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元由光纤和多个可调光纤挤压器构成。
6.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元由可旋转的波片构成。
7.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元由可旋转的光纤卷构成。
8.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述偏振控制模块可以实现：1)前馈控制器，偏振控制模块根据输入的偏振改变可调偏振单元产生希望获得的输出偏振；
2)反馈控制器，根据输出的偏振控制可调偏振单元以减少输出偏振和希望获取的输出偏振之间的差异。
9.一种设备，其特征在于，包括：
一个偏振控制模块，根据控制信号控制其输入光的偏振；
一个起偏器用于接收从偏振控制模块输出的光信号；
一个光探测器用于接收从起偏器透过的光信号；
一个反馈单元接收探测器的输出，并根据探测器的输出，产生控制信号以控制偏振控制模块调整光偏振，使得通过光探测器测量到最大光信号和最小光信号。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述的反馈单元中，包含一个将探测器输出转换为反馈信号的电子电路，和一个处理反馈信号、产生控制信号的处理器。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述的偏振控制模块，包含多个可调偏振单元，一个被设置成调整可调偏振单元的反馈单元，在保持其他可调偏振单元不变的情况下，依次调整可调偏振单元通过光探测器寻找最大光信号和最小光信号。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述的可调偏振单元由电光元件构成。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元由光纤和多个可调光纤挤压器构成。
14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元由可旋转的波片构成。
15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元由可旋转的光纤卷构成。
16.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述偏振控制模块进一步包括：1)一个前馈控制器，根据输入到偏振控制模块的偏振改变可调偏振单元产生希望获得的输出偏振；
2)一个反馈控制器，根据输出的偏振控制可调偏振单元以减少输出偏振和希望获取的输出偏振之间的偏离度。
17.如权利要求9所述的设备，其特征在于，包含：一个波分复用器分离多个波分复用通道；一个光开关将每个分离的波分复用通道依次输入到偏振控制模块。
18.一个方法，其特征在于，包括以下步骤：将波分复用通道分离成隔离的信号；引导分离的波分复用通道依次的进入包含偏振控制模块、光探测器和反馈单元的光偏振度检测装置；并通过这个装置测量每个分离的波分复用通道的光偏振度；所述偏振控制模块根据控制信号控制其输入光的偏振；所述光探测器用于接收光信号；所述反馈单元接收光探测器的输出，并根据探测器的输出，产生控制信号以控制偏振控制模块调整光偏振，使得通过光探测器测量到最大光信号和最小光信号。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述光偏振度检测装置通过测量最大光信号和最小光信号计算偏振度，该装置还包含一个起偏器用于接收从偏振控制模块输出的光信号。
20.一个方法，其特征在于，包括：
引导光从光源通过光滤波器提供一个参考光束；
使用包含偏振控制模块、光探测器和反馈单元的光偏振度检测装置测量通过光滤波器的参考光束的偏振度；
用该偏振度计算得到参考光束的信噪比；
引导光从光源首先通过光放大器再进入光滤波器；
使用包含偏振控制模块、光探测器和反馈单元的光偏振度检测装置测量此时通过光滤波器的光的偏振度；
用第二次的偏振度计算出此时光信号的信噪比；
用参考光束和第二个光信噪比计算得到光放大器的噪声系数。
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