CN101706615A - 基于电光晶体的快速偏振控制方法 - Google Patents
基于电光晶体的快速偏振控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101706615A CN101706615A CN200910154357A CN200910154357A CN101706615A CN 101706615 A CN101706615 A CN 101706615A CN 200910154357 A CN200910154357 A CN 200910154357A CN 200910154357 A CN200910154357 A CN 200910154357A CN 101706615 A CN101706615 A CN 101706615A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polarization
- electro
- module
- optic crystal
- polarization control
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本发明公开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，DSP处理模块，和电压放大模块构成的反馈控制电路；其中偏振控制模块由电光晶体阵列，保偏分束器和偏振探测器三个部分组成。被控光路输入到偏振控制模块，经过电光晶体阵列后，被保偏分束器分束，其中95％的光输出，另外的5％的光输到偏振探测器，经检测后输出与偏振态相关的四路模拟电压由DSP处理模块采样并进行运算，DSP处理模块输出四路用于控制电光晶体阵列的模拟电压，经电压放大模块放大后加载到偏振控制模块中的电光晶体阵列上，改变受控光路的偏振态，实现偏振控制。采用本发明偏振控制方法，其反馈控制速度和精度优于传统的控制方法。
Description
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。
所述的保偏分束器用来从正常光路中耦合部分光作为探测反馈使用，本发明中保偏分束器的耦合比例为95∶5，即5％的光能被耦合用作探测和反馈，其余95％正常输出。
所述的DSP处理器模块(2)包含TMS320F2812主控芯片和外设的四路模拟电压输出两部分。
所述的偏振探测器采用美国通用光电公司的POD-1型偏振探测器，可以探测输入光的偏振态，并转换为四路电压输出，针对不同的波长的输入光，乘以对应的转换矩阵之后，可以得到输入光的斯托克斯矢量[S0，S1，S2，S3]。四个参量之间存在如下关系：
其中，S1、S2、S3分别对应邦加球上X、Y、Z轴的坐标值。
所述的电光晶体阵列的四块主轴角度依次为0°，45°，0°，45°的延迟波片由透明铁电陶瓷材料制备而成，透明铁电陶瓷材料具有克尔效应，其相移遵循式δ＝π·tn3RE2/λ。式中R是电光系数，n是材料固有的光折射率，λ是真空中光的波长，t是光在材料中经过的路程，E是电场强度。
透明铁电陶瓷材料的电光效应具有亚微秒的响应速度.通过调节透明铁电陶瓷材料的施加电压，引入额外的偏振延迟，补偿原偏振态，达到控制偏振态到指定的输出状态的作用.
图2表示在光链路中，偏振态在邦加球上的变化轨迹，图中圆点A1为初始状态，箭头所指点A2为期望的目标输出状态，由于电光晶体阵列波片主轴之间互成45°角，在邦加球上表现为互成90°的两轴，即X轴和Y轴。通过改变电光晶体波片上的电压，即可以使得邦加球上代表当前偏振态的点沿以X轴或Y轴为轴心的圆弧上转动。首先调整电光晶体阵列中第一块0°延迟波片上的电压，使输出偏振态绕X轴旋转，旋转相位差为δx，这时再调整第一块45°延迟波片上的电压，使输出偏振态绕Y轴旋转，旋转相位差为δy，到达目标输出点A2。第二块0°和第二块45°的延迟波片作为无端复位的辅助波片使用。
以图3所示的偏振控制过程仿真示意图及图4的DSP处理模块控制算法流程进一步说明本发明方法。
邦加球赤道面上两轴分别为X轴和Y轴，设代表初始偏振态的点为C。控制算法设定初始步长step，电光晶体阵列四块主轴角度依次为0°，45°，0°，45°的延迟波片的起始电压V0，V1，V2，V3，设定循环计数器值为0，目标输出偏振态P0，读取当前偏振态Pn。
如果Pn已经在目标点P0附近，即|Pn-P0|＜step，则调整步长step为原步长一半，进入下一级搜索。否则给V0一个增量，让输出偏振态绕X轴转动，这时再检测当前偏振态Pn+1，如果新的偏振态距离目标点P0更近，即|Pn+1-P0|＜|Pn-P0|，则将V0保存，进入下一次微扰增量。否则将给V0反向的两倍的增量，再检测当前输出偏振态Pn+2是否距离目标点P0更近，如果是则保存当前V0，否则退回原来的输出电压。表明在当前的步长情况下，已经达到最接近目标的位置，可以进入下一级的搜索。
此例在经历5轮这样的搜索之后，偏振态从C点开始变化，到达点T，图中“*”点为控制过程中的中间路径。由于是绕X轴调整，可以认为当前输出点已经在Y坐标上最接近目标输出点P0。此时清空循环计数器，对V1进行同样的调整，使之在X坐标上达到最接近目标输出点，即在图3中到达目标输出点P0。这样就可以实现从任意输入状态调整到任意输出偏振态。而V2和V3对应的两块延迟波片为辅助波片，仅在V0和V1输出达到边界值时，作为无端复位的辅助波片使用。
采用本发明的偏振控制方法，对于被控光路输入有大幅度的偏振变化，平均搜索时间小于1ms。对于被控光路偏振态只是微幅变化，则平均搜索时间在亚微秒量级。完全符合光通信快速稳定的保持光纤链路偏振状态的要求。
Claims (3)
1.基于电光晶体的快速偏振控制方法，其特征在于：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。
2.根据权利要求1所述的基于电光晶体的快速偏振控制方法，其特征在于：所述的电光晶体阵列(a)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。
3.根据权利要求1所述的基于电光晶体的快速偏振控制方法，其特征在于：所述的DSP处理器模块(2)包含TMS320F2812主控芯片和外设的四路模拟电压输出两部分。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910154357A CN101706615A (zh) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 基于电光晶体的快速偏振控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910154357A CN101706615A (zh) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 基于电光晶体的快速偏振控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101706615A true CN101706615A (zh) | 2010-05-12 |
Family
ID=42376852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910154357A Pending CN101706615A (zh) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | 基于电光晶体的快速偏振控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101706615A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102571197A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-11 | 东南大学 | 基于组合波片偏振调节的快速偏振控制方法 |
| CN103309058A (zh) * | 2013-06-03 | 2013-09-18 | 武汉理工光科股份有限公司 | 压电陶瓷型可调谐波长滤波器非线性修正方法及系统 |
| CN106785868A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第三十四研究所 | 一种激光偏振态控制稳定装置和控制稳定方法 |
| CN109975998A (zh) * | 2019-02-02 | 2019-07-05 | 中国科学院国家授时中心 | 电光偏振调制系统及电光偏振调制方法 |
| CN111694227A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-22 | 长沙麓邦光电科技有限公司 | 光控系统及方法 |
| CN117031794A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 华中科技大学 | 一种动态信道均衡滤波器及光纤通信系统 |
-
2009
- 2009-11-30 CN CN200910154357A patent/CN101706615A/zh active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102571197A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-07-11 | 东南大学 | 基于组合波片偏振调节的快速偏振控制方法 |
| CN102571197B (zh) * | 2011-12-29 | 2014-10-08 | 东南大学 | 基于组合波片偏振调节的快速偏振控制方法 |
| CN103309058A (zh) * | 2013-06-03 | 2013-09-18 | 武汉理工光科股份有限公司 | 压电陶瓷型可调谐波长滤波器非线性修正方法及系统 |
| CN103309058B (zh) * | 2013-06-03 | 2015-07-15 | 武汉理工光科股份有限公司 | 压电陶瓷型可调谐波长滤波器非线性修正方法及系统 |
| CN106785868A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-05-31 | 中国电子科技集团公司第三十四研究所 | 一种激光偏振态控制稳定装置和控制稳定方法 |
| CN106785868B (zh) * | 2016-12-30 | 2023-06-16 | 中国电子科技集团公司第三十四研究所 | 一种激光偏振态控制稳定装置和控制稳定方法 |
| CN109975998A (zh) * | 2019-02-02 | 2019-07-05 | 中国科学院国家授时中心 | 电光偏振调制系统及电光偏振调制方法 |
| CN109975998B (zh) * | 2019-02-02 | 2023-03-31 | 中国科学院国家授时中心 | 电光偏振调制系统及电光偏振调制方法 |
| CN111694227A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-22 | 长沙麓邦光电科技有限公司 | 光控系统及方法 |
| CN117031794A (zh) * | 2023-10-09 | 2023-11-10 | 华中科技大学 | 一种动态信道均衡滤波器及光纤通信系统 |
| CN117031794B (zh) * | 2023-10-09 | 2023-12-26 | 华中科技大学 | 一种动态信道均衡滤波器及光纤通信系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101706615A (zh) | 基于电光晶体的快速偏振控制方法 | |
| CN102141692B (zh) | 一种激光腔外功率稳定装置和锁定方法 | |
| CN104836569B (zh) | 电光强度调制器自动偏置控制装置及其自动偏置控制方法 | |
| CN1299472A (zh) | 高速电光调制器 | |
| CN105977780B (zh) | 一种用于空间线偏光双向收发的阵列式全光纤自适应耦合控制系统 | |
| CN102928680B (zh) | 一种基于偏振补偿的电场测量系统 | |
| CN107037597B (zh) | 一种基于相位控制和偏振控制的混合相干偏振合成方法 | |
| CN112615251A (zh) | 一种用于原子陀螺仪的激光频率和功率的双重稳定方法及装置 | |
| CN104020334A (zh) | 一种电光相位调制器半波电压测量系统及测量方法 | |
| CN102520557A (zh) | 高效空间光-光纤动态耦合方法 | |
| CN205157881U (zh) | 一种基于电光-机械复合偏转的激光振镜 | |
| CN101825775B (zh) | 一种兼有衰减调节功能的微型光纤可调延迟线 | |
| CN103645564B (zh) | 用于光学图像处理的二维全光负反馈系统 | |
| Higuma et al. | A bias condition monitor technique for the nested Mach-Zehnder modulator | |
| CN107800492A (zh) | 一种自动测试硅光相干接收机偏振消光比的装置及方法 | |
| CN114077071B (zh) | 用于铌酸锂薄膜电光调制器偏置电压控制的监测装置 | |
| CN202748569U (zh) | 基于相干偏振合成的全电光开关 | |
| CN101581836B (zh) | 隔离度和中心波长高速可调的光梳状滤波器 | |
| CN105259653A (zh) | 一种基于机械-电光复合偏转的激光振镜及其偏转方法 | |
| CN205157882U (zh) | 一种基于机械-电光复合偏转的激光振镜 | |
| CN105322426A (zh) | 用于布里渊传感的脉冲光源发生装置 | |
| CN110286541A (zh) | 一种基于液晶的光束偏转系统控制方法 | |
| CN112650124A (zh) | 一种实现不同类型集成光子系统闭环控制的系统 | |
| CN116500814B (zh) | 基于全光线性化的高线性硅基薄膜铌酸锂调制芯片及方法 | |
| US20240079849A1 (en) | Semiconductor optical amplifier light combiner |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100512 |