基于DSP的高速偏振控制系统

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1、浙江大学硕士学位论文摘要摘要在现代光纤通信和光纤传感系统中，偏振控制器发挥着非常重要的作用。高速的响应速度，大的消光比，小的波动，并能无端复位或不需复位就可进行无端偏振态控制是衡量偏振控制器性能的主要标准。本论文的研究工作着眼于实现一种基于高速电光陶瓷材料的在DSP嵌入式系统上实现的偏振控制器。主要的研究工作分为硬件设计和DSP固件设计两个部分。硬件部分使用Ti公司生产的2000系列的TMS320F2812芯片为核心设计了基于透明铁电陶瓷偏振控制器的DSP嵌入式偏振控制系统。通过芯片片上AD采集偏振探测器输出的四路与偏振态相关的

2、模拟电压，经过搜索算法后通过DA芯片输出用于控制透明铁电陶瓷的四路电压，补偿原链路中的偏振态变化。DSP固件部分本文对应用于偏振控制器的模拟退火算法进行深入的研究并指出了模拟退火算法的现有的收敛性不足的缺陷。首先将原本通过PC和数据采集卡实现的模拟退火算法移植到DSP嵌入式系统当中。然后针对模拟退火算法仅有一个输入数据进行运算的缺点，采用能采集偏振态斯托克斯矢量的偏振探测器，一次输出可以用来准确定位当前偏振态在邦加球上位置，大大增加了一次采样的信息量，并以此设计和提出了快速控制算法，极大的缩短了算法收敛的时间。通过计算机仿真和实

3、验系统验证了快速控制算法的性能，并且通过大量的实验数据对快速定位算法的控制过程和收敛效率进行了详细的分析。通过仿真和实验结果可以确定，使用快速控制算法可以在平均10次采样内实现偏振态的控制，表明快速控制算法可以有效地解决模拟退火算法在偏振控制器搜索过程中搜索效率不高，收敛性不够高的缺陷。虽然新算法在无端复位和稳定性方面仍有待研究和改进，但无疑已经揭开了偏振控制算法的新方向。本文的研究结果对新型偏振控制器的研制有重要的参考价值。关键词：偏振控制器，透明电光陶瓷，·DSP嵌入式系统模拟退火算法快速偏振控制算法II浙江大学硕士学位论文

4、AbstractPolarizationController(PC)isanindispensablecomponentforthestateofpolarization(SOP)controlinopticalcommunicationandopticalsensorsystems．Fastresponsespeed，highextinctionratio，andsmallfluctuationwithendlessresetorreset-freeSOPcontrolarethecriterionofPC．Inthisthe

5、sis，wefocusonthedevelopmentofaPCsystembaseonthetransparentferroelectricceramicsandrealizedbyDSPembeddedsystem．ThemainanalysisworkCanbedividedintotwoparts：hardwaredesignandDSPfirmwaredesign．UsingTi’2000seriesproductTMS320F2812，aDSPembeddedsystemisdesignedforthePCusing

6、transparentferroelectricceramics．Usingtheonchipanalogtodigital(AD)moduletogetfourpolarizationrelatedsimulatedvoltagesfrompolarizationdetectorandcalculatetheoutputoffourvoltagetocontrolthetransparentferroelectricceramicstogenerateextrapolarizationtocompensatethepolari

7、zationinthefiber．Digitaltoanalog(DA)moduleisdesignedusinguniqueDAmoduletoprovideaccurateandfastresponsevoltageonferroelectricceramics．Thestimulatedannealalgorithmisinvestigatedindetailbycomputersimulationsandtheimitationofstimulatedannealalgorithmonconvergenceisdiscu

8、ssed．FirstlytransplantthealgorithmfromPCtotheDSPembeddedsystem．ThenintroducefourinputdatarelatedtoStockesVectorstogetmoreinformatio