[发明专利]一种光偏振态的无限偏振跟踪系统及方法

权利要求书

1.一种光偏振态无限跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：二级调相器接收来自光发射机发出的一束偏振光，并调整所述偏振光的偏振态输出信号光，所述信号光包括第一信号光及第二信号光；

步骤2：提取模块提取信号光的X、Y偏振方向的光功率，并将其转换为电信号；

步骤3：处理模块接收所述电信号并处理得到X、Y偏振方向的光功率之差；

步骤4：处理模块通过dither算法对所述光功率之差进行处理，获得当前信号光的斯托克斯矢量，并根据所述斯托克斯矢量得到控制电压信号；

步骤5：二级调相器根据控制电压信号对偏振光进行偏振态调整，使得输出的信号光在庞加莱球上趋向S1＝0的圆环。

2.根据权利要求1所述的一种光偏振态无限跟踪方法，其特征在于，步骤2具体包括：

通过两个功率分光器分别对第一信号光、第二信号光进行分束，均得到第一光束及第二光束；

通过两个光探测器分别接收两个第一光束且均转换为电信号，第二光束经偏振合束器合束后继续在原光路传播。

3.根据权利要求2所述的一种光偏振态无限跟踪方法，其特征在于，步骤4中所述通过dither算法对所述光功率之差进行处理，获得当前信号光的斯托克斯矢量，并根据斯托克斯参矢量得到控制电压具体包括：

提取所述信号光当前偏振态的斯托克斯S1分量；

利用dither算法根据所述斯托克斯S1分量估算得到斯托克斯S2分量；

根据所述斯托克斯S1、S2分量计算得到当前偏振态绕S3轴的旋转到S1＝0的旋转角，并根据所述旋转角得到对应的控制电压信号。

4.根据权利要求3所述的一种光偏振态无限跟踪方法，其特征在于，步骤4中所述利用dither算法根据所述斯托克斯S1分量估算得到斯托克斯S2分量具体包括：

设置微扰矩阵Vb，其中Vb中包含Ld个数值；

将Vb中各个数值乘以delta后依次加到二级调相器的第二电压控制级中，分别获得经过微扰后的反馈值ΔS1；其中，delta为微扰系数；

根据所述反馈值ΔS1计算斯托克斯S2分量的值，具体公式为：

T1＝sum(ΔS1*Vb)/delta/Ld，

θ＝acos(min(1,-T1))，

其中，θ为椭圆率；ΔS1₁、ΔS1₂、ΔS1₃、ΔS1₄分别为依次施加各个数值得到的反馈值；T1为二级调相器经过微扰后得到的反馈值。

5.根据权利要求4所述的一种光偏振态无限跟踪方法，其特征在于，在步骤4中同时设置微扰矩阵Va，其中Va中包含Ld个数值，并在将Vb中各个数值乘以delta后依次加到二级调相器的第二电压控制级中时，同时将Va中各个数值乘以delta后依次加到二级调相器的第一电压控制级中。

6.根据权利要求5所述的一种光偏振态无限跟踪方法，其特征在于，当所述旋转角为2π或0时，处理模块向二级调相器中的第二电压控制级输入反向的电压。

7.一种用于实现权利要求1至6任一项所述的光偏振态无限跟踪方法的系统，其特征在于，包括顺次连接的光发射机、二级调相器、提取模块以及处理模块，所述光发射机发射出偏振光，所述偏振光经二级调相器进行相位偏振态调整后输出信号光，所述提取模块提取信号光的部分功率并转换为电信号，所述处理模块对所述电信号进行处理得到控制电压信号，并将所述控制电压信号转换为电信号输入到二级调相器中，二级调相器根据所述控制电压信号对偏振光进行偏振态调整，使得信号光在庞加莱球上趋向S1＝0的圆环。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括两个功率分光器以及一个偏振合束器，两个功率分光器分别用于将所述二级调相器输出的两路信号光进行分光，得到两个第一光束及两个第二光束，所述偏振合束器用于将两个第二光束合束。