專利名稱：使用光偏振控制器進行偏振相關損耗和偏振度測量的設備及方法
技術領域：
本發明屬于光學測量技術領域，特別涉及使用光偏振控制器進行偏振相關損耗和偏振度測量的設備及方法。
背景技術：
光偏振參數對光束或光信號的影響非常重大。偏振相關損耗(比如PDL和PMD)會在光纖和其他設備中產生影響，影響光設備或系統的運作。此設備可以合理的測量和反應光信號中的的SOP、PDL和DOP。
發明內容
本發明通過各種操作、設備舉例和技術說明，來表現如何使用偏振控制器和反饋電路來系統化控制各種輸入偏振光，偏振控制器可以直接測量光設備或材料中的PDL、DOP。
本發明的一個目的，通過偏振控制單元來控制偏振光。一個偏振控制單元響應一個模擬信號，光經過偏振控制單元進入光介質；光探測器接收到了傳輸光后通過光介質然后從探測器輸出；反饋系統接收并響應了探測器的輸出，產生了模擬信號并再次進入偏振控制單元，來調整光介質中的偏振光。從而測量最大傳播因素和最小傳播因素。
本發明的另一個目的是提出一種設備，包括偏振系統，從而響應模擬信號，控制偏振光并接收輸入光。一個光偏振器放置在偏振控制單元產生的輸出光之前；一個光探測器從光偏振器接收到輸出光，然后由探測器再進行輸出；一個反饋單元接收并響應了探測器的輸出，產生了模擬控制信號，進而控制偏振控制單元，調整光偏振，測量光探測器的最大傳播因素和最小傳播因素。
本發明再一目的是提出一種光測量方法，包括一個合復用WDM通道不同的信號；同時，直接將解復的WDM信號進入一個測量偏振度的設備中，并用此方法測量每個WDM通道的光偏振度。
另外，從光源中直接得到的光經過一個光濾波器，產生一個參考光束，直接測量經過濾波器的參考光束的偏振度；使用第一偏振度計算第一光信號的信噪比。這種方式也包括光源中直接得到的光，首先通過一個光放大器然后通過光濾波器；然后測量通過光濾波器的光的第二偏振度，使用第二偏振度計算第二光模擬信號的信噪比。這種方法更多的包括了使用第一偏振度和第二偏振度決定光放大器的噪音系數。
圖1為一個可測量(光介質、光設備或光材料中)PDL的探測設備。
圖2為兩個使用擾偏方法測量PDL的例子。
圖3為PDL測量舉例，使用Muller矩陣方法，光譜范圍從1520nm到1620nm。
圖4為本發明所描述的一個設備方案是基于使用偏振控制器中的反饋電路搜索最大和最小值測量光介質中的PDL。
圖5A、5B和5C展示了一個PDL測量的例子使用圖4的裝置，采用反饋控制搜索最大最小值方法。
圖6A 6B為使用兩種典型的方式進行消偏，用于拉曼放大器。
圖7展示了本發明描述的一個使用反饋電路的偏振控制器，基于最大和最小值搜索法測量光束的DOP的裝置。
圖8A、8B是圖7中的兩種典型的設備。
具體實施例方式
上述內容和其他控制方法結合附圖下面進一步詳細說明。
偏振相關損耗(PDL)是在傳輸光介質后(一個設備或一個材料)由于改變了其偏振態產生的完全范圍插入損耗，從進入光介質中的原始SOP(初始狀態)。因此，PDL可以被表示為PDL＝10 log10(Pmax/Pmin)這里Pmax和Pmin是設備和介質中表示光傳輸功率的最大和最小值，用于所有可能的輸入偏振現象。
圖1闡明一個典型設備，用于測量光介質或被測設備中PDL。輸入光中的SOP改變，通過所有可能的SOPS；光傳輸功率通過獲得最大傳播功率和最小傳播功率進行測量。基于測量Pmax和Pmin，PDL可以通過Eq被計算出。
(1)表格一列出了一些光纖光學材料的PDL值各種技術表明了可以試用的系統圖1舉例說明一個光擾偏器可以放置在被測樣品前，可以將輸入的偏振態輸出為任意偏振態。
一個光探測器用來接收和測量傳輸光和傳播功率。這種過程可以被放慢，因為擾偏儀需要操作各種設置來產生全部可能的偏振態和精確的測量。大多數擾偏儀不確定是否能均勻覆蓋整個邦加球，所以還有某些沒有被覆蓋的區域，這使得最大和最小的傳播功率的值變的不可確定。另外，擾偏辦法用于測量設備或者介質的高PDL值的不精確性。
圖2所示利用偏振不規則形的方法對兩個偏振膜色散樣本的100種測量方法。標準的偏振膜色散值由于不同的測量方法而擺動。兩個偏振膜色散樣本的測試中最小的偏振膜色散偏離偏振膜色散平均值6.6％和4.4％。這樣的錯誤在某些特定的場合是不能接受的。
表1列出了一些光纖光學系統的PDL值
另外一種用來測試某設備或介質的偏振相關損耗的方法是通過將輸入的偏振態轉變成4種不同偏振態的來測試Muller矩陣的元素，例如一組線性偏振態中的4個偏振態0、45、90度和一個循環偏振態。偏振相關損耗可以由Muller矩陣元素計算得出。要計算Muller矩陣的元素，光功率首先要在沒有中介或設備的情況下測試以得到一個參考功率的值。然后，偏振變成4個選定的偏振態，同時要測試在測試狀態下4種選定的偏振態時光在介質或設備中的傳播功率。基于以上測試，4個Muller矩陣的元素就可以計算出來了。
以上的Muller矩陣測試偏振相關損耗的方法速度慢而且可能每種功率的測試要用幾秒鐘的時間。Muller的元素隨光的波長而改變，因此必須進行波長校對。另外，Muller矩陣方法不夠準確。圖3是一個用Muller矩陣方法測試波長范圍為從1520納米到1620納米的光的偏振相關損耗的例子。所測得的偏振相關損耗隨波長有大約35mdB的變化。在某些應用中，這種不確定的測試值是無法接受的所述的偏振相關損耗測試技術部分建立在對以上內容的認知和前面所述的使用擾偏和Muller矩陣的技術限制基礎上的。在輸入到被測的媒介或者儀器的偏振態控制方面，上述技術的不同在于完全獨立于被探測器接收到的光，探測器用于測試通過被測的介質或設備的光，已存的技術根據光探測器接收到的通過設備或介質傳輸的光功率調整輸入的偏振態。反饋控制用于調節SOP以搜索通過被測的光介質(一種材料或設備)的最大和最小傳輸光功率水平。反饋控制搜索是系統地、確定地移出在擾偏模式中和Muller矩陣波長標定模式中的不確定因素。已存的技術可以提供足夠的高精度、高速度的測試。
使用反饋控制來調節相關的SOP(偏振態)，搜索通過被測光媒介(一種材料或一臺儀器)的最大和最小透射光功率。這種反饋控制搜索方法是系統化的、具有確定性的，消除了擾偏方法中的不確定性，取消了Muller矩陣方法中的波長標定。本文闡述的方法還能在提供高速測量的同時保證高精確度。
圖4所示系統400用于測量光媒介或儀器420的PDL(偏振相關損耗)。用樣品夾具將被測媒介或儀器420夾緊并放置在系統400的光路上。用一個光源401，如激光(二極管激光等)，產生一個探測光束402。用帶有多個可調節偏振元件的光偏振控制器來控制探測光束402的偏振特性，產生一個新的探測光束412，使之到達并通過媒介或儀器420而傳播。根據測量通過媒介或儀器420的光功率來調節偏振控制器410中的可調節偏振元件，產生所希望的SOP。用光探測器430，如光電二極管，接收通過媒介或儀器420的光，并輸出所測光功率的結果。探測器電路440用來優化并處理探測器430的輸出，并產生一個反饋信號442。帶有微控制器或數字控制電路的反饋控制器450用來接收反饋信號442，并根據測得的代表前面的SOP的透過光功率值調整當前SOP，從而找到Pmax和Pmin。本例中，儀器的偏振控制包含440、442和450等單元。
在方法的實現中，反饋控制器450是可編程的，它根據光探測器430接收到的光功率來控制偏振控制器410，實現搜索的目的。例如，可以使用最大-和-最小的搜索算法來控制搜索過程。首先，設置偏振控制器410，使之在探測光束412中產生一個預定的初始SOP，測量透過光功率；然后，控制偏振控制器410來改變SOP，使之沿著邦加球上的路徑到達一個新的SOP，測量新的SOP對應的透過光功率，該值要么減小，要么增大。作為一個特定的例子，假定新的SOP對應的光功率值減小。調節偏振控制器410，使SOP沿著邦加球上的路徑改變，直到測得的光功率不再減小并開始增加。這一步可以找到第一個最小透過光功率；然后，調節偏振控制器410使SOP繼續沿著同一路徑改變，找到第一個最大透射光功率對應的SOP。繼續這一搜索過程，把最大透過光功率作為Pmax，最小透過光功率作為Pmin。可通過減少搜索步驟和修正或改變搜索路徑等方法改善搜索Pmax和Pmin的過程。
偏振控制器410可包含多個改變光偏振特性的可調節偏振元件。調節偏振元件的方法之一就是反復調節一個元件的同時，固定其它元件，用迭代的方法搜索局部最大最小值，直到找到全局最大最小值。比如，一個偏振控制器410含有3個可調節偏振元件A，B，C。首先，將A，B，C設定到某一初始值并開始搜索，調節元件A，固定元件B和C。假設沿著邦加球上的某一路徑調節元件A，使光探測器430測得的透過光功率增加。一直調節元件A，當探測器430測得的透過光功率開始減小時，停止調節元件A。這樣，找到了一個局部最大值。接著，固定元件A和C，調節元件B，改變邦加球上光的偏振態，在探測器430上找到最大值。再接著，固定元件A和B，調節元件C，找到探測器430上的最大值。然后重復上述過程，直到探測器430上最新的最大值不再增加為止。這時，就找到了最大值。使用類似的搜索過程搜索探測器430上的最小值。
圖5A，5B和5C所示為使用圖4所示系統根據使用反饋控制的最大和最小搜索方法，檢測不同的樣品材料的PDL的例子。圖5A和5B所示分別為一個低PDL樣品和一個高PDL樣品的PDL值的測量。以目前的技術實現的PDL測量的精度約為0.005dB，相比偏振擾頻和Muller矩陣的方法，在精度上有重大提高。圖5C所示為在1520nm-1620nm波長范圍內使用本文闡述的技術測量PDL的重復性。
上述最大-和-最小搜索技術還可用來檢測光束的偏振度(DOP)。偏振度(DOP)是光源的一個重要特性。DOP與光通信系統中光源的組成特性的精度、傳感系統的靈敏度以及光信號的質量直接相關。所以，在各種應用中，精確快速的DOP特性描述非常重要。
在光學中，DOP用來描述在總的光強中有多少光是偏振光，并被定義為偏振光光強除以總光強(偏振光和非偏振光的光強的總和)DOP＝偏振強度/總光強＝偏振強度/(偏振強度+非偏振強度) (1)對于完全偏振光，DOP值為1。對于完全非偏振光，DOP值為0。不同光源的DOP值在0到1之間。高DOP值的光源包括DFB激光和外腔型激光。這些激光光源在光通信系統中可在光發射機中結合使用，也可用作干涉儀或其它儀器的光源。另一方面，自發放大輻射(ASE)光源，光輻射二極管(LED)，和超輻射發光二極管(SLED)都是低DOP光源。這些低DOP光源的重要應用是在傳感系統中最小化偏振靈敏度。例如，SLED和ASE光源可用在光纖陀螺中，光纖陀螺是測量物體旋轉速率和角度的傳感器。低DOP光源在光學元件的精確特性描述上也有重要應用，用來消除測量系統的PDL影響，包括光探測器的偏振靈敏度。
所以，對于光學元件的制造商和使用者來說，這些光源的DOP的精確特性描述是極為重要的。
光放大器在光學傳感和通訊系統中是個很關鍵的器件，對于光放大器而言，一個重要參數是比較低的偏振靈敏度；很不幸，現有的摻鉺光線放大器和拉慢放大器都有很強的偏振相關增益(PDG)。尤其當對器件沒有很好的控制時，拉曼放大器中的PDG效應會遠遠超過摻餌光纖放大器中的PDG效應。
拉曼放大器是基于拉曼散射的原理，它是由泵浦激光在光纖中激發光學聲子的一種效應，一個弱的光學信號會被受激放大的聲子把能量放大，這個過程叫做拉曼散射。PDG對于拉曼放大器來說是比較嚴重的，因為在受激拉曼散射過程中，入射的光子只有在泵浦光子相同偏振方向的條件下才能激發聲子。拉曼信號在信號的偏振方向和泵浦的偏振方向一致的情況下才能得到最強，相反，如果他們的偏振方向相互正交則拉曼增益可被忽略不計。
一個對于拉曼放大器最小化PDG或偏振靈敏度的有效方法是，使用消偏激光光源進行泵浦，消偏器是用來將偏振的泵浦激光轉換成消偏光源，使其DOP接近于0如圖6A所示(用偏振合成的方法消偏)，經過消偏的光源可用于泵浦拉曼放大器，這樣的消偏器可以用雙折射晶體、保偏光纖或其他方法來制造，。
另外一種方法如圖6B所示(用消偏器的方法消偏)，使用偏振合束器來合并兩個相同或接近頻率的但偏振正交的光源來得到一個非偏振光，由于兩束泵浦激光的DOP直接會影響到拉慢放大器的偏振靈敏度，對該類拉曼放大器制造廠商而言，精確測量DOP值是尤其重要的，例如合并泵浦光源的DOP與兩束正交的激光的功率平衡有很直接的關系，同時一個快速低價的DOP測量儀對于制造廠商在研制過程中的實時調節是所必須的。
DOP可以用傳統的偏振分析儀通過測量4個STKS參量來得到，偏振分析儀對于低DOP光源的測量是很不準確的，而且價格比較昂貴，同時偏振分析儀有很強的波長相關性，存在很復雜的定標要求，對于使用來說，不是很方便。
另一個常用的方法是在偏振片和光學頭的前面加一擾偏器來干擾偏振態的擾偏法。在理想的情況下，信號的偏振部分將平行或者垂直于起偏器的透光軸。當二者平行時，所有的偏振光都能通過，光學探測器測得最大光功率。當二者垂直時，偏振光被起偏器遮擋而無法通過，消光比非常高。因此，光學探測器測得的光功率最小。(Pmax-Pmin)的差值等于公式(1)中的Ppolarized。另一方面，非偏振光不會受到擾偏的影響。非偏振光在總探測光的占有量是一定的，但是通過起偏器后將會減半。因為在Pmin時偏振光的占有量為零。公式(1)中的偏振度可以計算如下DOP＝(Pmax-Pmin)/(Pmax+Pmin)(2)因此，當干擾輸入光的偏振態時光學探測器將測得最大和最小光功率的值。經過該測試的后，信號的偏振度就可以確定了。然而，為了使測試方法切實可靠，擾偏器必須在短時間內非常快地轉過整個邦加球。第二，擾偏器自身的激活損耗(擾偏中最大的插入損耗變化量)必須是可以忽略不計的。另外，測試用的電子儀器必須足夠地快和精確到能夠如實探測到最大和最小功率的值。
然而，通常無論擾偏器如何地快和穩定都很難在有限的時間內完全轉過整個邦加球。邦加球上沒有覆蓋的部分會引起偏振度的測試不夠可靠。測試的速度要求越快，不可靠性就越嚴重。這種現象使在測試高偏振度的光時，結果尤其不準確。然而，對于低偏振度的光來講，由于對于球體的覆蓋面要求并不很嚴格，所以這種方法比偏振器要準確且速度快。另一方面，與偏振器測試方法相比，擾偏法具有波長范圍大、不用校準、可測量高功率的光、操作簡單和成本低等優點。
圖7是根據從光學探測器上反饋和最大/最小值搜索方法做的一臺偏振度測試儀700。用來測試一束例如由激光二極管401發出的光的偏振度。將該輸入光由偏振控制器401對其偏振態進行控制后輸出。經偏振控制器輸出的光接一個光學起偏器710，然后用一個光學探測器430來接收起偏器710輸出的光。反饋電路用來控制偏振控制器410，并進行調節使探測器430探測到最大和最小功率的光。
在裝置700中，代替隨機敲右邊的偏振器，在擾偏方法中，最大/最小的測試方法只要控制450并保證儀器明確地找到公式(2)中測量DOP所用的Pmax和Pmin。因為在邦加球上只要求有兩個點并且很容易且準確地被找到，測試速度和精度根本上是由低和高DOP的光源來決定的。因此，這種測試方法在操作時可以克服偏振器方法(低DOP時精度低)和擾偏法(高DOP時精度低)的缺點。
在一定程度上，最大/最小搜索方法本質上類似于循環的擾偏法。這種方法充分去克服了缺點，而又具有擾偏方法的所有優點，包括波長范圍大、不用校準零點、容易操作、結構簡單和低成本。另外，這種搜索方法實現高速測試，例如，在某些測試中小于0.2秒。
不同光源的光功率是可以從動態變化的，變化范圍從，例如LEDs的毫瓦到泵式激光器的瓦。然而典型的DOP測試的動態范圍為30dB。用戶可指定他們想要的功率范圍，例如從-30dBm到0dBm，或者從-10dBm到20dBm。對于大功率的光源，例如，功率可達500mW的Raman泵式激光器，需要有特定的衰減器。為了保證DOP精度，衰減器必須是低偏振相關損耗的，因為偏振相關損耗會再次對光源擾偏。作為一個好的評價，當測試非偏振光時由偏振相關損耗引起的DOP誤差為DOP(％)＝12·PDL(dB) (3)例如，對于一個0.1dB相關偏振損耗的衰減器來說，它導致的DOP誤差是1.2％。
除了測量偏振度的值之外，一個正確的快速的偏振度測試儀要對于調整光源的偏振度值得生產商來說是非常重要的。比如說，在調整如圖6B所示的兩個泵浦激光器的光功率平衡中通過實時監控偏振度，可以得到極低偏振度的拉曼泵浦。偏振器對生產線的應用是非常昂貴的，而且對于缺少經驗的生產工人來說是很復雜的，而且對于這樣苛刻的應用是不足以滿足的。另外，由于它具有低成本、易操作、高精度，基于當時最大和最小值搜索的偏振度測量儀可以作為這種應用。
一個高速偏振度測量儀即可用在光網絡中檢測偏振膜色散或光信號的信噪比，圖8A圖示一個例子，類似一個1*N的開關，用來將偏振度測試儀與光纖網絡中的N通道輸出的波分復用分離器連接，依次測量波分復用各個通道的偏振度。因為在光系統中的偏振膜色散會降低光信號的偏振度，監視偏振度可以直接展示光信號的偏振膜色散的變化。如圖所示，在圖8A中的偏振度測試儀700就是在圖7中的偏振度測試儀700。然而，一個不同于圖7中的偏振度測試儀700也可以使用。
另一方面，在沒有PMD影響時，光學信噪比(OSNR)仍能夠利用下面的公式通過測量DOP值而獲得OSNR＝10log[(Pmax-Pmin)/(2Pmin)]＝10log[DOP/(1-DOP)] (4)在這里假定信號是完全偏振的，而噪聲是完全非偏振的。
精確的DOP測量儀還可以通過放大器來測量出噪聲的范圍。FIG.8B展示了一個可效仿的系統，通過放大器830測量噪聲的范圍。激光器810用來提供測量用的光束，光學帶通濾波器820放在DOP測量儀700的前面，使得光譜的頻帶在被測噪聲范圍內。信號源(例如激光器810)的光學信噪比(OSNR)不用放大器830先測量出來，即放大器830用光纖跳線850來代替。有公式(4)，得到測量結果OSNRo通常作為參考光學信噪比(0SNR)。透過光學濾波器820的光作為參考光束，它的光學信噪比(OSNR)為OSNRo。兩個光學連接器841和842用來連接光纖跳線850或放大器830。下一步，將放大器830接到光路中---在激光器810與濾波器820之間，測量出經過放大器830后光信號的光學信噪比(OSNR)，測量值OSNRamplifier同樣由公式(4)獲得。放大器830的噪聲范圍即為這兩個光學信噪比(OSNR)的差----(OSNRamplifier-OSNRo)，用dB表示。光學濾波器830是可選擇的，用來限制帶寬。
實際上，噪聲范圍可以用一個0.1-nm帶寬來表示，這樣的話帶寬與濾波器形狀的影響都要在計算最終光學信噪比(OSNR)時計算進去。
激光器810所產生的激光要固定一個精確的波長值，相應的濾波器820通頻帶的中心值應為激光的波長值。如圖FIG.8B所示，激光器810與濾波器820都是可調的。因此，激光器810與濾波器820可相互同步調節測量出不同波長下的噪聲范圍，例如放大器830不同WDM通道的噪聲范圍。在電腦(“PC”)或數字處理器860的幫助下，噪聲范圍的波長可信度與功率可信度可被決定。FIG.8B中用到的DOP測量儀可以是FIG.7中的DOP測量儀700或是其他的DOP測量儀。
DOP測量儀是非常重要的工具，用來精確描述通訊，制造業，測試與傳感應用中使用的光源的DOP值。利用DOP測量儀根據最大值與最小值尋找法可以得到許多好處，如低成本，易操作，高速，波長敏感度低和免校準。此DOP測量儀可以用來實現低成本，低干擾，低測量時間的情況下對高DOP或低DOP值得精確測量。
在上面描述的裝置和它們的變化或修改中，偏正控制器410有不同的結構，在姚總于2003年6月10號發表的U.S.Patent的第6,576,866頁所描述的多重可調偏振控制器用來實現控制器410。U.S.Patent的第6,576,866頁的全部部分被整合作為應用說明的一部分。
例如，在不同的結構的偏振控制器中可能包括多重可調控制元素，一個例子，三層可旋轉的波片安裝的相對推延分別為90度，180度和90度，形成偏振控制器。在特殊的裝置中，半波片(HWP)放在兩個四分之一波片(QWP)之間形成控制器。在另外一個裝置中，三個或更多光學折射的光學卷帶被用來產生固定的延遲值，分別為90度，180度和90度。
每個光纖卷帶的彎曲加上擠壓產生出雙折射。光纖卷帶的圈數(光傳播的長度)和直徑(彎曲度)設定下來，產生相應得延遲。光纖卷帶可以在它們的主軸上轉動，改變它們相對的方位來調節輸出的偏振。另外一種選擇，三個電控的電光材料用來產生固定的延遲值，分別為90度，180度和90度，沒有物理的運動。電光晶體例如LiNbO3可以使用。每個電光偏振元素可用兩組控制電壓，利用電光材料沒用物理運動旋轉的原理控制和旋轉它們的光學軸。
每一個光電偏振單元采用兩路控制電壓來控制，通過光電效應而不是偏振單元的機械旋轉來旋轉光軸的方位角。
另一個實現，Babinet-Soleil補償器被用來在偏振控制器里調節偏振單元以產生可調延遲和可調方位角，兩個可移動的雙折射鍥子通過他們的直角面相貼來定位。輸入光軸直接通過兩個直角斜邊傳輸。通過鍥子所有的光路經長度和其引起的所有系統延遲可以通過移動兩個鍥子的相對位置改變。這兩個鍥子也通過一個旋轉機構使其繞著輸入光軸的方向一起旋轉以提供可調的方位。
基于Babinet-Soleil補償器基本機構的光纖偏振控制器可以采用可旋轉的光線擠壓器構成。光纖擠壓器通過擠壓光纖使得方向可調。擠壓使得光線內部產生雙折射以控制光的偏振態。像壓電陶瓷傳感器之類的壓力傳感器可以用于擠壓器產生可變壓力，以此在光纖里產生可變的雙折射。
偏振控制的其他實現中，會使用4個或更多可調偏振單元和可變的雙折射，偏振單元之間成固定的相對方位角。兩個相鄰單元的偏振態的相對交角為45°，光電材料和液晶被使用。在全光纖實現下，一根光纖被四個光纖擠壓器擠壓，擠壓方向相互成固定的0°、45°、0°和45°角，需要調節每個擠壓器上的壓力以改變因壓力而產生的延遲，全光纖會用來減少光插入損耗，并使得其能在不同波長的光下工作。
帶有多個可調偏振單元的偏振控制器使用一個控制機構執行兩個控制機構(一個是前饋控制，一個是反饋控制)來動態控制多個偏振單元，具體實現上，前饋控制測量輸入信號的輸入偏振態并調節多個偏振控制單元以對希望輸出的偏振態預先確定設置。反饋控制測量輸出偏振態，并根據測得的輸出偏振態的響應，調節由前進控制反饋設置的初始設置值附近的多個偏振控制單元，以減少輸出偏振態和希望獲得的輸出偏振態的背離。另一個具體實現，前進控制至少控制2個偏振單元，而反饋控制至少控制兩個沒有被前饋控制控制的偏振單元。為了確定范圍，前饋控制本質上是根據輸入信號的響應對部分或全部偏振單元進行快速但是粗略的控制，反饋控制本質上對部分或全部偏振單元進行精細控制以減少輸出偏振態和希望獲得的輸出偏振態之間的背離。參看美國專利No.6,576,866.只有一些例子和實現被描述。然而其他一些實現、變化、修改和提高是可能的。
權利要求
1.一種設備，其特征在于，包括偏振模塊，光從偏振模塊通向光介質，偏振模塊根據控制信號控制其接受到的光的偏振態；光探測器，接收通過光介質傳輸的光并產生一個探測輸出；反饋單元，反饋單元獲取探測器輸出并對接收到的探測器輸出響應，產生控制信號控制偏振模塊以調節光的偏振，使得光探測器中傳輸的光最大和最小。
2.如權利要求1所述的設備，其特征在于，所述反饋單元包括將探測器輸出轉化為反饋信號的電路，處理反饋信號和產生控制信號的處理器。
3.如權利要求1所述的設備，其特征在于，偏振控制器包括復數可調偏振單元，反饋模塊如下配置在某一是可調節一個可調偏振單元而保持其他可調偏振單元在固定的設置，反饋模塊通過調節每個以可調偏振單元以搜索在光探測器中的最大和最小光傳輸。
4.如權利要求3所述的設備，其特征在于，所述可調偏振單元包括一個電控光電元件。
5.如權利要求3所述的設備，其特征在于，所述可調偏振單元包括一根光纖和復數可調光纖擠壓器。
6.如權利要求3所述的設備，其特征在于，所述可調偏振單元包括一個可旋轉的波片。
7.如權利要求3所述的設備，其特征在于，所述可調偏振單元包括一個可旋轉的光纖線圈。
8.如權利要求3所述的設備，其特征在于，所述偏振控制器更進一步包括1)前饋控制器，偏振控制器根據輸入的偏振改變可調偏振單元產生希望獲得的輸出偏振；2)反饋控制器，根據輸出的偏振控制可調偏振單元以減少輸出偏振和希望獲取的輸出偏振之間背離。
9.一種設備，其特征在于，包括一個偏振單元，獲取光軸的輸入，根據控制信號控制獲取的輸入光軸的偏振；一個偏振鏡用于接收從偏振單元產生的光輸出；一個反饋單元接收探測器的輸出，并根據探測器的輸出，產生控制信號以控制偏振單元調整光偏振，通過光探測器測量最大透射度和最小透射度。
10.如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述的反饋單元中，包含一個將探測器輸出轉換為反饋信號電子電路，和一個處理反饋信號、產生控制信號的處理器。
11..如權利要求9所述的設備，其特征在于，所述的偏轉控制單元中，包含復雜的可調光偏振元件，一個被設置為調整可調偏振元件的反饋單元，在保持其他可控偏振元件不變的情況下，依次調整某個可控偏振元件通過光探測器尋找最大透光度和最小透光度。
12.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述的可控偏振元件中包含一個電子可控的電鍍光學元件。
13.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述的可控偏振元件中包含光纖和一個復雜的光纖擠壓器。
14.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述的可控偏振元件中包含一個可旋轉的擺動盤。
15.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述的可控偏振元件中包含一個可旋轉的光纖圈。
16.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述的偏振控制元件中隱含包含(1)一個前饋控制器，它響應輸入的偏振去改變可控偏振元件，以提供一個期望的偏振輸出；(2)一個反饋控制器，它響應輸出的偏振去改變可控偏振元件，以減小輸出偏振相對于期望偏振的偏離度。
17.如權利要求11所述的設備，其特征在于，所述的偏振控制元件中還包含一個波分復用分離器分離多個波分復用通道；一個光開關連接器將每個分離的波分復用通道依次的引導到偏振控制器。
18.一個方法，其特征在于，包括以下步驟將復雜的波分復用通道分離成隔離的信號；引導分離的波分復用通道依次的進入光偏振度檢測裝置；并通過這個裝置測量每個分離的波分復用通道的光偏振度。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于，該方法中包含的器件由以下幾部分組成一個接收輸入光束并通過響應控制信號控制接受光束偏振的偏振單元；一個用于從提供光輸出的光偏振單元接收光輸出的光偏振鏡；一個反饋單元，它通過接收探測器輸出，并響應探測器的輸出，提供一個控制可控光偏振控制單元的信號，這個可控光偏振控制單元可以通過光探測器測量最大透光度和最小透光度。還包含一個通過光探測器測量最大透光度和最小透光度計算偏振度的一個方法。
20.一個方法，其特征在于，包括以下步驟引導光從光源通過光帶通濾波器提供一個參考光束；測量最初的通過光帶通濾波器的參考光束的偏振度；用最初的偏振度計算最初光信號的信噪比；引導光從光源通過首先通過光放大器然后通過光帶通濾波器；測量第二次通過光帶通濾波器光的偏振度；用第二次的偏振度計算第二個光信號的信噪比；用第一個偏振度和第二個偏振度確定光放大器的噪聲模型。
全文摘要
本發明涉及使用光偏振控制器進行偏振相關損耗和偏振度測量的設備及方法，屬于光學測量技術領域，本發明用偏振控制器和偏振控制器的反饋控制，通過測量光器件的偏振損耗或者通過偏振控制器的光束的偏振度系統的控制通過偏振控制器的光的偏振。
文檔編號G01N21/21GK1811359SQ20051012618
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月1日 優先權日2004年12月1日
發明者姚曉天 申請人:通用光訊光電技術(北京)有限公司