[发明专利]一种基于耦合效率优化的快速控制反射镜光纤耦合对准装置

摘要

本发明公开了一种基于耦合效率优化的快速控制反射镜光纤耦合对准装置，由光纤、快速控制反射镜及其驱动、随机并行梯度下降算法控制器、耦合透镜组、能量探测器组成。装置工作时，由能量探测器实时测量入射到光纤中光的能量，通过随机并行梯度下降算法得到使光纤中光能量变大的控制电压，并通过快速控制反射镜驱动电路将电压施加到快速控制反射镜上，使光纤中入射光的能量能够维持较大值，从而提高光纤的耦合效率。基于耦合效率优化的快速控制反射镜光纤耦合对准装置通过直接探测光纤中入射光的能量，将其稳定在较大值，具有结构简单，体积小，耦合效率高等特点。在激光通信、量子通信等光通信领域有广泛应用前景。

主权项

一种基于耦合效率优化的快速控制反射镜光纤耦合对准装置，其特征在于：该装置包括快速控制反射镜(1)、耦合透镜组(2)、光纤(3)、能量探测器(4)、随机并行梯度下降算法控制器(5)和快速控制反射镜驱动(6)；在整个耦合装置工作时，接收到得光经快速控制反射镜(1)入射到耦合透镜组(2)，耦合透镜组(2)将入射光聚焦至光纤(3)端面，光纤(3)与能量探测器(4)连接，能量探测器(4)探测入射到光纤(3)中光的能量作为整个耦合装置的评价因子，然后由随机并行梯度下降算法控制器(5)输出一个随机扰动信号，扰动信号经快速控制反射镜驱动(6)施加到快速控制反射镜(1)上，由于快速控制反射镜(1)的控制电压改变，它的镜面发生偏转，导致入射光经耦合透镜组(2)聚焦到光纤(3)中的能量发生改变，此时由能量探测器(4)探测当前光纤(3)中的能量并将能量值传送给随机并行梯度下降算法控制器(5)，随机并行梯度下降算法控制器(5)利用随机并行梯度下降算法根据得到的光功率评价因子的变化估计优化的梯度方向，并计算得到以适合的增益沿估计的梯度方向获取快速控制反射镜(1)的控制电压，该电压经快速控制反射镜驱动(6)施加到快速控制反射镜(1)上，完成一次迭代；通过反复迭代使得光纤功率计中光能量值稳定在较大值，获得理想的光纤耦合效果。