CN114779489B - 一种基于偏振分束结构的全光快速扰偏器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，包括第一偏振分束装置、第一偏振合束装置和循环光路，第一偏振分束装置将输入的光信号分成两路偏振分光束，其中第一路偏振分光束被传输给第一偏振合束装置，第二路偏振分光束被传输给循环光路，循环光路对第二路偏振分光束进行循环退相干，每退相干一次，循环光路都将该次退相干后的一部分提供给该第一偏振合束装置，并将另一部分循环进入下一次退相干；在第一偏振合束装置处第一路偏振分光束与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的相位差各不相同且相位差不断快速变化，使得第一偏振合束装置输出具有不同偏振态且偏振态不断快速变化的偏振光，从而实现快速扰偏。

Description

一种基于偏振分束结构的全光快速扰偏器

技术领域

本发明属于扰偏器领域，具体涉及一种基于偏振分束结构的全光快速扰偏器。

背景技术

光的偏振相关损害是光纤信号传输的普遍现象，减弱偏振相关损害是光纤通信领域非常重要的一个方面，扰偏器便是一种可将输入偏振光转变成非偏振光输出的一种手段。在光纤通信中，常常利用扰偏器来解决偏振相关损耗(PDL)、偏振模色散(PMD)、偏振相关增益(PDG)等问题。但是低速的扰偏器已经无法满足未来大容量、高速率信号传输的需求。

目前主流的快速扰偏器或者扰偏结构主要有两大类，一种是基于电控型外部调制的扰偏器，主要有压电陶瓷挤压型、旋转波片型或者延迟相位型，它们有一个共同特点就是主要依赖于电信号控制，从而导致此类扰偏器的扰偏速度受到电控速度的限制，同时具有插入损耗高、高速电控器件价格昂贵等特点。另一种则是全光的扰偏器，主要包括反馈结构和线性结构，其原理是基于退相干相互作用实现扰偏效果，这类扰偏结构的插入损耗低并且结构简单。但基于普通单模光纤的扰偏器存在稳定性问题，而基于保偏系统的扰偏器成本较高，且有的结构具有偏振相关特性。此外，现有扰偏器的扰偏效率仍待提高。

为此研究一种低成本的、快速的全光扰偏器具有重要意义，可以为光纤系统当中信号保密传输、光纤放大、光纤陀螺等应用提供帮助。

发明内容

本发明提供一种基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，以改善通信系统中偏振相关损害问题以及用于满足目前对快速扰偏的需求。

根据本发明实施例的第一方面，提供一种基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，包括第一偏振分束装置、第一偏振合束装置和循环光路，所述第一偏振分束装置的第一输出端与该第一偏振合束装置的第一输入端连接，第二输出端与该循环光路的输入端连接，所述循环光路的输出端与该第一偏振合束装置的第二输入端连接；

所述第一偏振分束装置将输入的光信号分成两路偏振分光束，其中第一路偏振分光束被传输给该第一偏振合束装置，第二路偏振分光束被传输给该循环光路，所述循环光路对所述第二路偏振分光束进行循环退相干，其中每退相干一次，所述循环光路都将该次退相干后的一部分作为第三路偏振分光束提供给该第一偏振合束装置，并将该次退相干后的另一部分作为第四路偏振分光束循环进入下一次退相干；

在所述第一偏振合束装置处该第一路偏振分光束与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的相位差各不相同且所述相位差不断快速变化，所述相位差各不相同使得该第一路偏振分光束在该第一偏振合束装置处，依次与快速生成的各个第三路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态的偏振光，所述相位差不断快速变化使得第一偏振合束装置输出的偏振光的偏振态不断快速变化，从而实现快速扰偏。

在一种可选的实现方式中，所述循环光路包括第二偏振合束装置、第二偏振分束装置以及设置在该第二偏振合束装置与第二偏振分束装置之间的延迟装置，所述第二偏振合束装置的第一输入端作为该循环光路的输入端，与该第一偏振分束装置的第二输出端连接，所述第二偏振分束装置的第一输出端作为该循环光路的输出端，与该第一偏振合束装置的第二输入端连接，所述第二偏振分束装置的第二输出端连接该第二偏振合束装置的第二输入端连接；

所述第一偏振分束装置将该第二路偏振分光束传输给该第二偏振合束装置，该第二路偏振分光束在所述第二偏振合束装置处，与经对应次数退相干并准备进入下一次退相干的第四路偏振分光束叠加，形成具有对应偏振态的第一偏振光，并将该第一偏振光传输给所述延迟装置，其中该第四路偏振分光束由该第二偏振分束装置的第二输出端提供；

所述延迟装置对该第一偏振光进行一次退相干，并将经该次退相干后的第一偏振光传输给该第二偏振分束装置；所述第二偏振分束装置将该第一偏振光分成第三路偏振分光束和第四路偏振分光束，其中所述第三路偏振分光束被传输给该第一偏振合束装置，第四路偏振分光束被传输给该第二偏振合束装置，以进入下一次退相干，由此实现循环退相干；

在所述第一偏振合束装置处该第一路偏振分光束与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的相位差各不相同且所述相位差不断快速变化，所述相位差各不相同使得该第一路偏振分光束在该第一偏振合束装置处，依次与快速生成的各个第三路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态的第二偏振光，所述相位差不断快速变化使得第一偏振合束装置输出的第二偏振光的偏振态不断快速变化，从而实现快速扰偏。

在另一种可选的实现方式中，还包括第一偏振控制装置和第二偏振控制装置，所述第一偏振控制装置的输出端与该第一偏振分束装置的输入端连接；所述第二偏振控制装置位于该第二偏振合束装置与第二偏振分束装置之间；

所述第一偏振控制装置对输入的光信号进行偏振态调节，以改变该光信号经过该第一偏振分束装置后分成的第一路偏振分光束和第二路偏振分光束的光强，所述第二偏振控制装置对该第二偏振合束装置提供的第一偏振光的偏振态进行调节，以改变该第一偏振光经过该第二偏振分束装置后分成的第三路偏振分光束和第四路偏振分光束的光强，从而使该第一路偏振分光束分别与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的光强匹配，由此保证该第一路偏振分光束在该第一偏振合束装置处，依次与快速生成的各个第三路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态且偏振态均匀变化的第二偏振光；

并且使该第二路偏振分光束分别与经不同次退相干后的各个第四路偏振分光束的光强匹配，由此保证该第二路偏振分光束在所述第二偏振合束装置处，分别与快速生成的各个第四路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态且偏振态均匀变化的第一偏振光。

在另一种可选的实现方式中，所述第一路偏振分光束与第二路偏振分光束正交，该第三路偏振分光束与第四路偏振分光束正交，该第一路偏振分光束与第三路偏振分光束正交。

在另一种可选的实现方式中，还包括第三偏振控制装置和起偏器，所述第三偏振控制装置的输出端通过该起偏器连接该第一偏振控制装置，所述第三偏振控制器装置对输入的光信号的偏振态进行调节，以避免所述起偏器根据所述输入的光信号生成偏振态恒定且偏振无光的光信号时出现消光；所述起偏器将所述偏振态恒定且偏振无光的光信号发送给该第一偏振控制装置。

在另一种可选的实现方式中，所述第一偏振控制装置、第二偏振控制装置分别为第一偏振控制器、第二偏振控制器；或者所述第一偏振控制装置由依次连接的第一二分之一波片和第一四分之一波片组成，其中第一二分之一波片的输入端作为该第一偏振控制装置的输入端，所述第一四分之一波片的输出端作为该第一偏振控制装置的输出端，所述第二偏振控制装置由第二二分之一波片和第二四分之一波片组成，其中第二二分之一波片的输入端作为该第二偏振控制装置的输入端，所述第二四分之一波片的输出端作为该第二偏振控制装置的输出端。

在另一种可选的实现方式中，所述延迟装置为普通单模光纤。

在另一种可选的实现方式中，还包括激光器，所述激光器用于提供所述光信号，所述光信号为窄线宽直流光。

在另一种可选的实现方式中，所述光强匹配为光强一致，其中所述光强一致性越高，扰偏速度越快，扰偏均匀度越高，扰偏效果越好。

本发明的有益效果是：

1、本发明基于循环光路将第一偏振分束装置分成的第二路偏振分光束进行多次延迟处理，实现多次循环退相干，可以使第一偏振分束装置分成的第一路偏振分光束与经不同次退相干的第三路偏振分光束的相位差各不相同，且由于循环退相干是基于全光路实现，因此可快速形成经不同次退相干的第三路偏振分光束，这使得该第一路偏振分光束与第三路偏振分光束的相位差也会不断快速变化，相位差的不断快速变化使得该第一路偏振分光束与第三路偏振分光束叠加形成的偏振光的偏振态也会不断快速变化，从而实现快速扰偏，可见本发明扰偏器结构简单、成本低且扰偏速率高；

2、本发明循环光路中引入了第二偏振合束装置，第二偏振合束装置将第二路偏振分光束与经对应次数退相干的第四路偏振分光束进行叠加，形成具有对应偏振态的第一偏振光，然后将第一路偏振分光束和基于第一偏振光分成的第三路偏振分光束进行叠加，形成第二偏振光，由于第一偏振光考虑了第二路偏振分光束的相位，因此可以使第三路偏振分光束的相位更具多样性，从而使第一路偏振分光束与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的相位差更具有多样性，进而可以丰富第二偏振光的偏振态类型，提高扰偏效果；

3、本发明将第二偏振控制装置设置在第二偏振合束装置与第二偏振分束装置之间，其在对第一偏振光的偏振态进行调节，可以改变第三路偏振分光束光强，从而使第一路偏振分光束与第三路偏振分光束光强一致，同时第一偏振光偏振态的改变可以使其相位也发生相应改变，对应地使第一路偏振分光束与基于第一偏振光分成的第三路偏振分束光的相位差也发生改变，因此通过对第一偏振光的偏振态进行调节，还可以进一步使第一路偏振分光束与第三路偏振分光束的相位差更有多样性，进而可以丰富第二偏振光的偏振态类型，提高扰偏效果，由于相位差可调，因此利用第二偏振控制装置对第一偏振光的偏振态进行调节，可以实现第二偏振光的偏振态均匀变化，从而进一步提高扰偏效果；此外第一偏振控制装置和第二偏振控制装置协同作用，可以在实现第二偏振光的偏振态均匀变化，丰富第二偏振光偏振态类型的同时，保证在第一偏振合束装置和第二偏振合束装置处分别形成偏振光；

4、本发明通过前置起偏器，使输入的光信号在进行扰偏之前先转换成偏振态恒定且偏振无关的光信号，如此无论输入的光信号的偏振态如何，利用本发明输入偏振无关型扰偏器，都可以达到良好的扰偏效果；此外普通单模光纤中传输的光信号通常很难维持线偏振态，即光信号难以被起偏器完全消光，本发明在起偏器之间设置第三偏振控制装置，对光信号进行预处理，可以完全防止起偏器在起偏过程中出现消光，并保证普通单模光纤中始终有光信号通过；

5、本发明采用普通单模光纤作为延时装置，器件简单常见，可以大大降低扰偏器搭建成本。

附图说明

图1是本发明基于偏振分束结构的全光快速扰偏器的一个实施例结构示意图；

图2是本发明基于偏振分束结构的全光快速扰偏器的另一实施例结构示意图；

图3是本发明基于偏振分束结构的全光快速扰偏器的又一实施例结构示意图；

图4是本发明基于偏振分束结构的全光快速扰偏器的再一实施例结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例中的技术方案，并使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明实施例中技术方案作进一步详细的说明。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参见图1，为本发明基于偏振分束结构的全光快速扰偏器的一个实施例结构示意图。该基于偏振分束结构的全光快速扰偏器可以包括第一偏振分束装置、第一偏振合束装置和循环光路，所述第一偏振分束装置的第一输出端与该第一偏振合束装置的第一输入端连接，第二输出端与该循环光路的输入端连接，所述循环光路的输出端与该第一偏振合束装置的第二输入端连接。所述第一偏振分束装置将输入的光信号分成两路偏振分光束，其中第一路偏振分光束被传输给该第一偏振合束装置，第二路偏振分光束被传输给该循环光路，所述循环光路对所述第二路偏振分光束进行循环退相干，其中每退相干一次，所述循环光路都将该次退相干后的一部分作为第三路偏振分光束提供给该第一偏振合束装置，并将该次退相干后的另一部分作为第四路偏振分光束循环进入下一次退相干；在所述第一偏振合束装置处该第一路偏振分光束与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的相位差各不相同且所述相位差不断快速变化，所述相位差各不相同使得该第一路偏振分光束在该第一偏振合束装置处，依次与快速生成的各个第三路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态的偏振光，所述相位差不断快速变化使得第一偏振合束装置输出的偏振光的偏振态不断快速变化，从而实现快速扰偏。第一偏振合束装置输出的偏振光的偏振态不断快速变化，在整体上可以等效为输出的为非偏振光。

由上述实施例可见，本发明基于循环光路将第一偏振分束装置分成的第二路偏振分光束进行多次延迟处理，实现多次循环退相干，可以使第一偏振分束装置分成的第一路偏振分光束与经不同次退相干的第三路偏振分光束的相位差各不相同，且由于循环退相干是基于全光路实现，因此可快速形成经不同次退相干的第三路偏振分光束，这使得该第一路偏振分光束与第三路偏振分光束的相位差也会不断快速变化，相位差的不断快速变化使得该第一路偏振分光束与第三路偏振分光束叠加形成的偏振光的偏振态也会不断快速变化，从而实现快速扰偏，可见本发明扰偏器结构简单、成本低且扰偏速率高。

参见图2，为本发明基于偏振分束结构的全光快速扰偏器的另一实施例结构示意图。图2与图1所示实施例的区别在于，所述循环光路可以包括第二偏振合束装置、第二偏振分束装置以及设置在该第二偏振合束装置与第二偏振分束装置之间的延迟装置，所述第二偏振合束装置的第一输入端作为该循环光路的输入端，与该第一偏振分束装置的第二输出端连接，所述第二偏振分束装置的第一输出端作为该循环光路的输出端，与该第一偏振合束装置的第二输入端连接，所述第二偏振分束装置的第二输出端连接该第二偏振合束装置的第二输入端连接。其中该第二偏振合束装置的输出端可以通过延迟装置与第二偏振分束装置的非保偏端连接。

所述第一偏振分束装置将该第二路偏振分光束传输给该第二偏振合束装置，该第二路偏振分光束在所述第二偏振合束装置处，与经对应次数退相干并准备进入下一次退相干的第四路偏振分光束叠加，形成具有对应偏振态的第一偏振光，并将该第一偏振光传输给所述延迟装置，其中该第四路偏振分光束由该第二偏振分束装置的第二输出端提供；所述延迟装置对该第一偏振光进行一次退相干，并将经该次退相干后的第一偏振光传输给该第二偏振分束装置；所述第二偏振分束装置将该第一偏振光分成第三路偏振分光束和第四路偏振分光束，其中所述第三路偏振分光束被传输给该第一偏振合束装置，第四路偏振分光束被传输给该第二偏振合束装置，以进入下一次退相干，由此实现循环退相干；在所述第一偏振合束装置处该第一路偏振分光束与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的相位差各不相同且所述相位差不断快速变化，所述相位差各不相同使得该第一路偏振分光束在该第一偏振合束装置处，依次与快速生成的各个第三路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态的第二偏振光，所述相位差不断快速变化使得第一偏振合束装置输出的第二偏振光的偏振态不断快速变化，从而实现快速扰偏。

本实施例在对第二偏振分光束进行循环退相干时，如果不设置第一偏振合束装置，直接将第二偏振分束装置的第二输出端连接延迟装置，虽然也能实现循环退相干，但是在第一偏振合束装置处第一路偏振分光束与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的相位差会呈现出倍数关系，从而使第二偏振光中可能出现的偏振态类型较少。本发明循环光路中引入了第二偏振合束装置，第二偏振合束装置将第二路偏振分光束与经对应次数退相干的第四路偏振分光束进行叠加，形成具有对应偏振态的第一偏振光，然后将第一路偏振分光束和基于第一偏振光分成的第三路偏振分光束进行叠加，形成第二偏振光，由于第一偏振光考虑了第二路偏振分光束的相位，因此可以使第三路偏振分光束的相位更具多样性，从而使第一路偏振分光束与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的相位差更具有多样性，进而可以丰富第二偏振光的偏振态类型，提高扰偏效果。

本实施例中，该延迟装置可以为普通单模光纤，其中单模光纤的长度与该光信号的线宽之间的关系式可以表示为：

其中，L表示退相干所需的单模光纤的长度，c表示真空中的光速，n表示单模光纤的折射率，Δv表示线宽。在给定单模光纤的长度后，本发明扰偏器所适用的待扰偏处理光信号的线宽范围也确定了，例如当选用长度为5km的单模光纤时，可适用线宽达到40kHz的窄线宽光源；该待扰偏处理的光信号的线宽越窄，对应地所需单模光纤的长度越长。本发明中该光信号可以为窄线宽直流光，直流光具有光源连续的特性，这使得该直流光在利用本发明扰偏器进行扰偏时，在时域和频域上都能达到快速扰偏。该窄线宽直流光可以是高相干性光源，也可以是低相干性光源。本发明采用普通单模光纤作为延时装置，器件简单常见，可以大大降低扰偏器搭建成本。

另外，本实施例还可以包括第一偏振控制装置和第二偏振控制装置，所述第一偏振控制装置的输出端与该第一偏振分束装置的输入端连接；所述第二偏振控制装置位于该第二偏振合束装置与第二偏振分束装置之间(其中该第二偏振控制装置与延迟装置串联后设置在该第一偏振合束装置与第二偏振分束装置之间，串联的两者之间的前后顺序可以改变)；所述第一偏振控制装置对输入的光信号进行偏振态调节，以改变该光信号经过该第一偏振分束装置后分成的第一路偏振分光束和第二路偏振分光束的光强，所述第二偏振控制装置对该第二偏振合束装置提供的第一偏振光的偏振态进行调节，以改变该第一偏振光经过该第二偏振分束装置后分成的第三路偏振分光束和第四路偏振分光束的光强，从而使该第一路偏振分光束分别与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的光强匹配，由此保证该第一路偏振分光束在该第一偏振合束装置处，依次与快速生成的各个第三路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态且偏振态均匀变化的第二偏振光；并且使该第二路偏振分光束分别与经不同次退相干后的各个第四路偏振分光束的光强匹配，由此保证该第二路偏振分光束在所述第二偏振合束装置处，分别与快速生成的各个第四路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态且偏振态均匀变化的第一偏振光。其中，所述第一路偏振分光束与第二路偏振分光束正交，该第三路偏振分光束与第四路偏振分光束正交，该第一路偏振分光束与第三路偏振分光束正交。例如，第一路偏振分光束为90°偏振光，第二路偏振分光束为0°偏振光，第三路偏振分光束为0°偏振光，第四路偏振分光束90°偏振光。

由于合成偏振光时两分光束必须正交且光强一致，因此本发明使输入至第一偏振合束装置的第一路偏振分光束与第三偏振分光束正交，输入至第二偏振合束装置的第二路偏振分光束和第四路偏振分光束正交，并通过增设第一偏振控制装置和第二偏振控制装置，使第一路偏振分光束和第三路偏振分光束的光强一致，第二路偏振分光束和第四路偏振分光束的光强一致，可以保证在第一偏振合束装置和第二偏振合束装置处分别形成偏振光，其中所述光强匹配可以为光强一致，扰偏效果在于偏振合束时两分光束的光强一致性，所述光强一致性越高，扰偏速度越快，扰偏均匀度越高，扰偏效果越好。本发明将第二偏振控制装置设置在第二偏振合束装置与第二偏振分束装置之间，其在对第一偏振光的偏振态进行调节，可以改变第三路偏振分光束光强，从而使第一路偏振分光束与第三路偏振分光束光强一致，同时第一偏振光偏振态的改变可以使其相位也发生相应改变，对应地使第一路偏振分光束与基于第一偏振光分成的第三路偏振分束光的相位差也发生改变，因此通过对第一偏振光的偏振态进行调节，还可以进一步使第一路偏振分光束与第三路偏振分光束的相位差更有多样性，进而可以丰富第二偏振光的偏振态类型，提高扰偏效果，另外由于相位差可调，因此利用第二偏振控制装置对第一偏振光的偏振态进行调节，可以实现第二偏振光的偏振态均匀变化，从而进一步提高扰偏效果。需要注意的是：第一偏振控制装置和第二偏振控制装置可以协同作用，以在实现第二偏振光的偏振态均匀变化，丰富第二偏振光偏振态类型的同时，保证在第一偏振合束装置和第二偏振合束装置处分别形成偏振光。

另外，本实施例还可以包括第三偏振控制装置和起偏器(例如光纤起偏器)，所述第三偏振控制装置的输出端通过该起偏器连接该第一偏振控制装置，所述第三偏振控制器装置对输入的光信号的偏振态进行调节，以避免所述起偏器基于输入的光信号生成偏振态恒定且偏振无光的光信号时出现消光；所述起偏器将所述偏振态恒定且偏振无光的光信号发送给该第一偏振控制装置。本发明通过前置起偏器，使输入的光信号在进行扰偏之前先转换成偏振态恒定且偏振无光的光信号，如此无论输入的光信号的偏振态如何，利用本发明输入偏振无关型扰偏器，都可以达到良好的扰偏效果；此外普通单模光纤中传输的光信号通常很难维持线偏振态，即光信号难以被起偏器完全消光，本发明在起偏器之间设置第三偏振控制装置，对光信号进行预处理，可以完全防止起偏器在起偏过程中出现消光，并保证普通单模光纤中始终有光信号通过。

由上述实施例可见，本发明基于循环光路将第一偏振分束装置分成的第二路偏振分光束进行多次延迟处理，实现多次循环退相干，可以使第一偏振分束装置分成的第一路偏振分光束与经不同次退相干的第三路偏振分光束的相位差各不相同，且由于循环退相干是基于全光路实现，因此可快速形成经不同次退相干的第三路偏振分光束，这使得该第一路偏振分光束与第三路偏振分光束的相位差也会不断快速变化，相位差的不断快速变化使得该第一路偏振分光束与第三路偏振分光束叠加形成的偏振光的偏振态也会不断快速变化，从而实现快速扰偏，可见本发明扰偏器结构简单、成本低且扰偏速率高。

参见图3，为本发明基于偏振分束结构的全光快速扰偏器的另一实施例结构示意图。图3所示实施例与图2所示实施例的区别在于，所述第一偏振控制装置PC1、第二偏振控制装置PC2可以分别为第一偏振控制器、第二偏振控制器，第三偏振控制装置PC3也可以为第三偏振控制器。另外，本实施例还包括激光器L，所述激光器L用于提供所述光信号，所述光信号可以为窄线宽直流光。本实施例中，P表示起偏器，PBS1表示第一偏振分束装置，PBC1表示第二偏振合束装置，SMF表示普通单模光纤，PBC2表示第一偏振合束装置，PBS2表示第二偏振分束装置，PSA表示偏振分析仪，以对偏振效果进行分析验证。

参见图4，为本发明基于偏振分束结构的全光快速扰偏器的另一实施例结构示意图。图4所示实施例与图2所示实施例的区别在于，所述第一偏振控制装置由依次连接的第一二分之一波片HWP1和第一四分之一波片QWP1组成，其中第一二分之一波片HWP1的输入端作为该第一偏振控制装置的输入端，所述第一四分之一波片QWP1的输出端作为该第一偏振控制装置的输出端，所述第二偏振控制装置由第二二分之一波片HWP2和第二四分之一波片QWP2组成，其中第二二分之一波片HWP2的输入端作为该第二偏振控制装置的输入端，所述第二四分之一波片QWP2的输出端作为该第二偏振控制装置的输出端。另外，本实施例还包括激光器L，所述激光器用于提供所述光信号，所述光信号可以为窄线宽直流光。本实施例中，PC表示第三偏振控制装置，P表示起偏器，PBS1表示第一偏振分束装置，PBC1表示第二偏振合束装置，SMF表示普通单模光纤，PBC2表示第一偏振合束装置，PBS2表示第二偏振分束装置，PSA表示偏振分析仪，以对偏振效果进行分析验证。

需要注意的是：上述四个实施例中所述偏振态都可以为线偏振态，上述四个实施例中偏振分束装置可以为偏振分束器，偏振合束装置可以为偏振合束器。本发明将分布式反馈激光(DFB)提供的直流光输入给扰偏器，利用高速偏振分析仪对扰偏器的输出光进行扰偏测量，该偏振分析仪的采样速度达到100MSa/s，此时输出光为布满邦加球的混沌状态，即实现了扰偏效果，扰偏速度能达到Mrad/s级别，平均偏振度(DOP)低于5％。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来管制。

Claims (8)

1.一种基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，其特征在于，包括第一偏振分束装置、第一偏振合束装置和循环光路，所述第一偏振分束装置的第一输出端与该第一偏振合束装置的第一输入端连接，第二输出端与该循环光路的输入端连接，所述循环光路的输出端与该第一偏振合束装置的第二输入端连接；

所述第一偏振分束装置将输入的光信号分成两路偏振分光束，其中第一路偏振分光束被传输给该第一偏振合束装置，第二路偏振分光束被传输给该循环光路，所述循环光路对所述第二路偏振分光束进行循环退相干，其中每退相干一次，所述循环光路都将该次退相干后的一部分作为第三路偏振分光束提供给该第一偏振合束装置，并将该次退相干后的另一部分作为第四路偏振分光束循环进入下一次退相干；

在所述第一偏振合束装置处该第一路偏振分光束与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的相位差各不相同且所述相位差不断快速变化，所述相位差各不相同使得该第一路偏振分光束在该第一偏振合束装置处，依次与快速生成的各个第三路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态的偏振光，所述相位差不断快速变化使得第一偏振合束装置输出的偏振光的偏振态不断快速变化，从而实现快速扰偏；

所述循环光路包括第二偏振合束装置、第二偏振分束装置以及设置在该第二偏振合束装置与第二偏振分束装置之间的延迟装置，所述第二偏振合束装置的第一输入端作为该循环光路的输入端，与该第一偏振分束装置的第二输出端连接，所述第二偏振分束装置的第一输出端作为该循环光路的输出端，与该第一偏振合束装置的第二输入端连接，所述第二偏振分束装置的第二输出端连接该第二偏振合束装置的第二输入端连接；

所述第一偏振分束装置将该第二路偏振分光束传输给该第二偏振合束装置，该第二路偏振分光束在所述第二偏振合束装置处，与经对应次数退相干并准备进入下一次退相干的第四路偏振分光束叠加，形成具有对应偏振态的第一偏振光，并将该第一偏振光传输给所述延迟装置，其中该第四路偏振分光束由该第二偏振分束装置的第二输出端提供；

所述延迟装置对该第一偏振光进行一次退相干，并将经该次退相干后的第一偏振光传输给该第二偏振分束装置；所述第二偏振分束装置将该第一偏振光分成第三路偏振分光束和第四路偏振分光束，其中所述第三路偏振分光束被传输给该第一偏振合束装置，第四路偏振分光束被传输给该第二偏振合束装置，以进入下一次退相干，由此实现循环退相干；

在所述第一偏振合束装置处该第一路偏振分光束与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的相位差各不相同且所述相位差不断快速变化，所述相位差各不相同使得该第一路偏振分光束在该第一偏振合束装置处，依次与快速生成的各个第三路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态的第二偏振光，所述相位差不断快速变化使得第一偏振合束装置输出的第二偏振光的偏振态不断快速变化，从而实现快速扰偏。

2.根据权利要求1所述的基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，其特征在于，还包括第一偏振控制装置和第二偏振控制装置，所述第一偏振控制装置的输出端与该第一偏振分束装置的输入端连接；所述第二偏振控制装置位于该第二偏振合束装置与第二偏振分束装置之间；

所述第一偏振控制装置对输入的光信号进行偏振态调节，以改变该光信号经过该第一偏振分束装置后分成的第一路偏振分光束和第二路偏振分光束的光强，所述第二偏振控制装置对该第二偏振合束装置提供的第一偏振光的偏振态进行调节，以改变该第一偏振光经过该第二偏振分束装置后分成的第三路偏振分光束和第四路偏振分光束的光强，从而使该第一路偏振分光束分别与经不同次退相干后的各个第三路偏振分光束的光强匹配，由此保证该第一路偏振分光束在该第一偏振合束装置处，依次与快速生成的各个第三路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态且偏振态均匀变化的第二偏振光；

并且使该第二路偏振分光束分别与经不同次退相干后的各个第四路偏振分光束的光强匹配，由此保证该第二路偏振分光束在所述第二偏振合束装置处，分别与快速生成的各个第四路偏振分光束叠加，形成具有不同偏振态且偏振态均匀变化的第一偏振光。

3.根据权利要求2所述的基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，其特征在于，所述第一路偏振分光束与第二路偏振分光束正交，该第三路偏振分光束与第四路偏振分光束正交，该第一路偏振分光束与第三路偏振分光束正交。

4.根据权利要求2或3所述的基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，其特征在于，还包括第三偏振控制装置和起偏器，所述第三偏振控制装置的输出端通过该起偏器连接该第一偏振控制装置，所述第三偏振控制器装置对输入的光信号的偏振态进行调节，以避免所述起偏器根据所述输入的光信号生成偏振态恒定且偏振无光的光信号时出现消光；所述起偏器将所述偏振态恒定且偏振无光的光信号发送给该第一偏振控制装置。

5.根据权利要求2或3所述的基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，其特征在于，所述第一偏振控制装置、第二偏振控制装置分别为第一偏振控制器、第二偏振控制器；或者所述第一偏振控制装置由依次连接的第一二分之一波片和第一四分之一波片组成，其中第一二分之一波片的输入端作为该第一偏振控制装置的输入端，所述第一四分之一波片的输出端作为该第一偏振控制装置的输出端，所述第二偏振控制装置由第二二分之一波片和第二四分之一波片组成，其中第二二分之一波片的输入端作为该第二偏振控制装置的输入端，所述第二四分之一波片的输出端作为该第二偏振控制装置的输出端。

6.根据权利要求2所述的基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，其特征在于，所述延迟装置为普通单模光纤。

7.根据权利要求4所述的基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，其特征在于，还包括激光器，所述激光器用于提供所述光信号，所述光信号为窄线宽直流光。

8.根据权利要求2所述的基于偏振分束结构的全光快速扰偏器，其特征在于，所述光强匹配为光强一致，其中所述光强一致性越高，扰偏速度越快，扰偏均匀度越高，扰偏效果越好。