一种双M-Z型光纤传感偏振控制系统的制作方法

技术特征：
1.一种双m-z型光纤传感偏振控制系统，其特征在于，包括依次连接的：双mz型光强度调制器，用于产生两路大小、方向相同的光强度信号；fpga采集模块，用于采集上述两路光强度信号，获取二者的相似度和能量比，以此判断是否要产生偏振驱动信号，以及，将产生的所述偏振驱动信号发送至电动偏振控制模块；电动偏振控制模块，用于接收到所述偏振驱动信号后，修正双mz型光强度调制器输出的两路光强度信号的偏振态。2.根据权利要求1所述的双m-z型光纤传感偏振控制系统，其特征在于，所述fpga采集模块进一步包括依次连接的：光电探测器，用于采集双mz型光强度调制器输出的两路大小、方向相同的光强度信号，转换成对应的模拟电信号；预处理子模块，用于对两路光强度信号对应的模拟电信号分别依次进行低频滤波和降噪处理；ad转换器，用于将预处理后的两路光强度信号转换成数字形式；fpga采集卡，用于获取两路所述数字形式的光强度信号的相似度和能量比，以此判断是否要产生偏振驱动信号，以及，将产生的所述偏振驱动信号发送至电动偏振控制模块。3.根据权利要求2所述的双m-z型光纤传感偏振控制系统，其特征在于，所述fpga采集卡，还用于控制电动偏振控制模块的修正过程，确定双mz型光强度调制器输出的两路光强度信号的偏振态达到最佳相关度。4.根据权利要求2或3所述的双m-z型光纤传感偏振控制系统，其特征在于，所述fpga采集模块同时产生四路相同模拟形式的偏振驱动信号,每路模拟形式的偏振驱动信号用于驱动电动偏振控制模块挤压双mz型光强度调制器输出光纤的一个方向，以修正对应方向上两路光强度信号的偏振态；所述电动偏振控制模块进一步包括依次连接的：da转换器，用于将接受到的fpga采集模块发送的四路模拟形式的偏振驱动信号转换成数字形式；压电型偏振控制器，用于接收到每路所述数字形式的偏振驱动信号后，驱动对应的压电陶瓷对双mz型光强度调制器传输光纤的对应方向进行挤压。5.根据权利要求2或3所述的双m-z型光纤传感偏振控制系统，其特征在于，所述fpga采集卡执行如下程序判断是否要产生偏振驱动信号：系统初始化，将x＝0写入flash地址1，t2＝0写入flash地址2，其中，x为计数单元，t2为环境温度；获取当前环境温度t1，并从flash地址2中读取所述t2，判断是否满足-t0<t
2-t1<t0；如果满足，将t1写入flash地址2，从flash地址1中读取x，令x自动加1，判断是否满足x≥1，如果x≥1，执行下一步，否则，将x＝0写入flash地址1，系统进入休眠；如果不满足，执行下一步；t0表示预设温度差；获取两路光强度信号的余弦相似度和能量比进而获得系统偏振控制指标e，根据所述e与预设值比较判断是否要产生偏振驱动信号，如果所述e小于预设值，产生偏振驱动信号，否则，不产生偏振驱动信号。6.根据权利要求5所述的双m-z型光纤传感偏振控制系统，其特征在于，所述与所述
分别通过下面公式获得分别通过下面公式获得式中，a
i
表示一路光强度信号的幅值，b
i
表示另一路光强度信号的幅值，i表示第i个数据，m表示余弦相似度计算所需的采样点数，n-m表示能量比计算所需的采样点数。7.根据权利要求6所述的双m-z型光纤传感偏振控制系统，其特征在于，所述系统偏振控制指标e通过下面公式获得a1 a2＝1式中，a1、a2为实现标定的两个指标的权重值。8.根据权利要求6或7所述的双m-z型光纤传感偏振控制系统，其特征在于，所述fpga采集卡执行如下程序控制电动偏振控制模块的修正过程：启动系统时钟，将y＝n写入flash地址3，j＝0写入flash地址4，其中，y为休眠时间参数，j为动态休眠调节参数；通过四路偏振驱动信号，控制压电型偏振控制器的四个压电陶瓷两两呈45
°
角分别挤压双mz型光强度调制器传输光纤的四个方向；判断是否满足j＝n-1；如果不满足，令j自动加一、y＝n-j，将获得的所述y、j分别写入flash地址3、4，将系统时钟唤醒时间设置为y，系统进入休眠，待唤醒后再次执行所述系统初始化，并再次判断是否满足j＝n-1，直到满足为止，判定两路光强度信号的偏振态达到最佳相关度；如果满足，令y＝n-j，将系统时钟唤醒时间设置为y，系统进入休眠，待唤醒后再次执行系统初始化。9.根据权利要求8所述的双m-z型光纤传感偏振控制系统，其特征在于，所述fpga采集卡执行如下程序控制压电型偏振控制器挤压双mz型光强度调制器传输光纤的四个方向：将挤压双mz型光强度调制器传输光纤的四个方向的压电陶瓷分别编号为a1、a2、a3、a4，所述a1、a2、a3、a4的初始挤压力为0；控制压电陶瓷a4上施加的力增加一个单位，获取两路光强度信号的余弦相似度和能量比进而获得系统偏振控制指标e；将所述e与预设值进行比较，如果所述e大于等于预设值，压电陶瓷a1、a2、a3、a4上施加的力确定；如果所述e小于预设值，控制压电陶瓷a4上施加的力继续增加一个单位，将再次获得的e与预设值进行比较，直到压电陶瓷a4上施加的力达到最大值、e仍小于预设值时，将压电陶瓷a4上施加的力清零，并执行下一步；控制压电陶瓷a3施加的力增加一个单位，将获得的e与预设值进行比较，如果所述e大于等于预设值，压电陶瓷a1、a2、a3、a4上施加的力确定；如果所述e小于预设值，控制压电陶
瓷a3上施加的力不变，压电陶瓷a4上施加的力递增，将再次获得的e与预设值进行比较，直到a4上施加的力达到最大值、e仍小于预设值时，将压电陶瓷a4上施加的力清零，a3施加的力增加一个单位，重复上述过程，直到a3施加的力达到最大值时，将a3、a4上施加的力清零,执行下一步；控制压电陶瓷a2施加的力增加一个单位，将获得的e与预设值进行比较，如果所述e大于等于预设值，压电陶瓷a1、a2、a3、a4上施加的力确定；如果所述e小于预设值，控制压电陶瓷a2上施加的力不变，a3、a4上施加的力按照上一步所述方式递增，直到a3、a4上施加的力都达到最大值、e仍小于预设值时，将压电陶瓷a2上施加的力增加一个单位，重复上述过程，直到a2施加的力达到最大值时，将a2、a3、a4上施加的力均清零，执行下一步；控制压电陶瓷a1施加的力增加一个单位，将获得的e与预设值进行比较，如果所述e大于等于预设值，压电陶瓷a1、a2、a3、a4上施加的力确定；如果所述e小于预设值，控制压电陶瓷a1上施加的力不变，a2、a3、a4上施加的力按照上一步所述方式递增，直到a2、a3、a4上施加的力都达到最大值、e仍小于预设值时，将压电陶瓷a1上施加的力增加一个单位，重复上述过程增加一个单位，直到a1施加的力达到最大值时，将a1、a2、a3、a4上施加的力均清零，返回步骤控制压电陶瓷a4上施加的力增加一个单位。10.根据权利要求9所述的双m-z型光纤传感偏振控制系统，其特征在于，如果所述e大于等于预设值，所述fpga采集卡执行如下程序：判断j是否等于0；若不等于，将j自动减一，再次判断是否满足y≤15，若满足，则y自动加1；若等于，令y＝15，将获得的y写入flash地址3中，j写入flash地址4中，将系统时钟唤醒时间设置为y分钟，系统进入休眠状态；系统唤醒后，从flash地址1中读取x，令x自动加1，判断是否满足x≥1，如果满足，继续获取e判断是否要产生偏振驱动信号，如果不满足，将x＝0写入flash地址1，系统进入休眠。

技术总结
本发明涉及一种双M-Z型光纤传感偏振控制系统，属于偏振控制技术领域，解决了现有技术两路偏振态互相耦合、互相干扰的问题。该系统包括依次连接的：双MZ型光强度调制器，用于产生两路大小、方向相同光强度信号；FPGA采集模块，用于采集上述两路光强度信号，获取二者的相似度和能量比，以此判断是否要产生偏振驱动信号，以及，将产生的所述偏振驱动信号发送至电动偏振控制模块；电动偏振控制模块，用于接收到所述偏振驱动信号后，修正双MZ型光强度调制器输出的两路光强度信号的偏振态。该系统能够有效提高双MZ光路偏振态控制的效率。够有效提高双MZ光路偏振态控制的效率。够有效提高双MZ光路偏振态控制的效率。


技术研发人员：刘磊 蔡文川 李丹勇
受保护的技术使用者：北京机械设备研究所
技术研发日：2020.09.15
技术公布日：2022/3/14