[發明專利]一種非保偏光纖放大器偏振自適應控制系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201210089526.2
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102608831A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 許曉軍;熊玉朋;李霄;粟榮濤;周樸;王小林
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02B27/28
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 魏國先

技術領域

本發明涉及非保偏光纖放大器的偏振自適應控制技術，特別是一種非保偏光纖放大器偏振自適應控制系統及其控制方法。

背景技術

在光學精密測量、干涉測量、光通信、光傳感、光學非線性頻率變換、激光組束、生物醫療診斷等方面，需要高功率高消光比的偏振光，因此，能夠輸出線偏光的保偏光纖放大器以其獨特的優勢得到了人們的青睞，但是高功率保偏高功率器件制作難度大，高功率保偏光纖放大器的系統成本十分昂貴，而非保偏光纖放大器由于自身存在著退偏作用以及外界環境的干擾，所以不能保持線偏特性輸出，這大大限制其應用范圍。應用偏振自適應控制技術實現非保偏光纖放大器的高消光比偏振光輸出對于降低系統成本和拓展非保偏光纖放大器的應用范圍具有現實意義，國外工作人員針對該技術進行了相關研究，沒有公布控制算法等重要技術細節，國內還未見到針對于高功率非保偏光纖放大器的偏振自適應控制的報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種非保偏光纖放大器偏振自適應控制系統及其控制方法，降低光纖放大器的系統成本，拓展非保偏光纖放大器的應用范圍。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種非保偏光纖放大器偏振自適應控制系統，包括種子源、偏振控制器、非保偏放大器、準直器、分束鏡、探測器、A-D轉換電路、SPGD算法控制器、偏振控制器的驅動器，種子源通過光纖與偏振控制器連接，偏振控制器、非保偏放大器、準直器、分束鏡、探測器、A-D轉換電路、SPGD算法控制器、偏振控制器的驅動器依次連接構成偏振自適應控制系統的閉環。

非保偏光纖放大器偏振自適應控制方法為：種子源發射出線偏的激光光束，線偏激光光束經過偏振控制器后，進入非保偏光纖放大器中放大，經非保偏放大后出射至探測器，探測器提取出射光束的偏振信息，偏振信息經A-D轉換電路轉換為電信號傳遞給SPGD算法控制器，SPGD算法控制器根據反饋信號產生驅動信號，驅動器根據驅動信號控制偏振控制器對種子光的偏振態進行控制來補償系統偏振噪聲，上述過程反復進行，達到獲得期望的偏振光輸出的目的。

該方法的具體步驟如下：

1)種子源發射出線偏的激光光束，線偏激光光束經過偏振控制器后，進入非保偏光纖放大器中放大，經非保偏放大后出射至探測器，探測器提取出射光束的偏振信息；

2)偏振信息經A-D轉換電路轉換為電信號傳遞給SPGD算法控制器；

3)SPGD算法控制器隨機生成擾動向量δu^(k)＝{δu₁，δu₂，…δu_n}^(k)，其中δu_i相互獨立，滿足均值為零、方差相等且概率密度關于均值對稱；

4)依次將正向δu^(k)和負向-δu^(k)的擾動施加到偏振控制器上，通過探測器獲得擾動引起的性能評價函數變化量δJ^(k)；

5)根據性能評價函數變化量δJ^(k)更新控制參數u，進行k+1次迭代；

6)重復步驟3)～5)，當系統評價函數取得最大值的時候，結束。

本發明的裝置結構簡單，穩定性好，實用性強，利用SPGD(隨機并行梯度下降算法，Stochastic?Parallel?Gradient?Descent，SPGD)算法控制偏振控制器，通過對種子光的偏振進行控制來實現對整個非保偏光纖放大器鏈路的偏振噪聲的補償，達到獲得期望的偏振光輸出的目的，適用于任意波長的偏振控制領域，可實現任意功率水平的非保偏光纖放大器的偏振控制，且原理簡單，操作方便，性能可靠，對實驗環境和儀器設備沒有特殊要求。

附圖說明

圖1為本發明一實施例非保偏光纖放大器偏振自適應控制系統結構框圖；

圖2為本發明一實施例非保偏放大器結構框圖；

其中：

1：種子源；2：偏振控制器；3：非保偏放大器；4：準直器；5：分束鏡；6：探測器；7：A-D轉換電路；8：SPGD算法控制器；9：偏振控制器的驅動器；10：泵浦源；11：合束器；12：非保偏摻雜光纖。

具體實施方式