一种稳偏型偏振控制器、功率稳定方法及偏振态调整方法与流程

1.本发明属于偏振控制器技术领域，具体涉及一种新型的稳偏型偏振控制器、功率稳定方法及偏振态调整方法。


背景技术：

2.稳偏型偏振控制器是光纤技术中使用较多的一类偏振控制器，在高速光通信和高精度光纤传感技术中均有重要应用。在光纤系统中，稳偏型偏振控制器一般应用于终端光信号分析组件的前端，主要功能是克服光纤中由各种因素导致的光信号偏振态波动，按照光纤系统要求对光纤传输光信号的偏振态进行调整和保持。
3.如图1所示，现有的稳偏型偏振控制器主要由偏振态控制单元、偏振态测试单元、分光单元等组成，如图1所示。输入光经过偏振态控制单元、分光单元，分为两路，一路作为参考光输入偏振态测试单元，另一路作为输出光。通过偏振态控制单元，可以对输出光信号的偏振态进行调整。当需要进行偏振态保持时，偏振态测试单元将偏振态实时测试结果反馈给偏振控制单元，指导偏振态控制单元进行调整，从而实现偏振态保持功能。目前，业界使用的稳偏型偏振控制器产品均采用以上方案。
4.现有的稳偏型偏振控制器主要存在以下问题：1)现有技术以偏振态的实时测试结果作为反馈指导，受制于偏振态测试的速度和精度、偏振控制算法等多种因素影响，当输入光偏振态的波动幅度或频率较大时，输出光的偏振态只能在一个特定区间内保持相对稳定；2)对于偏振敏感性比较强的光纤系统，偏振态在特定区间内的随机波动对终端探测光信号的影响很难进行量化，使光信号附加无法消除的随机噪声，对信噪比产生不利影响。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的稳偏型偏振控制器，包括第一准直器、第一偏振态控制单元、起偏器、分束器、第二偏振态控制单元、第二准直器、光电探测器、第一线缆、控制器、第二线缆、第三线缆。外部光纤输出光通过第一准直器变为控制器，依次通过第一偏振态控制单元、起偏器，进入分束器后分为两路，其中一路光依次通过第二偏振态控制单元，第二准直器连接外部输出；另一路光进入光电探测器，控制器通过第一线缆、第二线缆、第三线缆分别与光电探测器、第一偏振态控制单元、第二偏振态控制单元连接。
6.上述技术方案中，所述起偏器为高消光比偏振片，消光比在40db以上，偏振片首选为金属纳米颗粒薄膜型偏振片。
7.上述技术方案中，所述分束器为高透过率分束器，分束器透射光为信号光，分束器反射光为参考光。
8.上述技术方案中，所述光电探测器为铟镓砷型光电探测器，线性度优于
±
0.02db，动态范围大于70db，光电探测器接收分束器反射光。
9.上述技术方案中，所述偏振态控制单元为电控性偏振控制模块，偏振控制类型首选为铌酸锂调制晶体型。
10.上述技术方案中，所述控制器为辅助控制单元，对光电探测器采集信号进行接收、分析与对外输出，提供偏振态控制单元工作所需要的电控信号。
11.上述技术方案中，所述控制器以光电探测器采集信号作为参考，自动调节第一偏振态控制单元，使光电探测器采集信号功率始终保持在目标值附近，实现功率稳定功能。
12.上述技术方案中，所述控制器通过调整第二偏振态控制单元，实现输出光的偏振态可进行任意调节功能。
13.本发明提出了一种新型的稳偏型偏振控制器，具备偏振态保持功能，主要内部的起偏器实现。起偏器将外部输入光锁定在线偏振光，实现输出光的偏振态保持。
14.本发明还提供一种新型的稳偏型偏振控制器功率稳定方法，包括以下步骤：
15.步骤1、当稳偏型偏振控制外部输入光信号，光电探测器开始采集到光信号，在输入光偏振态不稳定的情况下，此时光信号在一定范围内上下波动；
16.步骤2、通过控制器对第一偏振态控制单元连续施加不同电控信号，使第一偏振态控制单元输出光的偏振态，做一次基本覆盖全邦加球的扫描变化，并记录光电探测器采集到的光信号变化量；
17.步骤3、将光电探测器采集到的最大光信号功率，减小0.5db作为基准光功率；
18.步骤4、通过控制器对第一偏振态控制单元连续施加不同电控信号，使光电探测器采集到的功率始终位于基准光功率的一定范围。
19.本发明还提供一种新型的稳偏型偏振控制器偏振态调整方法，包括通过以下步骤：
20.步骤1、通过控制器对第一偏振态控制单元连续施加不同电控信号，用于实现输出光的偏振态调整；
21.步骤2、当输出光的偏振态满足实际光路需要后，锁定电控信号，此时输光光的偏振态保持在某一特定态。
22.本发明提出的一种新型的稳偏型偏振控制器，具备功率反馈功能，主要通过控制器，将光电探测器采集到的实时信号对外输出。
23.采用上述方案：可以解决以下两方面问题：1)针对现有技术方案只能实现在特定区间的偏振态保持问题，本发明通过起偏器进行偏振态保持，无需进行任何操作就能够克服输入光偏振态的波动幅度或频率较大等因素的影响，保持高效的稳偏；2)针对偏振态波动对光纤系统终端探测光信号的影响问题，本发明将偏振态波动转化为光功率波动，通过内部反馈控制来减小光功率的波动量，同时可通过外部反馈来克服光功率波动对终端探测光信号的信噪比影响。
附图说明
24.图1为现有技术中稳偏型偏振控制器的结构图。
25.图2为本发明新型的稳偏型偏振控制器结构示意图。
具体实施方式
26.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术
人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
27.实施例一
28.如图2所示，本发明的一个实施例是，本发明提出了一种新型的稳偏型偏振控制器：包括第一准直器1、第一偏振态控制单元2、起偏器3、分束器4、第二偏振态控制单元5、第二准直器6、光电探测器7、第一线缆8、控制器9、第二线缆10、第三线缆11。外部光纤输出光通过第一准直器1变为控制器，依次通过第一偏振态控制单元2、起偏器3，进入分束器4后分为两路，其中一路光依次通过第二偏振态控制单元5，第二准直器6连接外部输出；另一路光进入光电探测器7，控制器9通过第一线缆8、第二线缆10、第三线缆11分别与光电探测器7、第一偏振态控制单元2、第二偏振态控制单元5连接。
29.上述技术方案中，所述起偏器为高消光比偏振片，消光比在40db以上，偏振片首选为金属纳米颗粒薄膜型偏振片。
30.上述技术方案中，所述分束器为高透过率分束器，分束器透射光为信号光，分束器反射光为参考光。
31.上述技术方案中，所述光电探测器为铟镓砷型光电探测器，线性度优于
±
0.02db，动态范围大于70db，光电探测器接收分束器反射光。
32.上述技术方案中，所述偏振态控制单元为电控性偏振控制模块，偏振控制类型首选为铌酸锂调制晶体型。
33.上述技术方案中，所述控制器为辅助控制单元，对光电探测器采集信号进行接收、分析与对外输出，提供偏振态控制单元工作所需要的电控信号。
34.上述技术方案中，所述控制器以光电探测器采集信号作为参考，自动调节第一偏振态控制单元，使光电探测器采集信号功率始终保持在目标值附近，实现功率稳定功能。
35.上述技术方案中，所述控制器通过调整第二偏振态控制单元，实现输出光的偏振态可进行任意调节功能。
36.本发明提出了一种新型的稳偏型偏振控制器，具备偏振态保持功能，主要内部的起偏器实现。起偏器将外部输入光锁定在线偏振光，实现输出光的偏振态保持。
37.本发明还提供一种新型的稳偏型偏振控制器功率稳定方法，包括以下步骤：
38.步骤1、当稳偏型偏振控制外部输入光信号，光电探测器开始采集到光信号，在输入光偏振态不稳定的情况下，此时光信号在一定范围内上下波动；
39.步骤2、通过控制器对第一偏振态控制单元连续施加不同电控信号，使第一偏振态控制单元输出光的偏振态，做一次基本覆盖全邦加球的扫描变化，并记录光电探测器采集到的光信号变化量；
40.步骤3、将光电探测器采集到的最大光信号功率，减小0.5db作为基准光功率；
41.步骤4、通过控制器对第一偏振态控制单元连续施加不同电控信号，使光电探测器采集到的功率始终位于基准光功率的一定范围。
42.本发明还提供一种新型的稳偏型偏振控制器偏振态调整方法，包括通过以下步骤：
43.步骤1、通过控制器对第一偏振态控制单元连续施加不同电控信号，用于实现输出
光的偏振态调整；
44.步骤2、当输出光的偏振态满足实际光路需要后，锁定电控信号，此时输光光的偏振态保持在某一特定态。
45.本发明提出的一种新型的稳偏型偏振控制器，具备功率反馈功能，主要通过控制器，将光电探测器采集到的实时信号对外输出。
46.实施例二
47.在上述内容的基础上，本发明的一种新型的稳偏型偏振控制器，功率稳定方法及偏振态调整方法整体的工作流程，如下所示：
48.1、当稳偏型偏振控制外部输入光信号，起偏器3将外部输入光锁定在线偏振光，实现输出光的偏振态保持；
49.2、光电探测器7采集到光信号，在输入光偏振态不稳定的情况下，此时光信号会在一定范围内上下波动；
50.3、将光电探测器7采集到的最大光信号功率，减小0.5db作为基准光功率；
51.4、通过控制器9对第一偏振态控制单元连续施加不同电控信号，使光电探测器采集到的功率始终位于基准光功率附近。
52.5、通过控制器9对第一偏振态控制单元连续施加不同电控信号，可以实现输出光的偏振态调整；
53.6、当输出光的偏振态满足实际光路需要后，锁定电控信号，此时输光光的偏振态保持在某一特定态。
54.7、要通过控制器，将光电探测器采集到的实时信号对外输出。光电探测器探测的实时信号功率以p表示，外部光路终端探测光信号的实时功率以i表示，修正后的终端探测光信号实施功率为i/p，克服光功率波动对终端探测光信号信噪比的影响。
55.采用本发明的技术方案：1)本发明通过起偏器进行偏振态保持，无需进行任何操作就能够克服输入光偏振态的波动幅度或频率较大等因素的影响，保持高效的稳偏，能够克服现有技术方案只能实现在特定区间的偏振态保持问题；2)本发明将偏振态波动转化为光功率波动，通过内部反馈控制来减小光功率的波动量，同时可通过外部反馈来克服光功率波动对终端探测光信号的信噪比影响。
56.需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。