基于DDS技術(shù)的動態(tài)偏振控制器驅(qū)動電路研究

引 言
偏振控制器是一種重要的光器件，在光纖通信和傳感領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在光纖通信系統(tǒng)中，準(zhǔn)確地控制光纖中的偏振態(tài)，關(guān)系著系統(tǒng)的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率。然而在消偏型光纖陀螺中，準(zhǔn)確測量光的偏振度也是保證光纖陀螺精度的有效措施。因此，偏振控制器(PC)作為一種改變輸入光偏振態(tài)的光器件是不可缺少的一種偏振控制器件，在PMD動態(tài)補(bǔ)償、偏振度(DOP)測試等方面發(fā)揮著重要的作用。
但是在實(shí)際運(yùn)用中，偏振控制器的半波電壓與廠家給出的標(biāo)稱值并不完全一致，導(dǎo)致了使用的不便。因此在使用時需要有與之配套的驅(qū)動電路。但是，許多廠家并不提供配套的驅(qū)動電路，即使提供，價格也昂貴，在實(shí)際工程開發(fā)中不能達(dá)到最佳性價比。因此，自主研制DPC的驅(qū)動電路是很有必要的。
本文以光纖擠壓型偏振控制器為研究對象，運(yùn)用邦加球圖示法分析了其工作原理，并介紹基于DDS技術(shù)和FPGA的動態(tài)偏振控制器驅(qū)動電路的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及軟、硬件設(shè)計(jì)。測試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動電路的預(yù)定功能，生成了4路頻率幅值均可調(diào)的正弦驅(qū)動信號。

1 DPC的工作原理
這里研究的光纖擠壓型偏振控制器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。它由4個壓電陶瓷光纖擠壓器(稱為擠壓器F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4)組成，其方位角分別為0°，45°，O°，45°，各擠壓器對應(yīng)的驅(qū)動電壓為V1，V2，V3，V4。分別在4個擠壓器上加電壓信號驅(qū)動，產(chǎn)生相應(yīng)的壓力擠壓光纖，形成線性雙折射，改變?nèi)肷涔獠ǖ南辔徊睿瑥亩鴮?shí)現(xiàn)任意偏振態(tài)轉(zhuǎn)換。
由文獻(xiàn)[3―5]和上述偏振控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可將擠壓器中的四段光纖(分別稱為d1，d2，d3，d4)看成不同方位角的相位延遲器。
(1)d1，d3可看成方位角為零的相位延遲器，只改變輸入光的相位延遲而不改變其偏振方向，在邦加球上表現(xiàn)為輸入偏振態(tài)繞S1軸的旋轉(zhuǎn)。
(2)d2，d4可看成方位角為45°的相位延遲器，也即旋光器和相位角為零的相位延遲器的合成，不僅改變輸入光的相位延遲，也改變其偏振方向，其偏振態(tài)變換在邦加球上表現(xiàn)為繞S2的旋轉(zhuǎn)。

圖2為d1，d2，d3，d4對偏振態(tài)變換在邦加球上的顯示。如圖2所示，在邦加球上，隨所加電壓的變化，d1或d3的輸出光起始偏振態(tài)S繞S1軸順時針旋轉(zhuǎn)。d2，d4的輸出光偏振態(tài)S'隨所加電壓變化在邦加球上繞S2軸逆時針旋轉(zhuǎn)。