[發明專利]雙波長正交偏振激光器用偏振控制系統

有效

• 申請號: 201410221937.1
• 申請日: 2014-05-23
• 公開（公告）號: CN103984113A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 瞿鵬飛;孫力軍
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 侯懋琪;侯春樂

技術領域

本發明涉及一種激光器偏振控制技術，尤其涉及一種雙波長正交偏振激光器用偏振控制系統。

背景技術

光的偏振態是光的四大關鍵參量之一(頻率、相位、幅度以及偏振態)，偏振態是指光在傳播過程中其能量分布的偏向性，在自由傳播時，光的偏振態會因環境溫度、應力等因素的影響而發生隨即改變，這種偏振態的改變對高速光通信領域、光傳感領域以及一些特殊的偏振相關裝置都有極大的影響。

在高速光通訊領域，近年來出現的偏振相關調制、偏振相關放大增益以及偏振復用等都要求光信號在傳輸過程中具有穩定不變的偏振態，因此偏振控制具有極其重要的作用；另一方面，隨著光纖傳感技術的突破性進展，光纖傳感系統在國民經濟中的各個領域中得到了廣泛應用，作為相位、頻移等傳感信號的重要解調方法之一，相干探測成為了溫度應力分布式傳感、角速度傳感等領域的核心技術，相干探測要求兩相干光必須具有穩定的偏振關系，才能獲得穩定的干涉信號輸出，所以光信號的偏振態穩定性控制是相干探測的關鍵部分。

近年來雙波長正交偏振激光器獲得了越來越廣泛的應用，該激光器的特點在于其輸出的光信號包含兩個波長不同但波長間隔可調、功率基本相等的光信號，同時兩波長光的偏振態總保持90度的正交關系。利用這種激光器可以實現任意微波信號的光產生、光學任意波形產生等多種功能，這些功能對于微波光子學領域意義重大，不過，完成這些功能的前提仍然是兩正交偏振光的偏振態必須保持穩定。在實際應用中，激光器輸出的這兩個正交偏振光在單模光纖中傳輸時，同樣受到應力、溫度等環境因素的影響，兩個光信號的偏振在保持正交關系的同時，會發生同步的偏振變化，這就影響了該激光器在很多領域中的應用。

現有的偏振控制方法只適用于對單波長單偏振態光進行控制，其根本原因是：現有的偏振控制方法需要依賴光功率來獲取偏振誤差量，由于雙波長正交偏振光存在正交偏振關系，起偏器輸出的光信號的光功率不會隨著正交偏振光的偏振變化而變化，因此無法依靠光功率檢測獲取到偏振誤差量，自然地也就無法實現對其偏振態的穩定性控制。

發明內容

針對背景技術中的問題，本發明提出了一種雙波長正交偏振激光器用偏振控制系統，包括雙波長正交偏振激光器，其結構為：所述偏振控制系統由偏振控制器、單輸入雙輸出的保偏分路器、起偏器、光電探測器、檢波器和信號處理系統組成；所述雙波長正交偏振激光器的輸出端與偏振控制器的輸入端光路連接；偏振控制器的輸出端與保偏分路器的輸入端光路連接；保偏分路器的第一輸出端形成偏振控制系統的輸出端，向外輸出雙波長正交偏振光；保偏分路器的第二輸出端與起偏器的輸入端之間通過保偏光纖光路連接；起偏器的輸出端與光電探測器的輸入端之間通過保偏光纖光路連接；光電探測器的輸出端與檢波器的輸入端連接；檢波器的輸出端與信號處理系統連接；信號處理系統與偏振控制器的控制部電氣連接；

所述雙波長正交偏振激光器用于輸出待調制的雙波長正交偏振光；

所述偏振控制器能根據信號處理系統輸出的控制信號對雙波長正交偏振激光器輸出的雙波長正交偏振光的偏振態進行動態調節；

所述保偏分路器用于將偏振控制器的輸出光分為兩路，其中一路光向外輸出至應用端，另一路光用于提取雙波長正交偏振光的偏振誤差；

所述起偏器的固有偏振方向作為0度偏振方向，起偏器的輸出光中帶有雙波長正交偏振光與0度偏振方向的誤差信息；

所述光電探測器用于將光信號轉換為電信號，同時，光電探測器還對光信號中的拍頻信號進行拾取；

所述檢波器用于對輸入信號進行檢波放大處理；

所述信號處理系統能根據檢波器輸出信號的變化量，采用負反饋控制原理對偏振控制器的工作參數進行動態調節，使檢波器的輸出信號收斂于一設定的恒定值。

本發明的原理是：基于現有理論可知，在相互連接的起偏器和保偏光纖中，起偏器的起偏方向與保偏光纖的某一個軸一致，假設此軸為保偏光纖的快軸，則偏振方向、起偏方向與保偏光纖快慢軸的位置關系可由圖2示出(圖中λ₁和λ₂帶表雙波長正交偏振光中的兩種波長的光，α為雙波長正交偏振光的偏振方向與起偏器固有偏振方向的夾角)，在α角度條件下，兩個正交偏振光經投影映射，最終投影到起偏器起偏方向(也即快軸)上的光將從起偏器中輸出，而與起偏器起偏方向垂直(即與慢軸平行)的光將會被截止阻擋無法輸出，從起偏器輸出的光經過光電探測器進行光電轉換之后，其光學拍頻產生的電信號可用下式表示: