CN100362379C - 自适应宽带偏振模色散补偿方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿方法和装置，该方法和装置通过在传输光纤输出端测量所使用频带范围内的偏振态参数，并利用串联马赫曾德干涉环形腔的光波导产生延时均衡，从而实现宽带偏振模色散补偿，使用本发明的基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔的参数调节可自适应地补偿宽带光纤德偏振模色散。

Description

自适应宽带偏振模色散补偿方法和装置

技术领域

本发明涉及光纤偏振模色散补偿技术，尤其涉及基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿方法和装置。

背景技术

随着光纤传输***的广泛应用和***传输距离的增加，偏振模色散越来越成为限制长距离光纤通信***的障碍。尤其在传输速率为10Gb/s及其以上的高速光纤通信***中，偏振模色散(PMD)成为一个主要的技术障碍。PMD效应使得光脉冲在光纤中传播时沿快轴和慢轴分开成两个偏振脉冲，从而在接收端产生信号畸变，速率越高，PMD的影响越明显。PMD具有随机性，它随着光纤的铺设情况、周围的环境条件而动态改变。在进行光网络的***设计时，通常定义由PMD产生的最大光通道代价为1dB，大于1dB阈值时定义为由PMD引起了***失效。要保障***良好运行，要求由PMD产生的光通道代价超过1dB阈值时的失效概率足够小。对于失效概率通常规定为每年一分钟，即10^-6或更小。

为了减少PMD对光纤传输***的影响，一般需要采用相应的PMD补偿措施。由于实际使用中，每条光纤的PMD随时间随机改变，快速准确的PMD补偿成为技术难题。因此，需要一种能够在短时间内快速准确地检测到光纤中PMD数值，并根据所检测PMD数值实时进行补偿的设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿器，以解决上述技术难题。

本发明方法的基本原理是在传输光纤输出端测量所使用频带范围内的PMD数值，并利用串联马赫曾德(Mach-Zehnder)干涉环形腔的平面光波导产生延时均衡，从而实现宽带偏振模色散补偿。

本发明的一种基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿方法，包括步骤：

将经过光纤传输的输出端光信号被耦合到检测支路的补偿支路；

将需要补偿光纤所传输带宽内预定多个检测频点；

检测支路中的铁电液晶延迟器(FLC)在控制单元的控制下快速转换输入光的偏振态，与起偏器配合，对输入光信号的左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振分量依次进行滤波，通过的光束到达衍射光栅；

检测支路中的衍射光栅将经过偏振滤波和频点滤波的入射光衍射为频点附近的各个频率光束，并照射到平行排列的检测器阵列上；

检测支路中的平行排列的检测器阵列检测一个频点附近各衍射频率光束的光强度，并将光强度信号传输给控制器；

控制器首先分别采集一个频点附近左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振光的各衍射频率光束的光强度信号，根据光强度信号计算出该频点偏振态参数，然后以同样方式依次计算其他预定频点的偏振态参数，由此根据邦加球测量法计算出所检测光纤传输带宽的总偏振态矢量的方向；

控制器根据光纤传输带宽的总偏振态矢量分解在三个相互正交的方向，并计算出三个方向上的分量，并根据三个分量计算出补偿支路中的三段补偿器的各组马赫曾德干涉环形腔的耦合系数参数，以该耦合系数参数控制三段补偿器内各组马赫曾德干涉环形腔两臂的温度，从而通过热光效应控制三段补偿器的单位幅度响应，以分别补偿三个正交方向的偏振矢量。

本发明的上述基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿方法，其特征在于：

在光纤输入端前对所传输光信号进行偏振扰动，即改变进入光纤的所传输光信号的偏振模式，将经过偏振扰动后检测支路检测并由控制器计算出的光纤传输带宽的偏振态矢量与未经过偏振扰动检测并计算出的偏振态矢量求平均，获得更加精确的光纤传输带宽的总偏振态矢量。

本发明的基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿装置，该装置包括耦合器、检测支路、控制器、补偿支路，所述耦合器将所补偿光纤输出端的光信号耦合到检测支路和补偿支路，所述检测支路进一步包括铁电液晶延迟器、起偏器、衍射光栅、平行排列的检测器阵列，所述补偿支路进一步包括偏振分束器、第一光波导、第二光波导、第一90度偏振旋转器、第一段补偿器、第一90度偏振旋转器、第一50比50方向耦合器、第二段补偿器、第二50比50方向耦合器、第三段补偿器、第二90度偏振旋转器、偏振合束器；

其特征在于所述检测支路中：

检测支路中的铁电液晶延迟器(FLC)在控制单元的控制下快速转换输入光的偏振态，

起偏器与铁电液晶延迟器配合，对输入光信号的左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振分量依次进行滤波，通过的光束到达衍射光栅，

衍射光栅将经过偏振滤波和频点滤波的入射光衍射为频点附近的各个频率光束，并照射到平行排列的检测器阵列上，

平行排列的检测器阵列检测一个频点附近各衍射频率光束的光强度，并将光强度信号传输给控制器；

所述补偿支路中：

第一、二、三段补偿器的每段中均包括两组多个可调耦合系数的马赫曾德干涉环形腔，两组马赫曾德干涉环形腔分别串联在第一光波导和第二光波导内，每个马赫曾德干涉环形腔通过调节环形腔两臂温度调节耦合系数，从而改变每段内光波导的单位幅度响应，偏振分束器将需要补偿的光信号分成两束分别输入到第一和第二光波导，

在第二光波导中的第一90度偏振旋转器将第二光波导中的偏振光旋转90度，使得第一和第二光波导中偏振光偏振方向相同，

第一段补偿器中包括两组多个马赫曾德干涉环形腔，各组分别串联在第一和第二光波导中，

第一和第二光波导上在经过第一段补偿器后共同串联第一50比50方向耦合器，

第二段补偿器中包括两组多个马赫曾德干涉环形腔，各组分别串联在第一和第二光波导中，

第一和第二光波导上在经过第二段补偿器后共同串联第二50比50方向耦合器，

第三段补偿器中包括两组多个马赫曾德干涉环形腔，各组分别串联在第一和第二光波导中，

在第二光波导中的第二90度偏振旋转器将第二光波导中的偏振光再次旋转90度，使得第一和第二光波导中偏振光偏振方向相正交，

偏振合束器将第一和第二光波导的偏振光混合成为经过偏振补偿的光信号；

控制器首先分别采集一个频点附近左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振光的各衍射频率光束的光强度信号，根据光强度信号计算出该频点偏振态参数，然后以同样方式依次计算其他预定频点的偏振态参数，由此根据邦加球测量法计算出所检测光纤传输带宽的总偏振态矢量的方向；

控制器根据光纤传输带宽的总偏振态矢量分解在三个相互正交的方向，并计算出三个方向上的分量，并根据三个分量计算出补偿支路中的三段补偿器的各组马赫曾德干涉环形腔的耦合系数参数，并以耦合系数参数控制三段补偿器内各组马赫曾德干涉环形腔两臂的温度，从而通过热光效应控制三段补偿器的单位幅度响应，以分别补偿三个正交方向的偏振矢量。

本发明的上述基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿装置，其特征在于：在所补偿光纤输入端前设置一个偏振扰动器，该偏振扰动器在光纤输入端前对所传输光信号进行偏振扰动，即改变进入光纤的所传输光信号的偏振模式，将经过偏振扰动后检测支路检测并由控制器计算出的光纤传输带宽的偏振态矢量与未经过偏振扰动检测并计算出的偏振态矢量求平均，获得更加精确的光纤传输带宽的总偏振态矢量。

使用本发明的基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔的参数调节可自适应地补偿宽带光纤德偏振模色散，可以实行快速实时的偏振模色散补偿。

附图说明

图1为本发明的基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔的自适应宽带偏振模色散补偿装置结构示意图；

图2为图1中补偿支路中各段补偿器内所采用参数可调马赫曾德干涉环形腔内部结构的示意图；

图3为图1中本发明装置的补偿支路结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的方法和装置进行详细说明。

首先详细解释本发明的基本技术原理。本发明的检测补偿方式是在传输光纤输出端测量光纤所传输频带范围内的偏振主态矢量并利用马赫曾德干涉环形腔组成的全光通滤波器(APF)作为三阶段补偿器，通过调节马赫曾德干涉环形腔耦合系数产生延时均衡，使得光纤和补偿器合成的特征矩阵与频率无关，从而实现宽带PMD补偿。本发明装置的总体结构如图1所示。

根据在光纤偏振模色散测量中广泛使用的邦加球测量方法，在频带ω～ω+Δω范围内的光信号，经过光纤传输后，通过偏振计测量的各频率输出偏振态(SOP)的轨迹可近似为邦加球上的一段圆弧，该圆弧的轴线方向为光纤的偏振主态(PSP)矢量

的方向，该圆弧的长度正比于差分群时延(DGD)，即偏振主态矢量的长度

因此，通过测量光纤传输频带ω～ω+Δω范围的光信号输出偏振态

就可以计算出光纤的偏振主态矢量

在本发明所采用的测量方法中，为增加光纤偏振主态计算的准确性，在光纤输入端增加了偏振扰动，即改变经过光信号进入光纤时的偏振模式。光信号经过偏振扰动后，在光纤输出端测量出的偏振态轨迹设为

对于同一频带范围，未经过扰动的输出光信号偏振态与经过扰动的输出光信号偏振态

在邦加球上产生不同的圆弧轨迹，但由于经过同一光纤传输，上述两段圆弧理论上应当具有相同的偏振主态(PSP)方向。因此，可以通过将光信号未经过偏振扰动所测量的偏振态

与经过偏振扰动所测量的偏振态

共同用于计算光纤的偏振主态矢量

则可以进一步提高所计算出的偏振主态的精确度。在采用多次偏振扰动的情况下，偏振主态的测量精度会进一步增加。由于偏振模色散具有随机性，它随着光纤的铺设情况、周围的环境条件而动态改变，变化的间隔从几毫秒到几分钟不等，偏振模色散(PMD)补偿需要在1毫秒内完成光纤传输频带范围内的输出光信号的偏振态测量。在本发明的方法中，利用控制器控制铁电液晶延迟器所透射光信号的频率和偏振模式，仅仅允许光纤频带内某一个频点附近并具有左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振的光信号透过铁电液晶延迟器，该频点附近的上述偏振态光信号经过起偏器后，由衍射光栅将频点附近光信号的不同频率分量空间散射到平行排列的检测器阵列上，同时测量各个频率分量的光强度，由此极大地提高输出偏振态

的检测速度。通过对某个频点附近的多种偏振光强度的检测，用以确定该频点附近信号光的偏振态参量。利用控制器控制铁电液晶延迟器的透射频点，依次选择多个频点遍历整个光纤传输频带范围，就获得了整个频带上偏振态矢量

铁电液晶延迟器频点选择变换的速度可以根据实际应用情况调整控制，配合衍射光栅，本发明的装置可在1毫秒内同时测量1530nm-1600nm传输波带上70nm波长范围的100个以上的频点的偏振态，通过将该100多个频点偏振态组合就成为光纤在整个频带上的偏振态矢量传输频带内各个测量频点之间的间隔Δf取决于偏振主态的带宽，PSP的带宽通常取 $\mathrm{\Δ}{f}_{\mathrm{PSP}}=(1/8\stackrel{\‾}{\mathrm{\τ}}),$

是所测量光纤平均差分群时延(DGD)值，该数值可以由光纤的偏振系数和光纤长度确定。光纤在偏振主态带宽范围内，其偏振主态矢量可认为保持不变。本发明方法的测量中，取 $\mathrm{\Δf}=\mathrm{\Δ}{f}_{\mathrm{PSP}}/8=1/64\stackrel{\‾}{\mathrm{\τ}}.$ 对于一个传输单个光通道信号的光纤，其所传输的光脉冲信号的周期为P，则需要监测该光信号中心频率附近3/P范围内的光信号偏振态，则需要选择测量

个频点。如果对每个测量频点测量时，都在光纤输入端对光信号都采用N次偏振扰动，则要得到单个光通道信号频率范围的偏振态参数则需要为所选择的各个频点共计测量

次。例如，传输光纤的平均DGD为传输光信号脉冲周期T的50％，在采用二次偏振扰动N＝2情况下，测量该单个光通道信号的偏振态参数需要测量的192次。然后根据光信号的偏振态参数计算光纤的偏振主态矢量。

采用本发明的方法，在计算出偏振主态矢量

后，进一步根据光纤偏振主态矢量计算出本发明装置中补偿支路内三级补偿器的各组控制信号，补偿支路的结构如图3所示。补偿支路的技术具体原理如下：

首先将光纤的偏振主态矢量分解为三个分量，即公式1

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\τ}}_{f_x}\left(\mathrm{\ω}\right)\\ {\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\\ {\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(1\right)$

本发明的装置中在补偿支路内设置了三段补偿器，第一段补偿器为在第一、第二光波导内分别串联N1个马赫曾德干涉环形腔，第二段补偿器为在第一、第二光波导内分别串联N2个马赫曾德干涉环形腔，第三段补偿器为在第一、第二光波导内分别串联N3个马赫曾德干涉环形腔。第一段补偿器的作用是将光纤的偏振主态在Stokes空间围绕{1，0，0}的旋转，旋转角度为θ₁(ω)，是频率的函数；第二段补偿器的作用是将光纤的偏振主态在Stokes空间围绕{0，0，1}的旋转，旋转角度为θ₂(ω)，也是频率的函数。第一段补偿器加上第二段补偿器的作用等同于一个频率相关的偏振控制器，将各种频率的偏振主态矢量排列到同一个方向，在本发明的方法中，该方向选择为{1，0，0}。第三段补偿器作用在于合成频率相关的可变差分群时延(DGD)函数τ₃(ω)＝dθ₃(ω)/dω)，最终在{1，0，0}方向消除偏振模色散。通过测量计算光纤的偏振主态矢量

就可以计算出在各段补偿器内需要合成在Stokes空间内旋转角度。在Stokes空间，第一段补偿器的旋转矩阵由公式2表示：

$R_1\left(\mathrm{\ω}\right)=\left(\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)& -\sin {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\\ 0& \sin {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)& \cos {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)---\left(2\right)$

第二段补偿器的旋转矩阵由公式3表示：

$R_2\left(\mathrm{\ω}\right)=\left(\begin{array}{ccc}\cos {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)& -\sin {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)& 0\\ \sin {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)& \cos {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right)---\left(3\right)$

第一段补偿器和第二段补偿器的偏振主态矢量在公式4中分别表示：

${\stackrel{\→}{\mathrm{\τ}}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)=\left(\begin{array}{c}d{\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)/\mathrm{d\ω}\\ 0\\ 0\end{array}\right),$ ${\stackrel{\→}{\mathrm{\τ}}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)=\left(\begin{array}{c}0\\ 0\\ d{\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)/\mathrm{d\ω}\end{array}\right)---\left(4\right)$

这样，经过第一、第二段补偿器补偿后，传输光纤的偏振主态矢量

由公式5表示：

${\stackrel{\→}{\mathrm{\Γ}}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)={\stackrel{\→}{\mathrm{\τ}}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)+R_2\left(\mathrm{\ω}\right){\stackrel{\→}{\mathrm{\τ}}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)+R_2\left(\mathrm{\ω}\right)R_1\left(\mathrm{\ω}\right){\stackrel{\→}{\mathrm{\τ}}}_f\left(\mathrm{\ω}\right)$

$=\left(\begin{array}{c}\cos {\mathrm{\θ}}_2(\frac{d{\mathrm{\θ}}_1}{\mathrm{d\ω}}+{\mathrm{\τ}}_{f_x})-\sin {\mathrm{\θ}}_2({\mathrm{\τ}}_{f_y}\cos {\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\τ}}_{f_z}\sin {\mathrm{\θ}}_1)\\ \sin {\mathrm{\θ}}_2(\frac{d{\mathrm{\θ}}_1}{\mathrm{d\ω}}+{\mathrm{\τ}}_{f_x})+\cos {\mathrm{\θ}}_2({\mathrm{\τ}}_{f_y}\cos {\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\τ}}_{f_z}\sin {\mathrm{\θ}}_1)\\ \frac{d{\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{d\ω}}+({\mathrm{\τ}}_{f_y}\sin {\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\τ}}_{f_z}\cos {\mathrm{\θ}}_1)\end{array}\right)---\left(5\right)$

在经过第一、第二段补偿器补偿后，所有频率的偏振主态矢量都排列在Stokes空间的{1，0，0}方向上，用公式6表示为：

$\sin {\mathrm{\θ}}_2(\frac{d{\mathrm{\θ}}_1}{\mathrm{d\ω}}+{\mathrm{\τ}}_{f_x}\left(\mathrm{\ω}\right))+\cos {\mathrm{\θ}}_2({\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\cos {\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\sin {\mathrm{\θ}}_1)=0---\left(6\right)$

$\frac{d{\mathrm{\θ}}_2}{\mathrm{d\ω}}+({\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\sin {\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\cos {\mathrm{\θ}}_1)=0$

通过公式(6)可以计算出在第一、第二段补偿器内需要旋转的角度θ₁(ω)和θ₂(ω)。本发明采用逐步求解的算法，先确定某一初始频率ω_initial的旋转角θ₁(ω_initial)和θ₂(ω_initial)，其他频率分量的旋转角可根据公式7计算出：

${\mathrm{\θ}}_1(\mathrm{\ω}+\mathrm{\Δ\ω})\≈{\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)+\frac{d{\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}\mathrm{\Δ\ω}---\left(7\right)$

${\mathrm{\θ}}_2(\mathrm{\ω}+\mathrm{\Δ\ω})\≈{\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)+\frac{d{\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}\mathrm{\Δ\ω}$

公式7中的微分部分可以表示为公式8：

$\frac{d{\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}=\cot {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)\×[{\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\sin {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)-{\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\cos {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)]-{\mathrm{\τ}}_{f_x}\left(\mathrm{\ω}\right)---\left(8\right)$

$\frac{d{\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}=-[{\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\sin {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\τ}}_{f_x}\left(\mathrm{\ω}\right)\cos {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)]$

公式8是根据6推导得出。

由此可以获得在整个频带范围内第一、第二段补偿器内需要将偏振主态在Stokes空间旋转的角度θ₁(ω)和θ₂(ω)数值。

经过第一、第二段补偿器旋转后，偏振主态矢量如公式9所示：

${\stackrel{\→}{\mathrm{\Γ}}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)=\left(\begin{array}{c}\cos {\mathrm{\θ}}_2(\frac{d{\mathrm{\θ}}_1}{\mathrm{d\ω}}+{\mathrm{\τ}}_{f_x})-\sin {\mathrm{\θ}}_2({\mathrm{\τ}}_{f_y}\cos {\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\τ}}_{f_z}\sin {\mathrm{\θ}}_1)\\ 0\\ 0\end{array}\right)---\left(9\right)$

第三段补偿器在此基础上进行关于{1，0，0}方向的旋转，其旋转矩阵R₃(ω)对

没有影响。第三段补偿器的偏振主态矢量表示为公式10

${\stackrel{\→}{\mathrm{\τ}}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)=\left(\begin{array}{c}d{\mathrm{\θ}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)/\mathrm{d\ω}\\ 0\\ 0\end{array}\right)---\left(10\right)$

则经过第三段补偿器后的偏振主态矢量

表示为公式11

${\stackrel{\→}{\mathrm{\Γ}}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)={\stackrel{\→}{\mathrm{\τ}}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)+R_3{\stackrel{\→}{\mathrm{\Γ}}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)={\stackrel{\→}{\mathrm{\τ}}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)+{\stackrel{\→}{\mathrm{\Γ}}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)$

$=\left(\begin{array}{c}\frac{d{\mathrm{\θ}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}+\cos {\mathrm{\θ}}_2(\frac{d{\mathrm{\θ}}_1}{\mathrm{d\ω}}+{\mathrm{\τ}}_{f_x})-\sin {\mathrm{\θ}}_2({\mathrm{\τ}}_{f_y}\cos {\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\τ}}_{f_z}\sin {\mathrm{\θ}}_1)\\ 0\\ 0\end{array}\right)---\left(11\right)$

为了在第三段补偿器补偿后光纤传输频带内所有频率上的偏振模色散都为零，

对于所有频率都必须是零。可以得到公式12：

$\frac{d{\mathrm{\θ}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}=-\cos {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)[\frac{d{\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}+{\mathrm{\τ}}_{f_x}\left(\mathrm{\ω}\right)]+\sin {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)[{\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\cos {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)-{\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\sin {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)]---\left(12\right)$

$=\cos {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)[{\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\cos {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)-{\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\sin {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)]$

与公式13

${\mathrm{\θ}}_3(\mathrm{\ω}+\mathrm{\Δ\ω})\≈{\mathrm{\θ}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)+\frac{d{\mathrm{\θ}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}\mathrm{\Δ\ω}---\left(13\right)$

联立求解，可以计算出第三段补偿器的旋转角θ₃(ω)。

在计算出各个阶段的旋转角度θ₁(ω)、θ₂(ω)和θ₃(ω)数值后，就可以此来调整各段补偿器的控制参数，实现自适应补偿。

本发明装置补偿支路中的各段补偿器，由在第一、第二光波导上串联多个马赫曾德干涉环形腔组成，因此每段补偿器在所有频率上都有单位幅度响应，对于光信号处理来说是一个万能的结构块。通过级联补偿器，可以将相位响应调整得近似满足任何需要，由此实现延时均衡。马赫曾德环形腔的结构如图2所示，该环形腔的耦合系数和耦合频率是调整补偿器相位响应两个主要参数，在平面光波导上制作串联级联的马赫曾德(Mach-Zehnder)环形腔，通过对该环形腔两臂温度进行控制，通过热光效应可实现环形腔的参数调整。

通常，N_i个马赫曾德环形腔级联的补偿器的相位响应由公式14表示：

${\mathrm{\Φ}}_i\left(\mathrm{\ω}\right)=N_i(\mathrm{\π}-\mathrm{\ωT})-\underset{j=1}{\overset{N_i}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\φ}}_j+2{\tan }^{-1}\left(\frac{r_j\sin (\mathrm{\ωT}+{\mathrm{\φ}}_j)}{1-r_j\cos (\mathrm{\ωT}+{\mathrm{\φ}}_j)}\right))---\left(14\right)$

其中，φ_j确定第j个环形腔的谐振频率，r_j是其反射系数，与进入腔的有效功率耦合系数κ_j有关 $r_j=\sqrt{1-{\mathrm{\κ}}_j},$ T为反馈回路的往返延时，与自由频率范围(FSR)有关，T＝(1/FSR)。通过变动φ_j和r_j可得到任何相位响应。本发明采用图2所示马赫曾德干涉环形腔结构的环形谐振腔。该结构的有效耦合系数κ_j＝1-4κ(1-κ)cos²(φ_κ/2)，可以通过热光效应改变φ_κ从而调整κ_j和r_j，φ_j的变化也可通过热光效应实现。

图3为本发明装置中补偿支路的结构示意图。如图3所示，在第一和第二平面波导上三段补偿器级联完成偏振模色散补偿的功能。其中第一段补偿器的第一、第二平面光波导各自串联了N₁个马赫曾德干涉环形腔，类似地第二段补偿器的第一、第二平面光波导各自串联了N₂个马赫曾德干涉环形腔，第三段补偿器的第一、第二平面光波导各自串联了N₃个马赫曾德干涉环形腔。传输光纤的输出信号由一个第一偏振分束器分开进入第一和第二两个光波导，即图3中的波导1和波导2。波导2的光信号被第一90度偏振旋转器将偏振方向旋转90°，使得第一、第二两个光波导中光信号的偏振方向相同。第一段补偿器内波导1串联的N₁个级联的环形腔将进入波导1的原来为水平偏振的光信号产生相位响应Ф_1H(ω)，波导2串联N₁个级联的环形腔将进入波导2原来垂直偏振的光产生相位响应Ф_1V(ω)。在Stokes空间，通过第一段补偿器的传输对应关于{1，0，0}轴的旋转，旋转角{φ_1V(ω)-Ф_1H(ω)}。然后经过第一50比50方向耦合器后围绕{0，1，0}旋转90°。第二段补偿器由第一、第二光波导上串联N₂个级联的马赫曾德干涉环形腔组成，关于{1，0，0}轴的旋转角{φ2_V(ω)-Ф_2H(ω)}。经过第二50比50方向耦合器后围绕{0，1，0}旋转270°。这样，第一、第二两个50比50方向耦合器加上N₂个级联的马赫曾德干涉环形腔后的共同作用相当于围绕{0，0，1}旋转{φ_2V(ω)-Ф_2H(ω)}。第三段补偿器中第一、第二光波导上串联的N₃个级联马赫曾德干涉环形腔的作用相当于围绕{1，0，0}旋转{φ_3V(ω)-Ф_3H(ω)}。经过第三段补偿器后，波导2的光再通过第二90°偏振旋转器。最后，由偏振合束器将波导1和波导2的光束混合合并在一起。

从上面的分析可以得出各段补偿器中波导1和波导2所需要的相位相应与各自补偿器将光信号在Stokes空间旋转的角度之间的关系如公式15：

Ф_iV(ω)-Ф_iH(ω)＝θ_i(ω)    (15)

为使得两个波导中产生的同质色散仅为群延迟，需要满足公式16：

Ф_iV(ω)+Ф_iH(ω)＝2N_i(π-ωT)  (16)

这样，我们得到公式17：

Ф_iV(ω)＝N_i(π-ωT)+θ_i(ω)/2

                              (17)

Ф_iH(ω)＝N_i(π-ωT)-θ_i(ω)/2

将经过公式6方程组计算出的θ₁(ω)、θ₂(ω)和第一、二段补偿器的马赫曾德干涉环形腔数量N₁、N₂分别代入公式17则可以分别计算出第一段补偿器的第一、第二光波导上各自一组N₁个环形腔的相位响应Ф_1H(ω)、Ф_1V(ω)和第二段补偿器的第一、第二光波导上各自一组N₂个环形腔的相位响应Ф_2H(ω)、Ф_2V(ω)。进一步将公式12和13计算出的θ₃(ω)和第三段补偿器的环形腔数量N₃代入公式17，则可以计算出第三段补偿器的第一、第二光波导上各自一组N₃个环形腔的相位响应Ф_3H(ω)、Ф_3V(ω)。将上述Ф_1H(ω)、Ф_1V(ω)、Ф_2H(ω)、Ф_2V(ω)、Ф_3H(ω)、Ф_3V(ω)分别代入公式14，并采用非线性拟合的计算法就可以确定各个补偿器上第一、第二光波导上每个马赫曾德干涉环形腔对应的φ_κ和γ_κ参数，从而通过热光效应动态调整之。

本发明的一种基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿方法，包括步骤：将经过光纤传输的输出端光信号被耦合到检测支路的补偿支路；将需要补偿光纤所传输带宽内预定多个检测频点；检测支路中的铁电液晶延迟器(FLC)在控制单元的控制下快速转换输入光的偏振态，与起偏器配合，对输入光信号的左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振分量依次进行滤波，通过的光束到达衍射光栅；检测支路中的衍射光栅将经过偏振滤波和频点滤波的入射光衍射为频点附近的各个频率光束，并照射到平行排列的检测器阵列上；检测支路中的平行排列的检测器阵列检测一个频点附近各衍射频率光束的光强度，并将光强度信号传输给控制器；控制器首先分别采集一个频点附近左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振光的各衍射频率光束的光强度信号，根据光强度信号计算出该频点偏振态参数，然后以同样方式依次计算其他预定频点的偏振态参数，由此根据邦加球测量法计算出所检测光纤传输带宽的总偏振态矢量的方向；控制器根据光纤传输带宽的总偏振态矢量分解在三个相互正交的方向，并计算出三个方向上的分量，并根据三个分量计算出补偿支路中的三段补偿器的各组马赫曾德干涉环形腔的耦合系数参数，以该耦合系数参数控制三段补偿器内各组马赫曾德干涉环形腔两臂的温度，从而通过热光效应控制三段补偿器的单位幅度响应，以分别补偿三个正交方向的偏振矢量。上述基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿方法在使用中，为增加偏振态检测精度，在光纤输入端前对所传输光信号进行偏振扰动，即改变进入光纤的所传输光信号的偏振模式，将经过偏振扰动后检测支路检测并由控制器计算出的光纤传输带宽的偏振态矢量与未经过偏振扰动检测并计算出的偏振态矢量求平均，获得更加精确的光纤传输带宽的总偏振态矢量。

图1为本发明的基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿装置的结构示意图。如图1所示该装置包括耦合器、检测支路、控制器、补偿支路，所述耦合器将所补偿光纤输出端的光信号耦合到检测支路和补偿支路，所述检测支路进一步包括铁电液晶延迟器、起偏器、衍射光栅、平行排列的检测器阵列，所述补偿支路进一步包括偏振分束器、第一光波导、第二光波导、第一90度偏振旋转器、第一段补偿器、第一90度偏振旋转器、第一50比50方向耦合器、第二段补偿器、第二50比50方向耦合器、第三段补偿器、第二90度偏振旋转器、偏振合束器；其特征在于所述检测支路中：检测支路中的铁电液晶延迟器(FLC)在控制单元的控制下快速转换输入光的偏振态，起偏器与铁电液晶延迟器配合，对输入光信号的左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振分量依次进行滤波，通过的光束到达衍射光栅，衍射光栅将经过偏振滤波和频点滤波的入射光衍射为频点附近的各个频率光束，并照射到平行排列的检测器阵列上，平行排列的检测器阵列检测一个频点附近各衍射频率光束的光强度，并将光强度信号传输给控制器；所述补偿支路中：第一、二、三段补偿器的每段中均包括两组多个可调耦合系数的马赫曾德干涉环形腔，两组马赫曾德干涉环形腔分别串联在第一光波导和第二光波导内，每个马赫曾德干涉环形腔通过调节环形腔两臂温度调节耦合系数，从而改变每段内光波导的单位幅度响应，偏振分束器将需要补偿的光信号分成两束分别输入到第一和第二光波导，在第二光波导中的第一90度偏振旋转器将第二光波导中的偏振光旋转90度，使得第一和第二光波导中偏振光偏振方向相同，第一段补偿器中包括两组多个马赫曾德干涉环形腔，各组分别串联在第一和第二光波导中，第一和第二光波导上在经过第一段补偿器后共同串联第一50比50方向耦合器，第二段补偿器中包括两组多个马赫曾德干涉环形腔，各组分别串联在第一和第二光波导中，第一和第二光波导上在经过第二段补偿器后共同串联第二50比50方向耦合器，第三段补偿器中包括两组多个马赫曾德干涉环形腔，各组分别串联在第一和第二光波导中，在第二光波导中的第二90度偏振旋转器将第二光波导中的偏振光再次旋转90度，使得第一和第二光波导中偏振光偏振方向相正交，偏振合束器将第一和第二光波导的偏振光混合成为经过偏振补偿的光信号；控制器首先分别采集一个频点附近左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振光的各衍射频率光束的光强度信号，根据光强度信号计算出该频点偏振态参数，然后以同样方式依次计算其他预定频点的偏振态参数，由此根据邦加球测量法计算出所检测光纤传输带宽的总偏振态矢量的方向；控制器根据光纤传输带宽的总偏振态矢量分解在三个相互正交的方向，并计算出三个方向上的分量，并根据三个分量计算出补偿支路中的三段补偿器的各组马赫曾德干涉环形腔的耦合系数参数，并以耦合系数参数控制三段补偿器内各组马赫曾德干涉环形腔两臂的温度，从而通过热光效应控制三段补偿器的单位幅度响应，以分别补偿三个正交方向的偏振矢量。如图1所示，本发明装置中的控制器完成对铁电液晶延迟器的控制，并完成对平行检测阵列检测信号的数据采集和根据采集数据利用本发明的全光通滤波器合成算法计算出第一阶段、第二阶段、第三阶段补偿器中各组马赫曾德干涉环形腔控制参数，从而实现对上述三段补偿器的实时参量控制。该控制器由现场可编程门阵列(FPGA)实现。本发明装置中第一阶段、第二阶段、第三阶段补偿器内的马赫曾德干涉环形腔的结构如图2所示。

本发明的上述基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿装置，在使用中，为增加检测偏振态的精度，在所补偿光纤输入端前设置一个偏振扰动器，该偏振扰动器在光纤输入端前对所传输光信号进行偏振扰动，即改变进入光纤的所传输光信号的偏振模式，将经过偏振扰动后检测支路检测并由控制器计算出的光纤传输带宽的偏振态矢量与未经过偏振扰动检测并计算出的偏振态矢量求平均，获得更加精确的光纤传输带宽的总偏振态矢量。

Claims (5)

1.一种基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿方法，包括步骤：

将经过光纤传输的输出端光信号被耦合到检测支路的补偿支路；

将需要补偿光纤所传输带宽内预定多个检测频点；

检测支路中的铁电液晶延迟器FLC在控制单元的控制下快速转换输入光的偏振态，与起偏器配合，对输入光信号的左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振分量依次进行滤波，通过的光束到达衍射光栅；

检测支路中的衍射光栅将经过偏振滤波和频点滤波的入射光衍射为频点附近的各个频率光束，并照射到平行排列的检测器阵列上；

检测支路中的平行排列的检测器阵列检测一个频点附近各衍射频率光束的光强度，并将光强度信号传输给控制器；

控制器首先分别采集一个频点附近左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振光的各衍射频率光束的光强度信号，根据光强度信号计算出该频点偏振态参数，然后以同样方式依次计算其他预定频点的偏振态参数，由此根据邦加球测量法计算出所检测光纤传输带宽的总偏振态矢量的方向；

控制器根据光纤传输带宽的总偏振态矢量分解在三个相互正交的方向，并计算出三个方向上的分量，并根据三个分量计算出补偿支路中的三段补偿器的各组马赫曾德干涉环形腔的耦合系数参数，以该耦合系数参数控制三段补偿器内各组马赫曾德干涉环形腔两臂的温度，从而通过热光效应控制三段补偿器的单位幅度响应，以分别补偿三个正交方向的偏振矢量。

2.根据权利要求1的基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿方法，其特征在于：

在光纤输入端前对所传输光信号进行偏振扰动，即改变进入光纤的所传输光信号的偏振模式，将经过偏振扰动后检测支路检测并由控制器计算出的光纤传输带宽的偏振态矢量与未经过偏振扰动检测并计算出的偏振态矢量求平均，获得更加精确的光纤传输带宽的总偏振态矢量。

3.根据权利要求1的基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿方法，其特征在于：

以公式 $\left(\begin{array}{c}{\mathrm{\τ}}_{f_x}\left(\mathrm{\ω}\right)\\ {\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\\ {\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\end{array}\right)$ 计算总偏振态矢量在三个正交方向的三个分量，以公式 ${\mathrm{\θ}}_1(\mathrm{\ω}+\mathrm{\Δ\ω})\≈{\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)+\frac{{\mathrm{d\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}\mathrm{\Δ\ω}$ 和公式

${\mathrm{\θ}}_2(\mathrm{\ω}+\mathrm{\Δ\ω})\≈{\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)+\frac{d{\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}\mathrm{\Δ\ω}$

$\frac{d{\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}=\cot {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)\×[{\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\sin {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)-{\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\cos {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)]-{\mathrm{\τ}}_{f_x}\left(\mathrm{\ω}\right)$ 计算第一段、第二段补偿器所需要

$\frac{d{\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}=-[{\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\sin {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)+{\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\cos {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)]$

旋转的角度，以公式 ${\mathrm{\θ}}_3(\mathrm{\ω}+\mathrm{\Δ\ω})\≈{\mathrm{\θ}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)+\frac{d{\mathrm{\θ}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}\mathrm{\Δ\ω}$ 和公式

$\frac{d{\mathrm{\θ}}_3\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}=-\cos {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)[\frac{d{\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)}{\mathrm{d\ω}}+{\mathrm{\τ}}_{f_x}\left(\mathrm{\ω}\right)]+\sin {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)[{\mathrm{\τ}}_{f_x}\left(\mathrm{\ω}\right)\cos {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)-{\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\sin {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)]$ 计算第三段补

$=\csc {\mathrm{\θ}}_2\left(\mathrm{\ω}\right)[{\mathrm{\τ}}_{f_y}\left(\mathrm{\ω}\right)\cos {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)-{\mathrm{\τ}}_{f_z}\left(\mathrm{\ω}\right)\sin {\mathrm{\θ}}_1\left(\mathrm{\ω}\right)]$

偿器所需要旋转的角度，以公式 $\begin{array}{c}{\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{iV}}\left(\mathrm{\ω}\right)=N_i(\mathrm{\π}-\mathrm{\ωT})+{\mathrm{\θ}}_i\left(\mathrm{\ω}\right)/2\\ {\mathrm{\Φ}}_{\mathrm{iH}}\left(\mathrm{\ω}\right)=N_i(\mathrm{\π}-\mathrm{\ωT})-{\mathrm{\θ}}_i\left(\mathrm{\ω}\right)/2\end{array}$ 和公式 ${\mathrm{\Φ}}_i\left(\mathrm{\ω}\right)=N_i(\mathrm{\π}-\mathrm{\ωT})-\underset{j=1}{\overset{N_i}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\φ}}_j+2{\tan }^{-1}\left(\frac{r_j\sin (\mathrm{\ωT}+{\mathrm{\φ}}_j)}{1-r_j\cos (\mathrm{\ωT}+{\mathrm{\φ}}_j)}\right))$ 计算各段补偿器中第一光波导和第二光波导上各组马赫曾德干涉环形腔的控制参数；

上述公式中，

为偏振主态矢量在三个方向的分量，θ₁(ω)、θ₂(ω)、θ₃(ω)分别是第一、第二、第三段补偿器使光纤偏振主态旋转角度，Φ_i(ω)是N_i个马赫曾德环形腔级联的补偿器的相位响应，φ_j是第j个环形腔的谐振频率，r_j是第j个环形腔的反射系数。

4.一种基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿装置，该装置包括耦合器、检测支路、控制器、补偿支路，所述耦合器将所补偿光纤输出端的光信号耦合到检测支路和补偿支路，所述检测支路进一步包括铁电液晶延迟器、起偏器、衍射光栅、平行排列的检测器阵列，所述补偿支路进一步包括偏振分束器、第一光波导、第二光波导、第一90度偏振旋转器、第一段补偿器、第一90度偏振旋转器、第一50比50方向耦合器、第二段补偿器、第二50比50方向耦合器、第三段补偿器、第二90度偏振旋转器、偏振合束器；

其特征在于所述检测支路中：

检测支路中的铁电液晶延迟器FLC在控制单元的控制下快速转换输入光的偏振态，起偏器与铁电液晶延迟器配合，对输入光信号的左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振分量依次进行滤波，通过的光束到达衍射光栅，

衍射光栅将经过偏振滤波和频点滤波的入射光衍射为频点附近的各个频率光束，并照射到平行排列的检测器阵列上，

平行排列的检测器阵列检测一个频点附近各衍射频率光束的光强度，并将光强度信号传输给控制器；

所述补偿支路中：

第一、二、三段补偿器的每段中均包括两组多个可调耦合系数的马赫曾德干涉环形腔，两组马赫曾德干涉环形腔分别串联在第一光波导和第二光波导内，每个马赫曾德干涉环形腔通过调节环形腔两臂温度调节耦合系数，从而改变每段内光波导的单位幅度响应，

偏振分束器将需要补偿的光信号分成两束分别输入到第一和第二光波导，

在第二光波导中的第一90度偏振旋转器将第二光波导中的偏振光旋转90度，使得第一和第二光波导中偏振光偏振方向相同，

第一段补偿器中包括两组多个马赫曾德干涉环形腔，各组分别串联在第一和第二光波导中，

第一和第二光波导上在经过第一段补偿器后共同串联第一50比50方向耦合器，

第二段补偿器中包括两组多个马赫曾德干涉环形腔，各组分别串联在第一和第二光波导中，

第一和第二光波导上在经过第二段补偿器后共同串联第二50比50方向耦合器，

第三段补偿器中包括两组多个马赫曾德干涉环形腔，各组分别串联在第一和第二光波导中，

在第二光波导中的第二90度偏振旋转器将第二光波导中的偏振光再次旋转90度，使得第一和第二光波导中偏振光偏振方向相正交，

偏振合束器将第一和第二光波导的偏振光混合成为经过偏振补偿的光信号；

控制器首先分别采集一个频点附近左旋圆偏振、右旋圆偏振、0度线性偏振、45度线性偏振、90度线性偏振光的各衍射频率光束的光强度信号，根据光强度信号计算出该频点偏振态参数，然后以同样方式依次计算其他预定频点的偏振态参数，由此根据邦加球测量法计算出所检测光纤传输带宽的总偏振态矢量的方向；

控制器根据光纤传输带宽的总偏振态矢量分解在三个相互正交的方向，并计算出三个方向上的分量，并根据三个分量计算出补偿支路中的三段补偿器的各组马赫曾德干涉环形腔的耦合系数参数，并以耦合系数参数控制三段补偿器内各组马赫曾德干涉环形腔两臂的温度，从而通过热光效应控制三段补偿器的单位幅度响应，以分别补偿三个正交方向的偏振矢量。

5.根据权利要求4的基于输出偏振态检测并利用马赫曾德干涉环形腔补偿器的自适应宽带偏振模色散补偿装置，其特征在于：在所补偿光纤输入端前设置一个偏振扰动器，该偏振扰动器在光纤输入端前对所传输光信号进行偏振扰动，即改变进入光纤的所传输光信号的偏振模式，将经过偏振扰动后检测支路检测并由控制器计算出的光纤传输带宽的偏振态矢量与未经过偏振扰动检测并计算出的偏振态矢量求平均，获得更加精确的光纤传输带宽的总偏振态矢量。

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