[实用新型]基于光纤非线性增益偏振相关性的光域偏振锁定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光域信号处理技术，具体是基于光纤非线性增益偏振相关性的光域偏振锁定装置。

背景技术

光波属于横电磁波，偏振特性是其固有属性之一。光纤通信技术中，光波偏振特性制约着部分光子器件的性能，促使各种新型偏振相关功能光域信号处理光子器件的迅速发展。因此，光波偏振演化及其操控是光纤领域的热门技术。无论是偏振相关问题的解决还是偏振相关效应的应用，关键是如何实施对光波偏振取向的操控。实际光纤波导总会存在材料或者结构的微观缺陷，光波偏振取向在光纤中的演化具有随机特征，致使光纤中光波偏振取向的操控极为困难。最简便的光波偏振操控无源光学器件是偏振片：调整偏振片的透光取向，可以输出任意角度的线偏振光波。该器件的缺陷在于偏振片输出的光波振幅与光波输入偏振取向密切相关。传统的有源光波偏振操控方法基于有源光电子器件融合复杂反馈算法，如粒子群寻优算法，模拟退火寻优算法、遗传算法等，这些算法在实际应用中显示出效率和优势，但在高速和超高速系统中受到电子器件响应速度瓶颈的限制。

光纤三阶非线性光学效应响应时间极短，且非线性增益具有偏振相关性，因此，基于光纤三阶非线性偏振相关增益可对入射光波实施光域偏振锁定。传统上，光域偏振锁定设计方案包含“同向结构”和“反向结构”。“同向结构”中泵浦光波和信号光波在光纤中同向传输，偏振锁定效率高、响应速度快，适用于高速光信号的光域偏振锁定；然而，“同向结构”存在的严重问题是：由于泵浦光波偏振取向在光纤中随机演化，使信号光波的输出偏振具有随机性和不可预知性，且无法有效实施对其输出偏振取向的调节。“反向结构”中泵浦光波和信号光波在光纤中反向传输，其优点是信号光波的输出偏振取向由泵浦光波的输入偏振取向锁定和调节。“反向结构”的缺陷在于：响应速度慢，一般响应速度仅为微秒量级；泵浦光波功率高，需要8W或8W以上才能使信号光波偏振度大于0.9，实用性低。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种基于光纤非线性增益偏振相关性的光域偏振锁定装置。

这种装置的优点是响应速度快、操作方便、实用性好。

这种光域偏振锁定方法设有二阶非线性泵浦光波对一阶非线性泵浦光波实施分布式、反向非线性放大，不仅增加了信号光波的偏振相关非线性增益和降低了非线性泵浦光波的功率要求，同时也使信号光波的输出偏振取易于调节。

实现本实用新型目的的技术方案是：

基于光纤非线性增益偏振相关性的光域偏振锁定装置，包括顺序连接的光学扰偏器、光学放大器、第一波分复用器、低双折射光纤、第二波分复用器和光学滤波器，设有第一泵浦源通过第一偏振控制器与第一波分复用器连接，设有第二泵浦源通过第二偏振控制器与第二波分复用器连接。

第一波分复用器对偏振控制后的第一泵浦源和扰偏后的信号光波实施合束，前向注入低双折射光纤；第二波分复用器将偏振控制后的第二泵浦源后向注入低双折射光纤，并输出光域偏振锁定的信号光波。

所述光学放大器的工作波段涵盖C+L波段。

所述低双折射光纤为C+L波段单模光纤，低双折射光纤的偏振模色散系数不大于0.05ps/。

所述第一泵浦源为一阶非线性泵浦源，第一泵浦源经第一偏振控制器产生具有确定偏振取向的前向传输非线性泵浦光波，前向传输非线性泵浦光波在低双折射光纤中与信号光波的传输方向相同。

所述第二泵浦源为二阶非线性泵浦源，第二泵浦源经第二偏振控制器产生具有确定偏振取向的后向传输非线性泵浦光波，后向传输非线性泵浦光波在低双折射光纤中与信号光波、第一泵浦源产生的一阶非线性泵浦光波传输方向相反。

所述前向传输非线性泵浦光波在低双折射光纤中对输入信号光波实施偏振相关受激拉曼散射放大时，前向传输非线性泵浦光波频率等于信号光波频率和低双折射光纤的拉曼频移之和。

所述前向传输非线性泵浦光波在低双折射光纤中对输入信号光波实施偏振相关参量放大时，前向传输非线性泵浦光波的波长与低双折射光纤的零色散波长之差的绝对值小于10nm。

所述后向传输非线性泵浦光波在低双折射光纤中对前向传输非线性泵浦光波实施偏振相关受激拉曼散射放大，后向传输非线性泵浦光波频率等于前向传输非线性泵浦光波频率和低双折射光纤的拉曼频移之和。

基于光纤非线性增益偏振相关性的光域偏振锁定方法，包括所述基于光纤非线性增益偏振相关性的光域偏振锁定装置，具体步骤如下：