CN2896248Y - 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 - Google Patents

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CN2896248Y CNU2005201422473U CN200520142247U CN2896248Y CN 2896248 Y CN2896248 Y CN 2896248Y CN U2005201422473 U CNU2005201422473 U CN U2005201422473U CN 200520142247 U CN200520142247 U CN 200520142247U CN 2896248 Y CN2896248 Y CN 2896248Y
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Abstract

本实用新型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，本实用新型包括：偏振模块，光从偏振模块通向光介质，偏振模块根据控制信号控制其接受到的光的偏振态；光探测器，接收通过光介质传输的光并产生一个探测输出；反馈模块，获取探测器输出并对接收到的探测器输出响应，产生控制信号控制偏振模块以调节光的偏振，使得光探测器中传输的光最大和最小。本设备用偏振控制器和偏振控制器的反馈控制，通过测量光器件的偏振损耗或者通过偏振控制器的光束的偏振度系统的控制通过偏振控制器的光的偏振。

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
本实用新型是以名称为：“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申请案。
技术领域
本实用新型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。
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
本实用新型通过各种操作、设备举例和技术说明，来表现如何使用偏振控制器和反馈电路来系统化控制各种输入偏振光，偏振控制器可以直接测量光设备或材料中的PDL、DOP。
本实用新型的一个目的是提出一种设备，通过偏振控制单元来控制偏振光。一个偏振控制单元响应一个模拟信号，光经过偏振控制单元进入光介质；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单元，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。
本实用新型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单元产生的输出光之前；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，进而控制偏振控制单元，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。
本实用新型提出的设备包括：偏振模块，光从偏振模块通向光介质，偏振模块根据控制信号控制其接受到的光的偏振态；光探测器，接收通过光介质传输的光并产生一个探测输出；反馈模块，获取探测器输出并对接收到的探测器输出响应，产生控制信号控制偏振模块以调节光的偏振，使得光探测器中传输的光最大和最小。
本实用新型提出另一种设备，包括：一个偏振单元，获取光轴的输入，根据控制信号控制获取的输入光轴的偏振；一个偏振镜用于接收从偏振单元产生的光输出；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单元调整光偏振，通过光探测器测量最大透射度和最小透射度。
本实用新型设备用偏振控制器和偏振控制器的反馈控制，通过测量光器件的偏振损耗或者通过偏振控制器的光束的偏振度系统的控制通过偏振控制器的光的偏振。
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为本实用新型所描述的一个设备方案是基于使用偏振控制器中的反馈电路搜索最大和最小值测量光介质中的PDL。
图5A、5B和5C展示了一个PDL测量的例子：使用图4的装置，采用反馈控制搜索最大最小值方法。
图6A 6B为使用两种典型的方式进行消偏，用于拉曼放大器。
图7展示了本实用新型描述的一个使用反馈电路的偏振控制器，基于最大和最小值搜索法测量光束的DOP的装置。
图8A、8B是图7中的两种典型的设备。
具体实施方式
上述内容和其他控制方法结合附图下面进一步详细说明。
偏振相关损耗(PDL)是在传输光介质后(一个设备或一个材料)由于改变了其偏振态产生的完全范围插入损耗，从进入光介质中的原始SOP(初始状态)。因此，PDL可以被表示为：
PDL＝10log10(Pmax/Pmin)
这里Pmax和Pmin是设备和介质中表示光传输功率的最大和最小值，用于所有可能的输入偏振现象。
图1阐明一个典型设备，用于测量光介质或被测设备中PDL。输入光中的SOP改变，通过所有可能的SOPS；光传输功率通过获得最大传播功率和最小传播功率进行测量。基于测量Pmax和Pmin，PDL可以通过Eq被计算出。
(1)表格一列出了一些光纤光学材料的PDL值
各种技术表明了可以试用的系统：图1举例说明：一个光扰偏器可以放置在被测样品前，可以将输入的偏振态输出为任意偏振态。
一个光探测器用来接收和测量传输光和传播功率。这种过程可以被放慢，因为扰偏仪需要操作各种设置来产生全部可能的偏振态和精确的测量。大多数扰偏仪不确定是否能均匀覆盖整个邦加球，所以还有某些没有被覆盖的区域，这使得最大和最小的传播功率的值变的不可确定。另外，扰偏办法用于测量设备或者介质的高PDL值的不精确性。
图2所示利用偏振不规则形的方法对两个偏振膜色散样本的100种测量方法。标准的偏振膜色散值由于不同的测量方法而摆动。两个偏振膜色散样本的测试中最小的偏振膜色散偏离偏振膜色散平均值6.6％和4.4％。这样的错误在某些特定的场合是不能接受的。
 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)(10Km)   ＜0.02＜0.05
  光连接器(直)(角)   0.005～0.020.02～0.06
  50/50适配器(单波长)(1300nm/1500nm)   0.1~0.20.15~0.3
  90/10适配器(直通通路)(-10dB通路)   0.020.1
  方向隔离器   0.05～0.3
  三口环形器   0.1～0.2
  DWDM复用器   0.05～0.1
另外一种用来测试某设备或介质的偏振相关损耗的方法是通过将输入的偏振态转变成4种不同偏振态的来测试Muller矩阵的元素，例如一组线性偏振态中的4个偏振态：0、45、90度和一个循环偏振态。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中介或设备的情况下测试以得到一个参考功率的值。然后，偏振变成4个选定的偏振态，同时要测试在测试状态下4种选定的偏振态时光在介质或设备中的传播功率。基于以上测试，4个Muller矩阵的元素就可以计算出来了。
以上的Muller矩阵测试偏振相关损耗的方法速度慢而且可能每种功率的测试要用几秒钟的时间。Muller的元素随光的波长而改变，因此必须进行波长校对。另外，Muller矩阵方法不够准确。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
所述的偏振相关损耗测试技术部分建立在对以上内容的认知和前面所述的使用扰偏和Muller矩阵的技术限制基础上的。在输入到被测的媒介或者仪器的偏振态控制方面，上述技术的不同在于完全独立于被探测器接收到的光，探测器用于测试通过被测的介质或设备的光，已存的技术根据光探测器接收到的通过设备或介质传输的光功率调整输入的偏振态。反馈控制用于调节SOP以搜索通过被测的光介质(一种材料或设备)的最大和最小传输光功率水平。反馈控制搜索是系统地、确定地移出在扰偏模式中和Muller矩阵波长标定模式中的不确定因素。已存的技术可以提供足够的高精度、高速度的测试。
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(一种材料或一台仪器)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用于测量光媒介或仪器420的PDL(偏振相关损耗)。用样品夹具将被测媒介或仪器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元件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，使之到达并通过媒介或仪器420而传播。根据测量通过媒介或仪器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，如光电二极管，接收通过媒介或仪器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。带有微控制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，仪器的偏振控制包含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-和-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，就找到了最大值。使用类似的搜索过程搜索探测器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。以目前的技术实现的PDL测量的精度约为0.005dB，相比偏振扰频和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-和-最小搜索技术还可用来检测光束的偏振度(DOP)。偏振度(DOP)是光源的一个重要特性。DOP与光通信系统中光源的组成特性的精度、传感系统的灵敏度以及光信号的质量直接相关。所以，在各种应用中，精确快速的DOP特性描述非常重要。
在光学中，DOP用来描述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＝偏振强度/总光强＝偏振强度/(偏振强度+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，光辐射二极管(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最小化偏振灵敏度。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，这些光源的DOP的精确特性描述是极为重要的。
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，一个重要参数是比较低的偏振灵敏度；很不幸，现有的掺铒光线放大器和拉慢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相同偏振方向的条件下才能激发声子。拉曼信号在信号的偏振方向和泵浦的偏振方向一致的情况下才能得到最强，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。
一个对于拉曼放大器最小化PDG或偏振灵敏度的有效方法是，使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6A所是，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6B所示，使用偏振合束器来合并两个相同或接近频率的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直接会影响到拉慢放大器的偏振灵敏度，对该类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，同时一个快速低价的DOP测量仪对于制造厂商在研制过程中的实时调节是所必须的。
DOP可以用传统的偏振分析仪通过测量4个STKS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，对于使用来说，不是很方便。
另一个常用的方法是在偏振片和光学头的前面加一扰偏器来干扰偏振态的扰偏法。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，偏振光被起偏器遮挡而无法通过，消光比非常高。因此，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。因为在Pmin时偏振光的占有量为零。公式(1)中的偏振度可以计算如下：
             DOP＝(Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)           (2)
因此，当干扰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。经过该测试的后，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。第二，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，通常无论扰偏器如何地快和稳定都很难在有限的时间内完全转过整个邦加球。邦加球上没有覆盖的部分会引起偏振度的测试不够可靠。测试的速度要求越快，不可靠性就越严重。这种现象使在测试高偏振度的光时，结果尤其不准确。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器要准确且速度快。另一方面，与偏振器测试方法相比，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是根据从光学探测器上反馈和最大/最小值搜索方法做的一台偏振度测试仪700。用来测试一束例如由激光二极管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，代替随机敲右边的偏振器，在扰偏方法中，最大/最小的测试方法只要控制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器方法(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循环的扰偏法。这种方法充分去克服了缺点，而又具有扰偏方法的所有优点，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，这种搜索方法实现高速测试，例如，在某些测试中小于0.2秒。
不同光源的光功率是可以从动态变化的，变化范围从，例如LEDs的毫瓦到泵式激光器的瓦。然而典型的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泵式激光器，需要有特定的衰减器。为了保证DOP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扰偏。作为一个好的评价，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相关偏振损耗的衰减器来说，它导致的DOP误差是1.2％。
除了测量偏振度的值之外，一个正确的快速的偏振度测试仪要对于调整光源的偏振度值得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。偏振器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，而且对于这样苛刻的应用是不足以满足的。另外，由于它具有低成本、易操作、高精度，基于当时最大和最小值搜索的偏振度测量仪可以作为这种应用。
一个高速偏振度测量仪即可用在光网络中检测偏振膜色散或光信号的信噪比，图8A图示一个例子，类似一个1*N的开关，用来将偏振度测试仪与光纤网络中的N通道输出的波分复用分离器连接，依次测量波分复用各个通道的偏振度。因为在光系统中的偏振膜色散会降低光信号的偏振度，监视偏振度可以直接展示光信号的偏振膜色散的变化。如图所示，在图8A中的偏振度测试仪700就是在图7中的偏振度测试仪700。然而，一个不同于图7中的偏振度测试仪700也可以使用。
另一方面，在没有PMD影响时，光学信噪比(OSNR)仍能够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。
精确的DOP测量仪还可以通过放大器来测量出噪声的范围。FIG.8B展示了一个可效仿的系统，通过放大器830测量噪声的范围。激光器810用来提供测量用的光束，光学带通滤波器820放在DOP测量仪700的前面，使得光谱的频带在被测噪声范围内。信号源(例如：激光器810)的光学信噪比(OSNR)不用放大器830先测量出来，即放大器830用光纤跳线850来代替。有公式(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)，测量值OSNRamplifier同样由公式(4)获得。放大器830的噪声范围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是可选择的，用来限制带宽。
实际上，噪声范围可以用一个0.1-nm带宽来表示，这样的话带宽与滤波器形状的影响都要在计算最终光学信噪比(OSNR)时计算进去。
激光器810所产生的激光要固定一个精确的波长值，相应的滤波器820通频带的中心值应为激光的波长值。如图FIG.8B所示，激光器810与滤波器820都是可调的。因此，激光器810与滤波器820可相互同步调节测量出不同波长下的噪声范围，例如放大器830不同WDM通道的噪声范围。在电脑(“PC”)或数字处理器860的帮助下，噪声范围的波长可信度与功率可信度可被决定。FIG.8B中用到的DOP测量仪可以是FIG.7中的DOP测量仪700或是其他的DOP测量仪。
DOP测量仪是非常重要的工具，用来精确描述通讯，制造业，测试与传感应用中使用的光源的DOP值。利用DOP测量仪根据最大值与最小值寻找法可以得到许多好处，如低成本，易操作，高速，波长敏感度低和免校准。此DOP测量仪可以用来实现低成本，低干扰，低测量时间的情况下对高DOP或低DOP值得精确测量。
在上面描述的装置和它们的变化或修改中，偏正控制器410有不同的结构，在姚总于2003年6月10号发表的U.S.Patent的第6,576,866页所描述的多重可调偏振控制器用来实现控制器410。U.S.Patent的第6,576,866页的全部部分被整合作为应用说明的一部分。
例如，在不同的结构的偏振控制器中可能包括多重可调控制元素，一个例子，三层可旋转的波片安装的相对推延分别为90度，180度和90度，形成偏振控制器。在特殊的装置中，半波片(HWP)放在两个四分之一波片(QWP)之间形成控制器。在另外一个装置中，三个或更多光学折射的光学卷带被用来产生固定的延迟值，分别为90度，180度和90度。
每个光纤卷带的弯曲加上挤压产生出双折射。光纤卷带的圈数(光传播的长度)和直径(弯曲度)设定下来，产生相应得延迟。光纤卷带可以在它们的主轴上转动，改变它们相对的方位来调节输出的偏振。另外一种选择，三个电控的电光材料用来产生固定的延迟值，分别为90度，180度和90度，没有物理的运动。电光晶体例如LiNbO3可以使用。每个电光偏振元素可用两组控制电压，利用电光材料没用物理运动旋转的原理控制和旋转它们的光学轴。
每一个光电偏振单元采用两路控制电压来控制，通过光电效应而不是偏振单元的机械旋转来旋转光轴的方位角。
另一个实现，Babinet-Soleil补偿器被用来在偏振控制器里调节偏振单元以产生可调延迟和可调方位角，两个可移动的双折射锲子通过他们的直角面相贴来定位。输入光轴直接通过两个直角斜边传输。通过锲子所有的光路经长度和其引起的所有系统延迟可以通过移动两个锲子的相对位置改变。这两个锲子也通过一个旋转机构使其绕着输入光轴的方向一起旋转以提供可调的方位。
基于Babinet-Soleil补偿器基本机构的光纤偏振控制器可以采用可旋转的光线挤压器构成。光纤挤压器通过挤压光纤使得方向可调。挤压使得光线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用于挤压器产生可变压力，以此在光纤里产生可变的双折射。
偏振控制的其他实现中，会使用4个或更多可调偏振单元和可变的双折射，偏振单元之间成固定的相对方位角。两个相邻单元的偏振态的相对交角为45°，光电材料和液晶被使用。在全光纤实现下，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，全光纤会用来减少光插入损耗，并使得其能在不同波长的光下工作。
带有多个可调偏振单元的偏振控制器使用一个控制机构执行两个控制机构(一个是前馈控制，一个是反馈控制)来动态控制多个偏振单元，具体实现上，前馈控制测量输入信号的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。反馈控制测量输出偏振态，并根据测得的输出偏振态的响应，调节由前进控制反馈设置的初始设置值附近的多个偏振控制单元，以减少输出偏振态和希望获得的输出偏振态的背离。另一个具体实现，前进控制至少控制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。为了确定范围，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背离。参看美国专利No.6,576,866。只有一些例子和实现被描述。然而其他一些实现、变化、修改和提高是可能的。

Claims (17)

1.一种设备，其特征在于，包括：偏振模块，光从偏振模块通向光介质，偏振模块根据控制信号控制其接受到的光的偏振态；光探测器，接收通过光介质传输的光并产生一个探测输出；反馈模块，获取探测器输出并对接收到的探测器输出响应，产生控制信号控制偏振模块以调节光的偏振，使得光探测器中传输的光最大和最小。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述反馈模块包括将探测器输出转化为反馈信号的电路，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，所述偏振模块包括复数可调偏振单元，所述反馈模块如下配置：在某一是可调节一个可调偏振单元而保持其他可调偏振单元在固定的设置，反馈模块通过调节每个以可调偏振单元以搜索在光探测器中的最大和最小光传输。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元包括一个电控光电元件。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元包括一根光纤和复数可调光纤挤压器。
6.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元包括一个可旋转的波片。
7.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述可调偏振单元包括一个可旋转的光纤线圈。
8.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述偏振模块更进一步包括：1)前馈控制器，偏振控制器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背离。
9.一种设备，其特征在于，包括：
一个偏振单元，获取光轴的输入，根据控制信号控制获取的输入光轴的偏振；
一个偏振镜用于接收从偏振单元产生的光输出；
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单元调整光偏振，通过光探测器测量最大透射度和最小透射度。
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，所述的偏转控制单元中包含可调光偏振元件，一个被设置为调整可调偏振元件的反馈单元，在保持其他可控偏振元件不变的情况下，依次调整某个可控偏振元件通过光探测器寻找最大透光度和最小透光度。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述的可控偏振元件中包含一个电子可控的电镀光学元件。
13.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述的可控偏振元件中包含光纤和一个复杂的光纤挤压器。
14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述的可控偏振元件中包含一个可旋转的摆动盘。
15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述的可控偏振元件中包含一个可旋转的光纤圈。
16.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述的偏振控制元件中包含：(1)一个前馈控制器，它响应输入的偏振去改变可控偏振元件，以提供一个期望的偏振输出；
(2)一个反馈控制器，它响应输出的偏振去改变可控偏振元件，以减小输出偏振相对于期望偏振的偏离度；
17.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述的偏振控制元件中还包含：一个波分复用分离器分离多个波分复用通道；一个光开关连接器将每个分离的波分复用通道依次的引导到偏振控制器。
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