CN101908932A - 偏振模色散的补偿方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种偏振模色散的补偿方法及装置。该方法主要包括：提取光信号的SOP(偏振态)和PMD(偏振模色散)值，根据所述SOP产生SOP控制信号，通过所述SOP控制信号对所述光信号的SOP进行调节；根据所述PMD值产生PMD控制信号，通过所述PMD控制信号对进行了SOP调节的光信号的PMD进行补偿。利用本发明实施例，能够自适应跟踪SOP的高速变化，避免了由于PMD补偿单元无法跟踪SOP的变化，导致PMD补偿效果不佳的情况，提升了PMD补偿单元的补偿性能，可以实现高速的PMD补偿。

Description

偏振模色散的补偿方法及装置

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种偏振模色散(PMD，Polarization mode dispersion)的补偿方法及装置。

背景技术

PMD起源于光纤制造过程中产生的折射率分布的各向异性，光缆铺设过程中引起的偏振模式耦合效应；以及其它光通信器件自身引入的双折射。PMD使得光纤中的两个偏振模式之间产生群时延差和能量耦合，导致输出信号脉冲发生展宽和变形。为了克服PMD的影响，需要对PMD进行补偿。

PMD的光域补偿是在光纤传输链路中插入光学器件来控制光的偏振态和调整延时，从而实现PMD的补偿。这类补偿方法具有补偿PMD范围大，不受系统传输速率限制的优点。

现有技术中的一种PMD的补偿装置OPMDC(Optical PMDCompensator，光域PMD补偿器)的结构如图1所示，具体处理过程包括：

在这种补偿技术中，PMD补偿单元可以为PC(Polarization Controller，偏振控制器)，PMD监测单元监测光传输链路的PMD，并反馈给控制和算法单元。控制和算法单元根据PMD监测单元反馈的PMD，生成相应的控制电信号，将该控制电信号传输给PMD补偿单元。PMD补偿单元利用接收到的上述控制电信号，对接收到的输入光信号进行PMD补偿。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有OPMDC由于硬件响应速度和控制算法复杂受限，难以实现高速的PMD补偿。当光纤链路中输入光信号的SOP高速变化时，PMD补偿单元无法及时响应SOP的变化，导致PMD补偿单元的PMD补偿效果不佳。

发明内容

本发明的实施例提供了一种PMD的补偿方法及装置，以实现PMD补偿单元能够跟踪SOP的变化，提升了PMD补偿单元的补偿性能。

一种偏振模色散的补偿装置，包括：偏振态适应单元，偏振监测单元、控制和算法单元和PMD补偿单元，其中，

偏振监测单元，用于提取光信号的偏振态SOP和提取偏振模色散PMD值，将提取的所述SOP和PMD值传输给控制和算法单元；

控制和算法单元，用于根据偏振监测单元传输过来的SOP，产生SOP控制信号，根据偏振监测单元传输过来的PMD值，产生PMD控制信号，将所述SOP控制信号传输给偏振态适应单元，将所述PMD控制信号传输给PMD补偿单元；

偏振态适应单元，用于根据控制和算法单元传输过来的SOP控制信号，将所述光信号的SOP的变化速率调节为低于设定的数值，将SOP调节后的光信号传输给PMD补偿单元；

PMD补偿单元，用于根据控制和算法单元传输过来的PMD控制信号，对所述偏振态适应单元传输过来的光信号的PMD进行补偿，将PMD补偿后的光信号输出。

一种偏振模色散的补偿方法，包括：

提取光信号的偏振态SOP，根据所述SOP产生SOP控制信号，通过所述SOP控制信号将所述光信号的SOP的变化速率调节为低于设定的数值；

提取光信号的偏振模色散PMD值，根据所述PMD值产生PMD控制信号，通过所述PMD控制信号对进行了SOP调节的光信号的PMD进行补偿。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例通过提取光信号的SOP和PMD值，进而产生SOP控制信号和PMD控制信号，能够自适应跟踪SOP的高速变化，避免了由于PMD补偿单元无法跟踪SOP的变化，导致PMD补偿效果不佳的情况，提升了PMD补偿单元的补偿性能，可以实现高速的PMD补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种PMD的补偿装置的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的PMD补偿装置的结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的PMD补偿装置的结构示意图；

图4为本发明实施例三提供的采用1/4玻片和1/2玻片的组合实现偏振态适应单元的示意图；

图5为本发明实施例三提供的采用采用相位延迟可调和方位角可调的玻片和1/4玻片的组合实现偏振态适应单元的示意图；

图6为本发明实施例四提供的PMD补偿装置的结构示意图；

图7为本发明实施例五提供的PMD补偿装置的结构示意图；

图8为本发明实施例五提供的一种检偏仪的结构示意图；

图9为本发明实施例六提供的PMD补偿方法的处理流程图。

具体实施方式

在本发明实施例中，提取光信号的SOP和PMD值，根据所述SOP产生SOP控制信号，通过所述SOP控制信号对所述光信号的SOP进行调节；将所述光信号的SOP的变化速率调节为低于设定的数值，比如，调节为恒定。

根据所述PMD值产生PMD控制信号，通过所述PMD控制信号对进行了SOP调节的光信号进行PMD补偿。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

实施例一

该实施例提供的PMD补偿装置的结构如图2所示，包括、偏振监测单元、控制和算法单元，偏振态适应单元和PMD补偿单元。各个单元的功能如下：

偏振监测单元，用于通过分光器接收偏振态适应单元输出的光信号，提取该光信号的SOP和PMD值，将提取到的SOP和PMD值传输给控制和算法单元。

控制和算法单元，用于根据偏振监测单元传输过来的SOP，调用最优化算法，如单纯型算法，粒子群优化算法等进行计算，将计算结果转换为SOP控制信号，并通过数模转换将上述SOP控制信号转换成偏振态适应单元对应的控制电压信号，将该控制电压信号传输给偏振态适应单元。同样，根据偏振监测单元传输过来的PMD值，调用上述最优化算法进行计算，将计算结果转换为PMD控制信号，将上述PMD控制信号传输给PMD补偿单元。

偏振态适应单元，用于接收光信号，该光信号的SOP是高速变化的。还接收控制和算法单元传输过来的SOP控制信号，该SOP控制信号一般为控制电压信号，在控制电压信号的作用下对上述接收到的光信号的SOP进行调节。调整后的光信号的SOP再次被偏振态监测单元监测和采样，再次通过控制和算法单元产生控制电压信号，并再次传输给偏振态适应单元。如此反复，直到将所述光信号的SOP的变化速率调节为低于设定的数值，比如，调节为恒定。即将光信号的SOP从高速变化调节为低速变化。然后，将进行了SOP调节后的光信号输出。

PMD补偿单元，用于根据控制和算法单元传输过来的PMD控制信号，对分光器传输过来的另一路光信号的PMD进行补偿，从而完成光信号的PMD补偿。

在实际应用中，上述偏振监测单元可以采用在线的方式实现，采用在线的光器件，如在线偏振度检测仪。在这种情况下，上述偏振监测单元实时地从偏振态适应单元输出的光信号中提取出SOP和PMD值，此时，可以省略上述图1中的分光器。

实施例二

该实施例提供的PMD补偿装置的结构如图3所示，包括：偏振态监测单元、控制和算法单元、偏振态适应单元和PMD监测单元。在该实施例中，偏振态监测单元和PMD监测单元共同实现上述实施例一中的偏振监测单元的功能，其中偏振态监测单元用于提取光信号的SOP，PMD监测单元用于提取光信号的PMD值。各个单元的具体功能如下：

偏振态监测单元，用于通过第一分光器接收偏振态适应单元输出的光信号，提取该光信号的SOP，将提取到的SOP传输给控制和算法单元。

PMD监测单元，用于通过第二分光器接收PMD补偿单元输出的光信号，提取该光信号的PMD值，将提取到的PMD值传输给控制和算法单元。

控制和算法单元，用于根据偏振态监测单元传输过来的SOP，调用最优化算法，如单纯型算法，粒子群优化算法等进行计算，将计算结果转换为SOP控制信号。同样，根据偏振监测单元传输过来的PMD值，调用上述最优化算法进行计算，将计算结果转换为PMD控制信号。将上述SOP控制信号传输给偏振态适应单元，将上述PMD控制信号传输给PMD补偿单元。

偏振态适应单元，用于接收光信号，该光信号的SOP是高速变化的。根据控制和算法单元传输过来的SOP控制信号，对上述接收到的光信号的SOP进行调节，将所述光信号的SOP的变化速率调节为低于设定的数值，比如，调节为恒定。即将光信号的SOP从高速变化调节为低速变化。然后，将SOP调节后的光信号输出。

PMD补偿单元，用于根据控制和算法单元传输过来的PMD控制信号，对上述第一分光器传输过来的光信号的PMD进行补偿，从而完成光信号的PMD补偿。

在实际应用中，上述偏振监测单元、PMD监测单元也可以采用在线的方式实现，采用在线的光器件，如在线偏振度检测仪。在这种情况下，上述偏振监测单元实时地从偏振态适应单元输出的光信号中提取出SOP，上述PMD监测单元实时地从PMD补偿单元输出的光信号中提取出PMD值。此时，可以省略上述图3中的分光器。

在实际应用中，本发明实施例所述的偏振态监测单元也可以放置于偏振态适应单元之前，即光信号先通过偏振态监测单元后，再进入偏振态适应单元，此时，所述的偏振监测单元提取所述偏振态适应单元接收到的光信号的SOP。

实施例三

本发明实施例中的偏振态适应单元可以采用偏振控制器实现，偏振控制器可以对输入光信号的SOP进行转换。

其中偏振控制器可以采用如下几种方式实现：

方式1、主轴角度固定、相位延迟可变；

方式2、相位延迟固定、主轴角度可变(如1/4波片、1/2波片等)；

方式3、相位延迟与角度都可以变化。

本发明实施例中所述的偏振态适应单元还可以采用玻片的组合实现，比如，如图4所示，采用1/4玻片和1/2玻片的组合实现；如图5所示，采用相位延迟可调和方位角可调的玻片和1/4玻片的组合。

通过旋转图4中的1/4玻片和1/2玻片的主轴方向，可以实现偏振态的任意转换。旋转第一个1/4玻片可以将圆偏振光变成线偏振光，旋转后面的1/2玻片可以将线偏振光调节到恰当的输出角度。

一个由1/4波片在前，1/2波片在后组成的偏振控制器的传输矩阵可以用琼斯Jones距阵表示如下：

$T=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\φ}& -\sin \mathrm{\φ}\\ \sin \mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\φ}& \sin \mathrm{\φ}\\ -\sin \mathrm{\φ}& \cos \mathrm{\φ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& -j\end{array}\right]\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\\ -\sin \mathrm{\θ}& \cos \mathrm{\θ}\end{array}\right]$

则输出光信号的偏振态与输入偏振态之间的关系可以用传递距阵表示为：

${\stackrel{\→}{S}}_{\mathrm{out}}=T{\stackrel{\→}{S}}_{\mathrm{in}}$

因此，通过控制偏振控制器的控制电压，改变偏振控制器的传递距阵中的方位角φ和θ，可以实现输入和输出光信号偏振态的改变。

实施例四

该实施例提供的PMD补偿装置的结构如图6所示，包括：偏振态监测单元、控制和算法单元、偏振态适应单元和PMD监测单元。在该实施例中，偏振态监测单元和PMD监测单元共同实现上述实施例一中的偏振监测单元的功能，其中偏振态监测单元用于提取光信号的SOP，PMD监测单元用于提取光信号的PMD值。各个单元的功能如下：

偏振态监测单元，采用检偏仪实现，提取偏振态适应单元输出的光信号的SOP和PMD值，并传输给控制和算法单元。

控制和算法单元，根据偏振态监测单元传输过来的SOP，调用上述最优化算法，如单纯型算法，粒子群优化算法等进行计算，计算出作为偏振态适应单元的偏振控制器的调节参数，并传输给作为偏振态适应单元的偏振控制器。控制和算法单元还根据偏振态监测单元传输过来的PMD值，调用上述最优化算法计算得到PMD补偿单元中的偏振控制器和可变时延器的控制参数，并输出给PMD补偿单元。

偏振态适应单元，采用偏振控制器实现，利用上述控制和算法单元传输过来的偏振控制器的调节参数，对接收到的光信号的SOP进行调节，将所述光信号的SOP的变化速率调节为低于设定的数值，比如，调节为恒定。即将光信号的SOP从高速变化调节为低速变化，使得进入PMD补偿单元的光信号具有低速变化或者稳定的SOP。

PMD补偿单元，由偏振控制器和双折射元件组成，其中双折射元件可以采用保偏光纤或者差分时延器实现。PMD补偿单元可以是一级或多级补偿结构，其中，一级补偿结构可以为PC(Polarization Controller，偏振控制器)+DGD(Differential Group Delay，差分时延器)或PC+VDGD(variableDifferential Group Delay可变差分时延器)，二级补偿结构可以为PC1+DGD+PC2+DGD2或PC1+DGD+PC2+VDGD2等。两级补偿结构可以补偿一阶和二阶PMD。

PMD补偿单元根据控制和算法单元传输过来的上述偏振控制器和可变时延器的控制参数，对光信号的PMD进行补偿，从而完成光信号的PMD补偿。

实施例五

该实施例提供的PMD补偿装置的结构如图7所示，包括：偏振态监测单元、控制和算法单元、偏振态适应单元和PMD监测单元。在该实施例中，偏振态监测单元和PMD监测单元共同实现上述实施例一中的偏振监测单元的功能，其中偏振态监测单元用于提取光信号的SOP，PMD监测单元用于提取光信号的PMD值。各个单元的功能如下：

偏振态监测单元，采用检偏仪监测偏振态适应单元输出的光信号的stokes(斯托克斯)参数(S0，S1，S2，S3)，并将上述stokes参数反馈到控制和算法单元。上述stokes参数中的S1，S2，S3分别表示光信号的一个SOP，因此，上述stokes参数可以直接表示光信号的SOP。

一种检偏仪的结构如图8所示，检偏仪得到上述四个Stokes参数的过程如下：

从偏振态适应单元输出的光信号经过检偏仪后，检偏仪产生四路电压(V1，V2，V3，V4)。对该(V1，V2，V3，V4)通过模数采样后，通过如下的转换矩阵，得到光信号的斯托克斯参数。

$\left(\begin{array}{c}{S}_0\\ S_1\\ S_2\\ S_3\end{array}\right)=M\left(\begin{array}{c}{V}_1\\ V_2\\ V_3\\ V_4\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cccc}{m}_{11}& m_{12}& m_{13}& m_{14}\\ m_{21}& m_{22}& m_{23}& m_{24}\\ m_{31}& m_{32}& m_{33}& m_{34}\\ m_{41}& m_{42}& m_{43}& m_{44}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{V}_1\\ V_2\\ V_3\\ V_4\end{array}\right)$

其中V1、V2、V3、V4是检偏器四个光电二极管的输出电压，M是一个4＊4的传递矩阵，通过这个矩阵可以得到输入光信号的stokes参数(S0，S1，S2，S3)。然后，将得到的stokes参数反馈到算法和控制单元，

PMD监测单元，采用检偏仪监测PMD补偿单元输出的光信号的Stokes参数，根据该Stokes参数通过计算得到光信号的DOP(Degree ofPolarization，偏振度)，并反馈到控制和算法单元。光信号的DOP与光纤链路的PMD为单调递减函数，当光信号的DOP达到最大时，则光纤链路的PMD达到最小。

上述根据Stokes参数通过计算得到光信号的DOP的过程主要包括：

以窄带光源为例考虑，将其按准单色光处理。考虑一光波以平均频率

沿z方向传输，其电场可以表示为：

在斯托克斯空间，准单色光的Stokes参数定义为：

$s_0=<E_x^2\left(t\right)>+<E_y^2\left(t\right)>=I_x+I_y=I_0$

$s_1=<E_x^2\left(t\right)>-<E_y^2\left(t\right)>=I_x-I_y$

s₂＝2<E_x(t)E_y(t)cos(δ)>＝I_+45°-I_-45°

s₃＝2<E_x(t)E_y(t)sin(δ)>＝I_Q，-45°-I_Q，+45°

其中，I₀为总光强，I_x、I_y分别为光通过沿x轴和y轴方向放置偏振片时的强度，I_+45°、I_-45°分别是光透过沿±45°角放置的偏振片的光强，I_Q，-45°、I_Q，+45°是在±45°偏振片之前放置1/4波片分别测到的光强。对于完全偏振光，有

对于部分偏振光，有

对于自然光，有 $s_1^2+s_2^2+s_3^2=0.$

由此得到光的偏振度——整个强度中完全偏振光的比例：

$\mathrm{DOP}=\frac{I_{\mathrm{pol}}}{I_{\mathrm{tot}}}=\frac{\sqrt{s_1^2+s_2^2+s_3^2}}{s_0}$

其中I_pol，I_tot分别表示偏振光的光强以及总光强。从上式可知s₀，s₁，s₂，s₃四个量的测量是：让光波分别通过水平与竖直方向的线偏振器、正负45度方向上的线偏振器、左旋和右旋偏振器。根据测量结果，就可以计算出DOP。上述过程就是通过对s₀，s₁，s₂，s₃的测量来得到光信号的DOP。

控制和算法单元，根据偏振态监测单元传输过来的当前光信号的stokes参数(即SOP)，调用上述最优化算法计算出偏振态适应单元所需控制信号，并通过数模转换将控制信号转换成偏振态适应单元对应的控制电压信号。使得偏振态适应单元在控制电压信号的作用下对输入光信号的SOP进行调整。

以PSO算法为例，算法和控制单元计算出上述控制信号的处理过程主要如下：

1、比较当前光信号的SOP与目标SOP之间的误差；

2、如果当前SOP符合目标SOP所设定的要求，则不进行偏振态适应单元的调整。如果不满足目标SOP所设定的要求，则调用PSO算法进行如下处理：

Step 1.初始化粒子群(目前采用20个粒子)，计算粒子对应的适应度函数(如实施例5所述函数)；存储当前粒子群中最佳适应度值以及对应粒子的位置；

Step 2.判断当前最佳适应度值是否满足要求，若不满足则继续；否则，算法结束；

Step 3.根据当前最佳适应度值，每一个粒子自身历史最佳适应度值，粒子原有运动速度，为每一粒子生成新的速度；粒子的新速度为：

$v_i^{k+1}=\mathrm{\&omega;}*v_i^k+c_1({\mathrm{pbest}}_i-x_i^k)+c_2(\mathrm{gbest}-x_i^k),$

Step 4.根据新生成的速度，计算每一粒子新的位置；粒子的新位置为：

$x_i^{k+1}=x_i^k+v_i^{k+1}.$

Step 5.计算粒子在新位置时的适应度值；

Step 6.根据粒子新位置的适应度值，更新系统全局最佳适应度值并记录最佳位置；

Step 7.根据粒子新位置的适应度值，更新每一粒子历史最佳适应度值，并记录最佳位置；

Step 8.返回Step 2。

这里所述的粒子指的是偏振态适应单元的控制信号的组合。粒子的位置指的是偏振态适应单元的控制信号的大小，粒子的速度指的是控制信号更新的幅度。

控制和算法单元还根据PMD监测单元传输过来的光信号的DOP，调用上述最优化算法计算得到PMD补偿单元中的偏振控制器和可变时延器的控制参数，并输出给PMD补偿单元。

偏振态适应单元，采用偏振控制器实现，利用上述控制和算法单元传输过来的调节参数，对接收到的光信号的SOP进行调节，使得偏振态监测单元监测的SOP对应的Stokes参数(S0，S1，S2，S3)的变化速率调节为低于设定的数值，比如，调节为恒定。即将光信号的SOP从高速变化调节为低速变化。

上述使SOP对应的Stokes参数(S0，S1，S2，S3)为恒定值或一定阈值内变化值的具体处理过程包括：

偏振态监测单元检测光信号，输出四路对应电压信号V1，V2，V3，V4，模数采样后，得到stokes对应的四个参数(S0’，S1’，S2’，S3’)。假定目标偏振态对应的stokes参数为(S0，S1，S2，S3)，则设置函数：

$f=\exp \left[\frac{1}{|S_1^{\&prime;}-S_1|+|S_2^{\&prime;}-S_2|+|S_3^{\&prime;}-S_3|}\right]$

通过求解上述函数的最小值f_min，该f_min对应的stokes参数(S0’，S1’，S2’，S3’)表示上述恒定值，或者使得|f|≤设定的阈值，该|f|对应的一定范围的(S0’，S1’，S2’，S3’)也符合SOP的调节要求。

PMD补偿单元，采用偏振控制器和双折射元件实现，如图7中所示为一阶段补偿器(PC+DGD)，也可以采用二阶或多阶段补偿器实现。根据控制和算法单元传输过来的上述偏振控制器和可变时延器的控制参数，对光信号的PMD进行补偿，使得PMD补偿后的光信号的DOP达到最大，从而实现PMD的补偿。上述DOP为0～1之间，DOP＝1，表明光信号无PMD损伤；DOP＝0，表示光信号完全解偏，即光信号受到了PMD损伤。上述DOP值还可以是RF(radio frequency，射频)、EOP(Eye opening penalty眼图张开度代价)、BER(Bit Error Rate，比特误码率)或FEC(Forward ErrorCorrection，前向纠错)等。

上述本发明实施例所述PMD补偿装置可以保证经过偏振态适应单元的光信号的SOP稳定或者在一定的小幅度范围内变化，从而实现了将高速变化的输入光信号的SOP转变为稳定的SOP输出，成为低速或小幅度变化的SOP。例如，输入光信号的SOP为200rad/s(其SOP在斯托克斯空间表现为随机变化，变化速率为200rad/s)，系统的设定目标SOP在斯托克斯空间表示为(0，1，0)，则采用上述本发明实施例所述PMD补偿装置，可以将经过偏振态适应单元的光信号的输出SOP稳定在目标SOP(0，1，0)附近。

实施例六

该实施例提供的一种偏振模色散的补偿方法的处理流程如图9所示，包括如下处理步骤：

步骤91、提取光信号的偏振态SOP和偏振模色散PMD值。

通过光链路接收光信号，该光信号的SOP是高速变化的。通过偏振度检测仪等光器件在线地提取该光信号的SOP和PMD值。

步骤92、根据所述SOP产生SOP控制信号，根据所述PMD值产生PMD控制信号。

根据上述提取的SOP，调用最优化算法，如单纯型算法，粒子群优化算法等进行计算，将计算结果转换为SOP控制信号。同样，根据上述提取的PMD值，调用上述最优化算法进行计算，将计算结果转换为PMD控制信号。

步骤93、通过所述SOP控制信号对所述光信号的SOP进行调节，通过所述PMD控制信号对进行了SOP调节的光信号的PMD进行补偿。

根据所述SOP控制信号，对所述光信号的SOP进行调节，使得调节后的光信号的SOP的变化速率调节为低于设定的数值，比如为恒定。

然后，通过所述PMD控制信号对进行了SOP调节的光信号的PMD进行补偿，使得受PMD损伤的光信号得到补偿后输出，从而完成光信号的PMD补偿。

在实际应用中，还可以提取上述步骤93中的进行了SOP调节后的光信号的SOP，以及提取上述步骤93中的进行了PMD补偿后的光信号的PMD值。

在实际应用中，还可以提取光信号的stokes参数作为光信号的SOP，在这种情况下，上述实施例的处理过程可以为：

提取光信号的stokes参数，将所述stokes参数作为光信号的SOP。然后，将所述光信号的stokes参数和目标stokes参数进行比较，根据比较结果调用最优化算法计算出SOP控制信号。之后，根据所述SOP控制信号，对所述光信号的SOP进行调节，使得所述光信号的stokes参数的变化速率调节为低于设定的数值，比如调节为恒定。

上述的将所述光信号的stokes参数的变化速率调节为低于设定的数值，可以包括：

设定所述光信号的stokes参数为：S0’，S1’，S2’，S3’，目标SOP对应的stokes参数为S0，S1，S2，S3，

设置函数：

$f=\exp \left[\frac{1}{|S_1^{\&prime;}-S_1|+|S_2^{\&prime;}-S_2|+|S_3^{\&prime;}-S_3|}\right]$

当所述函数f的绝对值|f|≤设定的阈值时，所述|f|对应的斯托克斯参数的变化速率低于设定的数值，并且，所述函数f最小值对应的斯托克斯参数为恒定值。

在实际应用中，还可以用光信号的DOP来代替光信号的PMD值，在这种情况下，上述实施例的处理过程可以为：

提取进行了PMD补偿后的光信号的stokes参数，根据所述stokes参数计算出光信号的DOP。然后，根据所述DOP产生PMD控制信号，通过所述PMD控制信号对进行了SOP调节的光信号的PMD进行补偿，使得PMD补偿后的光信号的DOP达到最大。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

综上所述，本发明实施例能够自适应跟踪SOP的高速变化，将高速变化的光信号的SOP转化为低速变化或者固定，避免了由于PMD补偿单元无法跟踪SOP的变化，导致PMD补偿效果不佳的情况。

本发明实施例通过将高速变化的光信号的SOP转化为低速变化或者固定，降低了PMD补偿单元的响应速度要求，简化了PMD补偿单元的控制算法，提升了PMD补偿单元的补偿性能，可以实现高速的PMD补偿。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种偏振模色散的补偿装置，其特征在于，包括：偏振态适应单元，偏振监测单元、控制和算法单元和偏振模色散PMD补偿单元，其中，

偏振监测单元，用于提取光信号的偏振态SOP和提取PMD值，将提取的所述SOP和PMD值传输给控制和算法单元；

控制和算法单元，用于根据偏振监测单元传输过来的SOP，产生SOP控制信号，根据偏振监测单元传输过来的PMD值，产生PMD控制信号，将所述SOP控制信号传输给偏振态适应单元，将所述PMD控制信号传输给PMD补偿单元；

偏振态适应单元，用于根据控制和算法单元传输过来的SOP控制信号，将所述光信号的SOP的变化速率调节为低于设定的数值，将SOP调节后的光信号传输给PMD补偿单元；

PMD补偿单元，用于根据控制和算法单元传输过来的PMD控制信号，对所述偏振态适应单元传输过来的光信号的PMD进行补偿，将PMD补偿后的光信号输出。

2.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征在于：

所述的偏振监测单元，用于提取所述偏振态适应单元接收到的或输出的光信号的SOP，和提取所述偏振态适应单元输出的光信号或PMD补偿单元输出的光信号的PMD值。

3.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征在于：

所述的偏振态监测单元，还用于提取所述偏振态适应单元输出的光信号的斯托克斯参数，将所述斯托克斯参数作为光信号的SOP传输给控制和算法单元；

所述的控制和算法单元，还用于将所述偏振态监测单元传输过来的光信号的斯托克斯参数和目标斯托克斯参数进行比较，根据比较结果调用最优化算法计算出SOP控制信号，将所述SOP控制信号传输给所述的偏振态适应单元；

所述的偏振态适应单元，还用于根据控制和算法单元传输过来的SOP控制信号，对接收到的光信号的SOP进行调节，使得所述偏振态监测单元提取的光信号的斯托克斯参数的变化速率调节为低于设定的数值。

4.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征在于：

所述的偏振态监测单元，还用于提取所述PMD补偿单元输出的光信号的斯托克斯参数，根据所述斯托克斯参数计算出光信号的偏振度DOP，将所述DOP传输给控制和算法单元；

所述的控制和算法单元，还用于根据所述偏振监测单元传输过来的DOP，产生PMD控制信号，将所述PMD控制信号传输给PMD补偿单元；

所述的PMD补偿单元，还用于根据控制和算法单元传输过来的PMD控制信号，对所述偏振态适应单元传输过来的光信号的PMD进行补偿，使得所述偏振态监测单元提取的光信号的DOP达到最大。

5.根据权利要求1至4任一项所述的补偿装置，其特征在于：

所述的偏振态适应单元采用玻片的组合或偏振控制器实现。

6.根据权利要求5所述的补偿装置，其特征在于：

所述的偏振控制器包括：主轴角度固定、相位延迟可变的偏振控制器、相位延迟固定、主轴角度可变的偏振控制器或者相位延迟与角度都可变的偏振控制器。

7.根据权利要求5所述的补偿装置，其特征在于：

所述的玻片包括：1/4玻片、1/2玻片或相位延迟可调、主轴角度可调的玻片。

8.根据权利要求1至4任一项所述的补偿装置，其特征在于：

所述的PMD补偿单元采用偏振控制器和双折射元件的组成实现，所述的双折射元件采用保偏光纤或者差分时延器实现；

所述的偏振态监测单元采用检偏仪实现。

9.一种偏振模色散的补偿方法，其特征在于，包括：

提取光信号的偏振态SOP，根据所述SOP产生SOP控制信号，通过所述SOP控制信号将所述光信号的SOP的变化速率调节为低于设定的数值；

提取光信号的偏振模色散PMD值，根据所述PMD值产生PMD控制信号，通过所述PMD控制信号对进行了SOP调节的光信号的PMD进行补偿。

10.根据权利要求9所述的偏振模色散的补偿方法，其特征在于，所述的提取光信号的偏振态SOP，根据所述SOP产生SOP控制信号，通过所述SOP控制信号将所述光信号的SOP的变化速率调节为低于设定的数值，包括：

提取光信号的斯托克斯参数，将所述斯托克斯参数作为光信号的SOP；

将所述光信号的斯托克斯参数和目标斯托克斯参数进行比较，根据比较结果调用最优化算法计算出SOP控制信号；

根据所述SOP控制信号，对所述光信号的SOP进行调节，使得所述光信号的斯托克斯参数的变化速率调节为低于设定的数值。

11.根据权利要求10所述的偏振模色散的补偿方法，其特征在于，所述的将所述光信号的斯托克斯参数的变化速率调节为低于设定的数值，包括：

所述光信号的斯托克斯参数为：S0’，S1’，S2’，S3’，目标SOP对应的斯托克斯参数为S0，S1，S2，S3，

设置函数：

$f=\exp \left[\frac{1}{|S_1^{\&prime;}-S_1|+|S_2^{\&prime;}-S_2|+|S_3^{\&prime;}-S_3|}\right]$

当所述函数f的绝对值|f|≤设定的阈值时，所述|f|对应的斯托克斯参数的变化速率低于设定的数值，并且，所述函数f的最小值对应的斯托克斯参数为恒定值。

12.根据权利要求9至11任一项所述的偏振模色散的补偿方法，其特征在于，所述的提取光信号的偏振模色散PMD值，根据所述PMD值产生PMD控制信号，通过所述PMD控制信号对进行了SOP调节的光信号的PMD进行补偿，包括：

提取进行了PMD补偿后的光信号的斯托克斯参数，根据所述斯托克斯参数计算出光信号的偏振度DOP，根据所述DOP产生PMD控制信号，通过所述PMD控制信号对进行了SOP调节的光信号的PMD进行补偿，使得PMD补偿后的光信号的DOP达到最大。

Images