壓電式偏振控制器系統的控制方法技術方案

本發明專利技術實施例提供了一種壓電式偏振控制器系統的控制方法。所述方法包括：建立壓電式偏振控制器系統的矩陣模型；根據所述矩陣模型，對所述壓電式偏振控制器系統進行控制。本發明專利技術提高了壓電式偏振控制器系統的控制速度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及偏振控制
，尤其涉及一種壓電式偏振控制器系統的控制方法。
技術介紹
目前為止，現有的偏振控制器都是使用的閉環控制方法，而且是通過反復比較輸出偏振態與目標偏振態的偏差，不斷調節控制參數，使之朝偏差減小的方向變化逐漸趨近于期望偏振態，每一次調節參數之前都得測量輸出偏振態的值，花費大量時間，極大地限制了偏振控制的速度。現有的閉環型偏振控制器的設計方案為：基于波片組合的偏振控制器方案通常認為1/4波片能夠把任意狀態下的偏振光轉變成線偏振光或相反，而半波片則能實現任意兩個偏振態間的轉換，所以它們之間的組合可以實現偏振控制。它是一個自由空間三波片偏振控制器的結構圖，它由兩個1/4波片和一個半波片組成，其中各波片的延遲量固定，相對角度是可變的。控制原理是：任意的輸入偏振光經第一個1/4波片變為線偏振光，然后經過半波片此時線偏振光的偏振方向會變為期望得到的偏振方向，最后第二個1/4波片會把該線偏振光變為期望得到的輸出偏振光。這類方法應用比較廣泛，但是仍然存在很多缺點。比如要將光從一根光纖中耦合輸出，再將其聚焦進入另一根光纖，會使得插入損耗增大，而且光纖的聚焦也要花費很多時間。
技術實現思路
本專利技術的實施例提供了一種壓電式偏振控制器系統的控制方法，能夠提高壓電式偏振控制器系統的控制速度。為了實現上述目的，本專利技術采取了如下技術方案。一種壓電式偏振控制器系統的控制方法，包括：建立壓電式偏振控制器系統的矩陣模型；根據所述矩陣模型，對所述壓電式偏振控制器系統進行控制。所述對所述壓電式偏振控制器系統進行控制的步驟包括：獲取所述壓電式偏振控制器系統的設定輸出偏振態；根據所述矩陣模型，計算所述設定輸出偏振態對應的第一電壓值；給所述壓電式偏振控制器系統加上所述第一電壓值,以使所述壓電式偏振控制器系統輸出所述設定輸出偏振態；或者獲取所述壓電式偏振控制器系統的設定輸出電壓值；根據所述矩陣模型，計算所述設定輸出電壓值對應的輸出偏振態，以估算所述設定輸出電壓值對應的輸出偏振態。所述壓電式偏振控制器系統包括至少三個壓電式偏振控制器單元；每一個壓電式偏振控制器單元包括：狹窄入口和可調式電源驅動的壓電微位移器、光纖入口、光纖出口以及電源插口；所述壓電式偏振控制器單元之間依次交錯成45。所述矩陣模型為：其中，a1～a3分別為矢量α的三個坐標分量，θ1～3分別是第1～3壓電式偏振控制器單元的旋轉角。所述對所述矩陣模型進行初始化的步驟包括：將電壓施加于一壓電式偏振控制器單元上，獲取所述壓電式偏振控制器單元輸入的電壓值以及輸入的所述電壓值對應的輸出偏振態；通過多重線性回歸方法，根據輸入的所述電壓值和對應的所述輸出偏振態，求得廣義偏振主態單位矢量；根據旋轉角和電壓間的對應關系，求得旋轉角與電壓之間的函數，得到所述壓電式偏振控制器單元的旋轉矩陣；所述旋轉角為偏振態矢量繞著所述廣義偏振主態單位矢量旋轉所經過角度；運用相同方法，求得其他兩個壓電式偏振控制器單元的旋轉矩陣；根據所述三個壓電式偏振控制器單元的旋轉矩陣，得到整個壓電式偏振控制器系統的矩陣模型。由上述本專利技術的實施例提供的技術方案可以看出，本專利技術實施例中，開環控制方法為：利用輸出偏振態函數，只需要測量輸出偏振態和電壓值對偏振控制器進行初始化，加上電壓即可得到所需偏振態，不需要任何反饋，也不需要其他的復雜算法，因此其控制速度會大大提高，達到微秒級。本專利技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本專利技術實施例一提供的一種壓電式偏振控制器系統的控制方法的處理流程圖；圖2是本專利技術中壓電式偏振控制器系統的裝置圖。圖3是本專利技術中單個PPC單元的結構圖。圖4是本專利技術實施例中輸出偏振態在邦加球上的變化軌跡示意圖(側視圖)。圖5是本專利技術實施例中輸出偏振態在邦加球上的變化軌跡示意圖(正視圖)。圖6是本專利技術實施例中旋轉角與電壓間的線性變化關系圖。圖7是本專利技術實施例中理論輸出偏振態與實際輸出偏振態的值的分布圖。圖8是本專利技術實施例中PPC的偏振態響應時間示意圖。具體實施方式下面詳細描述本專利技術的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本專利技術，而不能解釋為對本專利技術的限制。如圖1所示，為本專利技術所述的一種壓電式偏振控制器系統的控制方法，包括：步驟11，建立壓電式偏振控制器系統的矩陣模型；其中，所述壓電式偏振控制器系統包括至少三個壓電式偏振控制器單元；每一個壓電式偏振控制器單元包括：狹窄入口和可調式電源驅動的壓電微位移器、光纖入口、光纖出口以及電源插口；所述壓電式偏振控制器單元之間依次交錯成45。所述矩陣模型為：其中，a1～a3分別為矢量α的三個坐標分量，θ1～3分別是第1～3壓電式偏振控制器單元的旋轉角。步驟11，包括：步驟111，將電壓施加于一壓電式偏振控制器單元上，獲取所述壓電式偏振控制器單元輸入的電壓值以及輸入的所述電壓值對應的輸出偏振態；步驟112，通過多重線性回歸方法，根據輸入的所述電壓值和對應的所述輸出偏振態，求得廣義偏振主態單位矢量；步驟113，根據旋轉角和電壓間的對應關系，求得旋轉角與電壓之間的函數，得到所述壓電式偏振控制器單元的旋轉矩陣；所述旋轉角為偏振態矢量繞著所述廣義偏振主態單位矢量旋轉所經過角度；步驟114，運用步驟111-113的方法，求得其他兩個壓電式偏振控制器單元的旋轉矩陣；步驟115，根據所述三個壓電式偏振控制器單元的旋轉矩陣，得到整個壓電式偏振控制器系統的矩陣模型。步驟12，根據所述矩陣模型，對所述壓電式偏振控制器系統進行控制。步驟12包括：獲取所述壓電式偏振控制器系統的設定輸出偏振態；根據所述矩陣模型，計算所述設定輸出偏振態對應的第一電壓值；給所述壓電式偏振控制器系統加上所述第一電壓值,以使所述壓電式偏振控制器系統輸出所述設定輸出偏振態；或者獲取所述壓電式偏振控制器系統的設定輸出電壓值；根據所述矩陣模型，計算所述設定輸出電壓值對應的輸出偏振態，以估算所述設定輸出電壓值對應的輸出偏振態。本專利技術提出一種壓電偏振控制器(PPC)的開環偏振控制方法。這種方法相較于傳統閉環控制方法,偏振控制速度提高了許多，達到了微秒級。它對于光纖通信、光纖測量、光通信等領域會有很重大的影響。以下描述本專利技術的應用場景。本專利技術的壓電型偏振控制器的開環控制方法,構建了壓電型偏振控制器的矩陣模型，分析了廣義的偏振主態。另外，本專利技術介紹了一種偏振主態(psp)的廣義概念來分析壓電式偏振控制器(PPC)，每一個PPC單元可以通過由PSP確定的旋轉矩陣來進行描述。本文的PPC由三個PPC單元組成，每一個都由一個狹窄入口和一個由可調式電源驅動的PZT(壓電微位移器)組成，PZT的擠壓方向可以是0°，45°，0°。本專利技術證實了所有的偏振旋轉角度相對于驅動電壓是線性變化的，而且PSP的第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓電式偏振控制器系統的控制方法，其特征在于，包括：建立壓電式偏振控制器系統的矩陣模型；根據所述矩陣模型，對所述壓電式偏振控制器系統進行控制。

【技術特征摘要】
1.一種壓電式偏振控制器系統的控制方法，其特征在于，包括：建立壓電式偏振控制器系統的矩陣模型；根據所述矩陣模型，對所述壓電式偏振控制器系統進行控制。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述壓電式偏振控制器系統進行控制的步驟包括：獲取所述壓電式偏振控制器系統的設定輸出偏振態；根據所述矩陣模型，計算所述設定輸出偏振態對應的第一電壓值；給所述壓電式偏振控制器系統加上所述第一電壓值,以使所述壓電式偏振控制器系統輸出所述設定輸出偏振態；或者獲取所述壓電式偏振控制器系統的設定輸出電壓值；根據所述矩陣模型，計算所述設定輸出電壓值對應的輸出偏振態，以估算所述設定輸出電壓值對應的輸出偏振態。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓電式偏振控制器系統包括至少三個壓電式偏振控制器單元；每一個壓電式偏振控制器單元包括：狹窄入口和可調式電源驅動的壓電微位移器、光纖入口、光纖出口以及電源插口；所述壓電式偏振控制器...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李政勇，陳耕陽，詹翔空，王海洋，宋中波，吳重慶，
申請(專利權)人：北京交通大學，
類型：發明
國別省市：北京;11