电动偏振控制器​PolaRite™Ⅱ/Ⅲ常见问题及解答

　一、光学部分

     1. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的工作波长范围（或带宽）为多少？

GeneralPhotonics的标准PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的工作波长范围为1260~ 1650 nm。这个波长范围涵盖了整个通信波长。PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的性能指标是在波长1550nm下的指标。根据客户的需求提供波长为1310nm下的指标。用户同样可获得970~ 1650 nm的超宽波长范围。（注：指标中的工作波长只能提供1550nm或1310nm的）

2. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器可在波长为980nm、1060nm、1310nm或530nm时工作吗？

可以。PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器制造使用的光纤可由用户提供，或由GeneralPhotonics提供常规波长1550 nm以外的光纤，例如：用于1310nm、1060nm、980nm或530nm的单模光纤。在订购产品时，需要指定工作波长。请注意GeneralPhotonics的标准光纤覆盖1260 ~ 1650 nm或970~1300 nm的范围。由非标准光纤制成的偏振控制器具有不同的性能，以及与标准件不同的保修期。

3. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的插入损耗为多少？

PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器中全部使用光纤，总的插入损耗包括固有的光纤损耗和机械效应引起的损耗。在波长为1550nm时，PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的插入损耗典型值约为0.05dB。

4. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的激活损耗为多少？

激活损耗是器件工作引起的插入损耗的变化。PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的激活损耗是外部驱动电压的函数，是在压电陶瓷工作过程中纤芯里光功率损耗的结果。微弯是造成这种损耗的主要因素。指标里列出的激活损耗是在加载整个DC电压（如：150V）下器件插入损耗的变化。GeneralPhotonics的PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的设计具有极低的激活损耗，典型值小于0.01dB。根据用户的需求，还可提供激活损耗小于0.005dB的器件。

5. 为什么在多数应用中需要极低的激活损耗？

偏振控制器的重要应用包括偏振相关损耗（PDL）测量及扰偏。在PDL测量中，偏振控制器的激活损耗会增加测量结果的不确定性。例如，如果激活损耗为0.2 dB，PDL测量不确定性至少比0.2dB高。对于扰偏应用，激活损耗增加了光信号噪声的幅度。这样的噪声能与光信号干涉，或在应用中降低了信号探测能力。因此，激活损耗低对于偏振控制器非常重要。

6. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的偏振相关损耗为多少？

PDL是在所有输入偏振态（SOP）中光功率透射率的最大值与最小值之差，单位为dB。PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的偏振相关损耗的典型值约为0.01dB。

7. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ偏振控制器的偏振模色散为多少？

PolaRite^TMⅡ偏振控制器的偏振模色散（PMD）为：对于PCS-3X，PMD最大值小于60fs；对于PCS-4X，PMD最大值小于80fs。PMD的最大值发生在驱动电压为最大值时（~4到5V_π）。对于扰偏应用，驱动电压约为1.5倍V_π。在这个驱动电压下，PMD被限制在小于40fs（PCS-3X）或50fs（PCS-4X）。PolaRite^TMⅢ偏振控制器与PolaRite^TMⅡ偏振控制器相似。PMD值如下所示：

      8. PolaRite^TM偏振控制器的工作原理是什么？PolaRite^TM、PolaRite^TMⅡPolaRite^TMⅢ之间的区别是什么？

所有PolaRite^TM偏振控制器具有相同的工作原理。它们都是基于挤压光纤技术，可将任意的输入偏振态转换为任意的输出偏振态。它们之间的主要区别是外形和控制方法。PolaRite^TM手动偏振控制器需要外部的旋转（移动）控制。它有各种尺寸和连接头组合，通常用于静态或准静态的偏振控制。PolaRite^TMⅡ电动偏振控制器具有3轴和4轴的版本，电动控制，没有外部移动部位，主要用于自动和高速偏振控制。PolaRite^TMⅢ电动偏振控制器与PolaRite^TMⅡ相似。主要的区别是PolaRite^TMⅢ的特殊设计用于系统集成，具有较小的外形和较高的温度稳定性。

9. PolaRite^TMⅡ电动偏振控制器的V_{π DC}和V_{π AC}是什么？

V_πDC和V_{π AC}都定义为电压变化，两个特征偏振态对应相位的偏移，V_πDC对应慢速、直流电压变化，而V_{π AC}对应相位变化一个π的交流频率f处的电压变化。PolaRite^TMⅡ的V_{π DC}典型值约为30V，从DC到~20kHz几乎为常数，因为V_{π DC}和V_{π AC}在低频时相等。除了在谐振频率处，通常不会分开指明。

10. PolaRite^TMⅡ电动偏振控制器的谐振频率和谐振V_π分别为多少？

电机和机械外壳增强了PolaRite^TMⅡ器件在某些特定频率下的性能。这些特定的频率（典型值60kHz、100kHz、130kHz和160kHz）被称为PolaRite^TMⅡ电动偏振控制器的谐振或谐振频率，谐振频率的分布取决于电机和封装的力学边界条件。在这些频率处，半波电压V_{π DC}值显著减少。谐振频率的V_π典型值约为2~10 V，远远小于约30 V的V_{π DC}。

11. 偏振控制与扰偏的主要区别是什么？

PolaRite^TMⅡ电动偏振控制器可执行两个主要的功能：静态或准静态的偏振控制及扰偏。对于这两种应用，性能是不同的。对于扰偏，优化了器件的激活损耗（小于0.01dB）和谐振V_π。对于偏振控制，优化了速度和带宽。

12. 如何PolaRite^TMⅡ/Ⅲ的偏振控制功能？

PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器可看作3通道（PCS/MPC-3X）或4通道（PCS/MPC-4X）的串联可变波片。第一个和第三个波片的光轴在同一个方向上对准，第二个和第四个波片的光轴与第一个和第三个波片的光轴成45°。理论上，三个可变波片的组合足够将任意的输入SOP转换为任意的输出SOP，即使输入SOP是第一个波片的本征态。因此，PolaRite^TMⅡ/Ⅲ可作为电动偏振控制器。用户可将DC电压加载到PolaRite^TMⅡ/Ⅲ的管脚，得到期望的偏振态。在邦加球的表面上，两个互成45°角的波片产生正交的SOP轨迹。这个正交性使得偏振态控制算法比其它机械方法简单得多。

13. 如何使用PolaRite^TMⅡ的扰偏功能？

对于最小的偏振度（DOP），使用PolaRite^TMⅡ的扰偏功能，要满足以下两个条件：

（1）幅值条件：

（2）频率条件：

14. PCS/MPC-3X和PCS/MPC-4X的主要区别是什么？

它们之间的主要差别是光纤挤压器的数量不同：PCS/MPC-3X有三个，PCS/MPC-4X有四个。对于连续的偏振控制，推荐用户使用PCS/MPC-4X。

15. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器的响应时间为多少？

当处于较低幅度的方波驱动时，上升时间和下降的光学响应时间（或开关时间）大约为30μs。

16. 使用PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器时，从一个SOP转换到另一个SOP的速度有多快？

转换速度取决于使用的控制算法和实现所期望SOP的步骤。最快的转换速度（30μs）发生在只涉及一个步骤时。通常，SOP的转换速度正比于步骤的数量，~N×30μs（N= 1，2，3…m）。在工作结束时，最后的SOP达到稳定时，可能存在一个较短的建立时间。换句话说，SOP转换速度取决于控制算法。

17. 当驱动电压由开转为关时，SOP的Stokes值能保持吗？它的重复性怎样？

我们使用PCS-3X测试SOP漂移问题，驱动电压V₁= V₂ = V₃ = 70 V（DC），作为一个恒定的负载条件。基于两个不相关的测量，一个驱动电压关闭，另一个驱动电压打开（例如：V₁ = V₂= V₃ = 70 V），光纤固定在光学工作台上，12小时的漂移率大约为0.01dB/hr（测量光功率透过率的差值，使用差值的目的是去除背景的随机漂移）。

18. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ中是否存在磁滞效应？

是的。当正向和反向电压应用到PolaRite^TMⅡ/Ⅲ上时，会产生非对称的位移。当振荡电压应用到PolaRite^TMⅡ/Ⅲ上时，你可观测到光功率透射率的磁滞曲线。当扫描电压幅度增加时，磁滞变得越来越显著。

19. 可以消除PolaRite^TMⅡ/Ⅲ的磁滞效应吗？

是的。你可使用一个非对称的补偿驱动电压，它的正向电压小于反向电压，产生与正向轨迹相同的反向电压轨迹。

20. 如何将PolaRite^TMⅡ电动偏振控制器用作稳偏器？

SOP稳偏器要求三个元件：SOP发生器、SOP监控器以及控制电路。在系统中，PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器作为SOP发生器。GeneralPhotonics的PolaDetect^TM偏振分析仪或相似的器件用来监控SOP。基于驱动条件和从SOP监控器输出的信号，可设计开环或闭环稳定SOP的控制电路。GeneralPhotonics的稳偏器（POS-002和POS-20X）集成了上述三种元件。

21. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器能产生所有的SOP并覆盖整个邦加球吗？

可以。PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器能产生所有的SOP并覆盖整个邦加球。

22. 如果输入的SOP为第一个通道的本征态，会发生什么？

如果输入的SOP为第一个通道的本征态，即电场矢量平行或垂直于通道方向的线偏振光，第一个通道仅调制光束的相位前沿，它不会改变SOP。因此，必须在第三个通道上加载控制电压来解决这个问题。

23. 在熔接光纤前，如何去除黄色的光纤涂覆层？

使用打火机外焰去除光纤涂覆层，减小燃烧时间，避免损坏光纤，然后使用酒精擦除残留物，再用光纤切割刀处理光纤端面后，即可进行熔接。

24. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器的最大输入光功率是多少？

最大输入光功率与PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器使用的光纤（典型光纤：SMF-28）相同。基于制造商数据，波长1550nm的连续光，光功率可达1000mW。总的来说，大多数光纤耦合器件能接受的光功率，都能安全地进入PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器。

25. a）PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器可连续地进行偏振控制吗？b）在连续工作模式下，有如何进行偏振控制的相关说明吗？c）在连续工作模式下，PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器的响应时间为多少？

a）PCS/MPC-3X和PCS/MPC-4X都能提供连续的偏振控制，但是四轴版本的控制算法要比三轴版本的简单。

b）请参考下面的连续偏振控制相关文献：(1) N. G. Walker and G.R. Walker, “Endless Polarization Controlusing four fiber squeezers,” Electron Letters, vol.23, No. 6, pp.290-292(1987). (2) R. Noe, “Endless polarization control in coherent opticalcommunications,” Electron Letters, vol. 22, No. 15, pp.772-773 (1986). (3) R.Noe, H. Heidrich, and D. Hoffmann, “Endless polarization control for coherentoptics,” Journal of Lightwave Technology, Vol.6, No. 7, pp.1199-1207 (1988).

c）响应时间取决于用户的控制算法。

26. 这种基于机械的光纤挤压器会损坏光纤吗？

不会。众所周知，保偏光纤非常可靠。在PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器中，加载在光纤上的最大机械应力略小于或等于加载在保偏光纤上的应力。此外，GeneralPhotonics的制造工艺和选择使用特殊的材料提高了器件的耐久性。因此，PolaRite^TMⅡ/Ⅲ器件中光纤损坏的可能性较小。在极端的激活条件下，基于内部应力实验和分析光纤应力模型，得出光纤的使用寿命（MTTF）估计超过10亿年。

27. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器的寿命为多少？

器件的寿命受限于压电陶瓷挤压光纤的使用，这主要受到湿度的影响。全密封结构使得器件的寿命（MTTF）约为40年。

28. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器的驱动电流为多少？

压电陶瓷可看作纯电容负载，电容值为0.18μF。因此，总电流取决于驱动电压和频率：

      其中，C为电容。对于正弦驱动信号，

峰值电流为2πV₀f。对于线性斜坡，

例如：电容值为0.18μF，100μs内从0到20V，压电陶瓷的驱动电流为：

29. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器的性能受温度影响的情况？

两个器件的推荐工作温度范围为-25 ~ 80℃（外壳温度）。器件的谐振频率会随温度变化，这会影响谐振扰偏性能。但非谐振半波电压在指定的温度范围内则相对均匀。

二、电学部分

1. PolaRite^TMⅡ/Ⅲ电动偏振控制器的驱动电路都有哪些？

PolaRite^TMⅢ电动偏振控制器的驱动电路是MPD-001，PCD-M02就是包含驱动电路的电动偏振控制器。PCD-M02上有一个DC/DC转换器，所以它不需要外部高压电源。它可接受0~ 5V的模拟控制信号或TTL数字控制信号。

2. PCD-M02的频率范围为多少？

PCD-M02的工作带宽取决于所需的输出电压。

对于PCD-M02，。这决定了单通道的最大输出电压和频率条件。

对于，这决定了在相同驱动信号下，同时使用所有输出通道的最大输出电压和频率条件。如果电压-频率超过了这里的指标，波形将会失真。

对于全范围（V_pp= 150 V）工作，用户可得到每个挤压器4 ~ 5 π的延迟，但是对于PCD-M02（使用全部通道），工作频率范围在0 ~ 333 Hz。但是，对于大多数情况，在PCD-M02的连续扰偏功能中，每个挤压器只要求1.53 π的延迟。相应的驱动电压为V_pp = ~ 50V的数量级。在这种情况下，工作频率范围可扩展到0 ~ 1 kHz。

不推荐使用谐振频率驱动PCD-M02。因为大多数谐振频率分布在50 ~ 200 kHz，谐振频率的驱动电压典型值小于10 V，如果用户希望在这些谐振峰处工作，可使用函数发生器代替驱动器。

3. 保持PolaRite^TMⅡ/Ⅲ驱动器的波形不失真，上限输入频率为多少？

严格地说，不变形的频率上限取决于输出电压和压电陶瓷的负载阻抗。在没有负载时，驱动器的输出与输入成完美的线性关系。在有压电陶瓷负载时，有效的阻抗被强烈地调制，产生上限频率。详细信息参加问题2的答案。

4. PCD-M02的功耗是多少？

PCD-M02要求+ 12 V / 1.2 A和- 12 V / 0.1 A的电源。当一个通道单独工作时，每通道的最大峰值电流为60 mA，当四个通道同时工作时，每通道最大峰值电流为20 mA。

5. 如何进行控制电路的远程控制？

PCD-M02可由TTL数字电平控制。它要求R/W位，2个控制通道和12位控制信号。DIO卡可用来产生控制信号，许多DIO卡都能通过RS-232或USB进行远程控制。