[发明专利]一种非保偏光纤放大器偏振自适应控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及非保偏光纤放大器的偏振自适应控制技术，特别是一种非保偏光纤放大器偏振自适应控制系统及其控制方法。

背景技术

在光学精密测量、干涉测量、光通信、光传感、光学非线性频率变换、激光组束、生物医疗诊断等方面，需要高功率高消光比的偏振光，因此，能够输出线偏光的保偏光纤放大器以其独特的优势得到了人们的青睐，但是高功率保偏高功率器件制作难度大，高功率保偏光纤放大器的系统成本十分昂贵，而非保偏光纤放大器由于自身存在着退偏作用以及外界环境的干扰，所以不能保持线偏特性输出，这大大限制其应用范围。应用偏振自适应控制技术实现非保偏光纤放大器的高消光比偏振光输出对于降低系统成本和拓展非保偏光纤放大器的应用范围具有现实意义，国外工作人员针对该技术进行了相关研究，没有公布控制算法等重要技术细节，国内还未见到针对于高功率非保偏光纤放大器的偏振自适应控制的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种非保偏光纤放大器偏振自适应控制系统及其控制方法，降低光纤放大器的系统成本，拓展非保偏光纤放大器的应用范围。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种非保偏光纤放大器偏振自适应控制系统，包括种子源、偏振控制器、非保偏放大器、准直器、分束镜、探测器、A-D转换电路、SPGD算法控制器、偏振控制器的驱动器，种子源通过光纤与偏振控制器连接，偏振控制器、非保偏放大器、准直器、分束镜、探测器、A-D转换电路、SPGD算法控制器、偏振控制器的驱动器依次连接构成偏振自适应控制系统的闭环。

非保偏光纤放大器偏振自适应控制方法为：种子源发射出线偏的激光光束，线偏激光光束经过偏振控制器后，进入非保偏光纤放大器中放大，经非保偏放大后出射至探测器，探测器提取出射光束的偏振信息，偏振信息经A-D转换电路转换为电信号传递给SPGD算法控制器，SPGD算法控制器根据反馈信号产生驱动信号，驱动器根据驱动信号控制偏振控制器对种子光的偏振态进行控制来补偿系统偏振噪声，上述过程反复进行，达到获得期望的偏振光输出的目的。

该方法的具体步骤如下：

1)种子源发射出线偏的激光光束，线偏激光光束经过偏振控制器后，进入非保偏光纤放大器中放大，经非保偏放大后出射至探测器，探测器提取出射光束的偏振信息；

2)偏振信息经A-D转换电路转换为电信号传递给SPGD算法控制器；

3)SPGD算法控制器随机生成扰动向量δu^(k)＝{δu₁，δu₂，…δu_n}^(k)，其中δu_i相互独立，满足均值为零、方差相等且概率密度关于均值对称；

4)依次将正向δu^(k)和负向-δu^(k)的扰动施加到偏振控制器上，通过探测器获得扰动引起的性能评价函数变化量δJ^(k)；

5)根据性能评价函数变化量δJ^(k)更新控制参数u，进行k+1次迭代；

6)重复步骤3)～5)，当系统评价函数取得最大值的时候，结束。

本发明的装置结构简单，稳定性好，实用性强，利用SPGD(随机并行梯度下降算法，Stochastic Parallel Gradient Descent，SPGD)算法控制偏振控制器，通过对种子光的偏振进行控制来实现对整个非保偏光纤放大器链路的偏振噪声的补偿，达到获得期望的偏振光输出的目的，适用于任意波长的偏振控制领域，可实现任意功率水平的非保偏光纤放大器的偏振控制，且原理简单，操作方便，性能可靠，对实验环境和仪器设备没有特殊要求。

附图说明

图1为本发明一实施例非保偏光纤放大器偏振自适应控制系统结构框图；

图2为本发明一实施例非保偏放大器结构框图；

其中：

1：种子源；2：偏振控制器；3：非保偏放大器；4：准直器；5：分束镜；6：探测器；7：A-D转换电路；8：SPGD算法控制器；9：偏振控制器的驱动器；10：泵浦源；11：合束器；12：非保偏掺杂光纤。

具体实施方式