[发明专利]一种光偏振态的无限偏振跟踪系统及方法

说明书

本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种光偏振态的无限偏振跟踪系统及方法，其中方法包括以下步骤，二级调相器接收来自光发射机发出的一束偏振光，并调整偏振光的偏振态输出信号光，信号光包括第一信号光及第二信号光；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；处理模块接收电信号并处理得到X、Y偏振方向的光功率之差；处理模块通过dither算法对电信号进行处理，获得当前信号光的斯托克斯矢量，并根据斯托克斯矢量得到控制电压信号；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。本发明通过二级调相结构即可实现光偏振态的稳定。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，更具体地，涉及一种光偏振态的无限偏振跟踪系统及方法。

背景技术

相干光通信系统具有高灵敏度、中继距离长、通信容量大、调制方式多等优点，其已被广泛应用。相干光通信主要利用相干调制和外差检测技术，相干调制即利用传输的信号改变光载波的频率、相位和振幅，因此需要光信号具有确定的频率和相位，而外差检测则是在接收端利用一束本振光与信号光在光耦合器中进行相干耦合，得到与信号光的频率、相位及振幅按相同规律变化的拍频信号。相干接收对于光的偏振是敏感的，因此在相干光通信系统中，要求本振光信号与信号光的频率和相位稳定，还需要本振光信号和接收光信号偏振态保持一致。然而在通信过程中，信号光在光纤中传输，光纤的移动以及振动、温度变化等都会造成信号光偏振态的扰动，因此需要实时跟踪、稳定以及控制光信号的偏振态。

目前已有的SHCD(自同差相干检测系统)，主要是将调制信号和作为本振信号的音调副本从发射机发送到接收机进行相干接收，它可以最大限度地减少本振光相位噪声的影响，省略频率偏移，从而允许使用大线宽的非冷却激光器，同时简化数字信号处理算法，但是，与传统的相干光通信系统一样，SHCD也存在相干接收时偏振敏感的问题。因此需要设计相应的自动偏振跟踪方案补偿接收到的本振信号的偏振随机变化。

为此，中国专利CN112485930A公开了一种实现偏振稳定的控制方法及系统，其通过快速定位算法将任意输入光偏振态经过偏振控制器后的输出光偏振态快速调整到邦加球上任意指定目标偏振态附近，再由随机梯度下降算法进一步稳定输出光偏振态至目标偏振态，以实现对任意偏振态稳定到任意设定的目标偏振态；但是其需要通过由五级等效相位差可调角度固定波片构成的偏振控制器进行调节，且其当前三级波片上施加电压达到极限时，需要回退前三级波片电压至中间电压以便于继续调节电压，这样的方案过于复杂，不能实现光偏振态的无限跟踪，调节控制速度必然会受到影响，控制效果不好。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种光偏振态的无限偏振跟踪系统及方法，其通过二级调相器即能够实现光偏振态的无限跟踪控制。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种光偏振态的无限偏振跟踪方法，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，并调整偏振光的偏振态输出信号光，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。

本方案中直接提取信号光X、Y偏振方向的光功率，通过dither算法计算出相应的斯托克斯矢量，用斯托克斯矢量描述信号光的偏振态，通过斯托克斯矢量可以得到控制电压信号，这样二级调相器即可根据控制电压信号对偏振光的偏振态进行调整，实现偏振稳定。