便携式偏振特性测量仪的设计与实现.pdf

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1、2011年仪表技术与传感器2011第8期InstrumentTechniqueandSensorNo．8便携式偏振特性测量仪的设计与实现吕鑫，蒋卓勤，李迎春(西安通信学院，陕西西安710106)摘要：偏振特性测量仪可以测量偏振态和偏振度等偏振特性，而偏振特性在光通信领域有着重要的作用。针对目前此类仪器价格昂贵，体积较大等缺点，设计并实现了一种结构简单，扩展性好的偏振特性测量仪。此仪器以MSP430F149作为控制器，采用USB转换芯片FT245BL实现单片机与上位机的通信，利用LabVIEW软件实现相关参量的计算和显示。测试证明，此仪器最高可以进行1000&／

2、s偏振态测量，测量斯托克斯各参量的最大误差不超过真实值的1％。关键词：MSP430单片机；偏振测量；FT245BL；低功耗中图分类号：TP212．6文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)08—0052—03DesignandImplementationofPolarizationCharacteristicMeterLUXin，JIANGZhuo—qin，LIYing-chun(XianCommunicationInstitute，Xi’an710106，China)Abstract：Polarizationcharacteristicmete

3、rcouldbeusedtomeasuresomepolarizationcharacteristics，whichplayanimportantroleinfiberopticcommunicationsarea．Aimedattheshortageoftheinstrumentonsalenow，ameterofsimplestructurewasde—signedandimplemented．ThismeteradoptedMSP430asthecontroller，andF1245BLwasusedforcommunicationbetweenMCUa

4、mdcomputer．Atlast，thecalculationanddisplayofrelatedparameterswererealizedbyLabVIEW．Thetestingresultsshowthattheinstrumentcanperformover1000polarizationmeasurementspersecond，andthemaxerrorofStokesparametersislessthan1％．Keywords：MSP430mierocontroller；polarizationmeasurement；FT245BL；lo

5、wpower0引言量用S。表示，由于三者之间存在如下关系：S。=M·Si，因此只光纤通信是现代信息传输的基础，具有通信容量大、保密要选择合适的测量光路，使M存在逆矩阵，依据Si=M～·S。，性高、抗干扰能力强等诸多优点。但是随着光纤系统传输速率就可得到输入偏振光的偏振态，其中为校正矩阵，不同波的提高，偏振模色散等影响光纤通信系统的因素逐渐暴露出长对应不同的校正矩阵，仪器的校正矩阵是在23℃条件下，借来，而测量和控制偏振特性有助于解决这些问题，因此偏振特助可调谐激光器，光学衰减器，偏振控制器，万用表，高精度放性测量仪的潜在需求很大。目前，此类商用产品只有少数几个

6、大电路以及偏振模块，对4组线性无关的输入偏振光；通过偏国外公司生产，且价格昂贵，便携性差。文中采用MSP430F149振模块后的输出进行测量，得出4组电压值￡，0，并求出其逆矩低功耗单片机作为控制芯片，采用电池和电源两种供电方式，阵，依照式(1)，得到波长为1550nm的校正矩阵一。且电池方式供电也可以支持仪器的长时间使用，提高了仪器的M一=Si·Go-‘(1)便携性和应用场合的灵活性。偏振度(DOP)定义为光信号中完全偏振光的功率和总的1仪器工作原理及结构光功率之比，可以通过式(2)进行计算。偏振特性中最重要的两个参量就是偏振态和偏振度，因此偏振特性测量仪的

7、主要功能就是测量这两个参量。偏振特性DOP：(2)0测量仪的基本工作原理是借助偏振态的斯托克斯矢量表示其他偏振参量的测量也是建立在斯托克斯矢量表示法的法¨来实现对偏振态和偏振度等参量测量的。斯托克斯矢量基础上，经过运算得出的。偏振特性测量仪主要由光电转换模定义为S=[S。S。S：S，]，用来表示偏振光在4个方向上块、采集和控制模块、键盘控制模块、显示模块、USB接口模块的光强度，分别为光的总强度S。，沿或y轴的线偏振光强度和存储模块组成。结构框图如图1所示。．s．，沿轴夹角为~45。的方向的线偏振光强度s：和圆偏振光2系统硬件设计强度．s。因为斯托克斯矢量里的

8、4个元素全为实数，所以借助2．1控制模