[发明专利]一种偏振控制结构及偏振控制方法

说明书

本发明公开了一种偏振控制结构及偏振控制方法，该结构包括波片型偏振控制器、偏振旋转分束器PSR、平衡光电探测器BPD和现场可编程门阵列FPGA；其中，波片型偏振控制器将完成偏振态旋转的光信号输入PSR，PSR将光信号分为两个正交偏振态，两路信号经过BPD后得到反馈信号，FPGA通过运行控制算法最小化反馈信号，得到波片型偏振控制器的驱动电压，使其内的波片旋转相应的角度，以此来控制光信号的偏振旋转，最终使输出的两偏振光的功率相等。采用本发明的技术方案，光信号仅通过一个半波片就可完成控制功能，半波片可以无限旋转，不需要复位功能，可以完成光信号不间断无尽偏振控制。

技术领域

本发明涉及数据中心短距离高速率光通信传输中的偏振控制技术领域，特别涉及一种偏振控制结构及偏振控制方法。

背景技术

在大数据时代的背景下，数据总量持续增长、许多应用程序正在推动着数据中心网络流量的大幅增长，流量快速增长的需求要求在短距离范围内建立起高效的光互联网络。

传统上，强度调制直接检测(intensity-modulation direct-detection，IMDD)系统因其低成本和简单性一直应用于数据中心，该系统依赖于多波长或多非相干格式的光纤，由于其只在信号强度中编码信息，不能满足日益增长的流量需求。传统相干光传输技术可以充分利用光信道的四个自由度，从而最大限度提高了光信号传输数据的效率。但是传统的相干光传输系统成本高，复杂度大，功耗大，所以数据中心若要采用相干传输方式应简化相干接受机信号处理来满足低成本，功耗低的需求。

在简化相干检测的思路上，同源零差相干光传输是一个更具有吸引力的方案。该方案中调制信号和本振(local oscillator，LO)来自于同一激光器，通过光纤传输后发送到接收端相干接受机进行混频，由于两个光信号是同一激光器发出，可在接收端消除频偏的影响和最小化相位噪声的影响。但LO在传输过程中会发生随机的偏振的旋转，因此需要一个自动偏振控制器稳定LO的偏振态。

现有技术一，利用移相器和耦合器级联完成偏振态的旋转。该技术主要包括偏振旋转分束器(polarization splitter/rotator，PSR)，移相器，耦合器，平衡光电探测器(balanced photodetector，BPD)，FPGA。光信号经过PSR后，被分为两个偏振态，依次经过移相器，耦合器，移相器，耦合器，BPD后进入FPGA，FPGA通过最小化输入信号得到移相器的相位偏移量。在此过程中，第二级移相器旋转LO的偏振态，当第二级移相器到达其界限值时，第一级移相器翻转π或-π帮助第二级移相器复位。该方案需要一级移相器完成复位功能，而且某些情况下由于第二级移相器在界限值的波动，第一级移相器需要多次翻转才能成功。

现有技术二，目前大多数偏振控制器可分为两类，一类是相位固定-角度可调的偏振控制器，一类是取向固定相位可调的偏振控制器，通过多个波片级联可将任意偏振态输入光控制到任意所需的偏振态光信号，即可将任意偏振态光信号控制在庞加莱球任意点上。但在上述应用场景下，不需要将光信号控制在庞加莱球某一点上，只需控制在S₁＝0的环上，因此不需要多级复杂的控制结构。

发明内容

本发明提供了一种偏振控制结构及偏振控制方法，以解决现有技术结构复杂，控制过程繁琐的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种偏振控制结构，包括：波片型偏振控制器、偏振旋转分束器、平衡光电探测器以及处理器；其中，

所述波片型偏振控制器内包含一个半波长的波片，用来完成光信号的偏振态旋转，旋转角度由所述波片型偏振控制器的驱动电压决定；

所述波片型偏振控制器与所述偏振旋转分束器连接，所述偏振旋转分束器与所述平衡光电探测器连接，所述平衡光电探测器与所述处理器连接；