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高速精密偏振态发生器

王搏尘  
【摘要】:光纤中的偏振态(SOP)在现代高速光纤通信、光纤传感中占据着非常重要的地位,偏振模色散(PMD)、偏振相关损耗(PDL)等成为了制约现代高速光通讯速率的重要因素。因此偏振态的控制与产生也成为了一个非常重要且非常具有前景的研究方向。目前,偏振控制有很多种方法,但其中大部分速率较慢、精度较低,且只能产生几个特定的偏振态。本文通过一种新的偏振控制算法控制三个级联的电动PZT对光纤进行挤压来产生精确的偏振态。其具有精度高、速度快、纯数字化等优点,其产生的偏振态平均误差小于0.5%,邦加球覆盖率100%,插入损耗低于0.5dB。并基于该偏振态发生器的应用进行实验上的验证。本文首先对现在广泛应用的偏振态控制器的控制原理进行阐述与分析,然后着重对PZT挤压式偏振控制器与偏振模色散的测量与补偿原理进行阐明,最后对所搭建的偏振态发生器的性能与其在光纤通信中的应用进行实验上的验证。具体工作成果如下:1.对偏振态发生器存在的“盲区”问题进行分析。2.提出了一种新的对偏振态进行精确高速控制的控制算法,先利用线性控制算法进行粗调,再利用可变步长的步进算法进行细调。3.搭建了偏振态发生系统,包括程序的编写、控制电路的调试、压电陶瓷性能的检测。完成了高速精密偏振态发生器部分硬件方面的搭建、与所有软件算法方面程序的编写。并对搭建后的偏振态发生器性能进行实验上的验证,经测量其在邦加球上由任意偏振态至目标偏振态的平均误差仅为0.03rad,且邦加球覆盖率为100%。4.对其在偏振模色散补偿、偏振主态方面的应用进行实验上的验证,利用基于精密偏振态发生器的偏振模色散补偿系统,对一、二阶偏振模色散进行补偿,并利用固定分析仪法(FA)对补偿后的效果进行测量。并利用其对一路压电陶瓷挤模拟外界压力的偏振主态进行校对。


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