[发明专利]一种光纤周界安全防护系统信噪比控制装置及方法

权利要求书

1.一种光纤周界安全防护系统信噪比控制装置，其特征在于，所述光纤周界安全防护系统信噪比控制装置包括：信号生成器、信号平衡器、偏振态控制器、光电探测器和信号处理控制器，所述信号生成器与所述信号平衡器连接，所述信号平衡器与所述偏振态控制器连接，所述偏振态控制器与所述光电探测器连接，所述光电探测器与所述信号处理控制器连接，所述信号处理控制器与所述信号平衡器和偏振态控制器连接；

信号生成器，用于生成顺时针和逆时针两路光信号；

信号平衡器，用于根据信号处理控制器的控制对所述两路光信号调平衡；

偏振态控制器，用于根据信号处理控制器的控制对调平衡后的两路光信号进行偏振态调整；

光电探测器，用于接收偏振态调整后的两路光信号，并将偏振态调整后的两路光信号转换为两路电信号并发送至信号处理控制器；

信号处理控制器，用于接收光电探测器发送的两路电信号，根据所述两路电信号控制信号平衡器对所述两路光信号调平衡，根据所述电信号控制偏振态控制器对调平衡后的两路光信号进行偏振态调整；

所述信号平衡器包括第一信号平衡器和第二信号平衡器，所述偏振态控制器包括第一偏振态控制器和第二偏振态控制器，所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器，所述第一信号平衡器与第一偏振态控制器连接，所述第一偏振态控制器与第一光电探测器连接，所述第二信号平衡器与第二偏振态控制器连接，所述第二偏振态控制器与第二光电探测器连接；

所述信号处理控制器包括：

平衡控制单元，用于接收第一光电探测器和第二光电探测器发送的两路电信号，判断所述两路电信号的峰峰值差值是否超过预先设置的差值阈值；当超过预先设置的差值阈值时，控制信号平衡器增加峰峰值大的光路的衰减程度，直至两路电信号的峰峰值差值在预先设置的差值阈值范围内；

条纹对比度控制单元，用于计算第一光电探测器发送的电信号的条纹对比度，当条纹对比度超过预先设置的对比度阈值时，利用变步长模拟退火算法搜索新的偏振态控制电压对第一电极化仪进行控制，所述新的偏振态使第一光电探测器发送的电信号的条纹对比度在预先设置的对比度阈值范围内；

信号相关度控制单元，用于计算所述两路电信号的信号相关度，当信号相关度超过预先设置的相关度阈值时，利用变步长模拟退火算法改变各位置向量对应的外加到第二电极化仪上的电压值，对第二电极化仪入射光的偏振态进行连续控制并利用反馈信号进行最优值搜索，直到所述两路电信号的信号相关度在预先设置的相关度阈值范围内。

2.根据权利要求1所述的光纤周界安全防护系统信噪比控制装置，其特征在于，所述信号平衡器为可调光衰减器，用于在平衡控制单元控制下，调整光路衰减程度，调整两路光信号平衡。

3.根据权利要求2所述的光纤周界安全防护系统信噪比控制装置，其特征在于，所述可调光衰减器拥有两个电压输入端，通过调节两电压差分结果控制光功率的衰减程度。

4.根据权利要求1所述的光纤周界安全防护系统信噪比控制装置，其特征在于，所述偏振态控制器为电极化仪，用于在条纹对比度控制单元和信号相关度控制单元控制下，对调平衡后的光信号进行条纹对比度控制和信号相关度控制。

5.根据权利要求4所述的光纤周界安全防护系统信噪比控制装置，其特征在于，所述电极化仪拥有四个挤压方向成45°交错排列的挤压器，控制过程通过对四个挤压器施加电压对输入光波的偏振态进行调制，输出不同偏振态的光波。

6.根据权利要求1所述的光纤周界安全防护系统信噪比控制装置，其特征在于，所述信号生成器包括：窄线宽激光器、第一耦合器、隔离器、第一Y波导和第二Y波导，所述窄线宽激光器与所述第一耦合器连接，所述第一耦合器与隔离器连接，所述隔离器与第一Y波导和第二Y波导连接，所述第一Y波导与所述第一信号平衡器连接，所述第二Y波导与所述第二信号平衡器连接。

7.一种光纤周界安全防护系统信噪比控制方法，其特征在于，所述方法包括：

信号生成器生成顺时针和逆时针两路光信号；

两路光信号经过信号平衡器和偏振态控制器传输至光电探测器；

光电探测器将接收到的两路光信号转换为两路电信号，并将所述两路电信号发送给信号处理控制器；

所述信号处理控制器接收光电探测器发送的两路电信号，根据所述两路电信号控制信号平衡器对所述两路光信号调平衡，根据所述电信号控制偏振态控制器对调平衡后的两路光信号进行偏振态调整；

信号平衡器根据信号处理控制器的控制对所述两路光信号调平衡；

偏振态控制器根据信号处理控制器的控制对调平衡后的两路光信号进行偏振态调整；

所述信号处理控制器接收光电探测器发送的两路电信号，根据所述两路电信号控制信号平衡器对所述两路光信号调平衡，根据所述电信号控制偏振态控制器对调平衡后的两路光信号进行偏振态调整，包括：

接收第一光电探测器和第二光电探测器发送的两路电信号，判断所述两路电信号的峰峰值差值是否超过预先设置的差值阈值；当超过预先设置的差值阈值时，控制信号平衡器增加峰峰值大的光路的衰减程度，直至两路电信号的峰峰值差值在预先设置的差值阈值范围内；

计算第一光电探测器发送的电信号的条纹对比度，当条纹对比度超过预先设置的对比度阈值时，利用变步长模拟退火算法搜索新的偏振态控制电压对第一电极化仪进行控制，所述新的偏振态使第一光电探测器发送的电信号的条纹对比度在预先设置的对比度阈值范围内；

计算所述两路电信号的信号相关度，当信号相关度超过预先设置的相关度阈值时，利用变步长模拟退火算法改变各位置向量对应的外加到第二电极化仪上的电压值，对第二电极化仪入射光的偏振态进行连续控制并利用反馈信号进行最优值搜索，直到所述两路电信号的信号相关度在预先设置的相关度阈值范围内。