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)

0 引言

光纤通信是现代信息传输的基础，具有通信容量大、保密性高、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国外公司生产，且价格昂贵，便携性差。文中采用MSP430F149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，且电池方式供电也可以支持仪器的长时间使用，提高了仪器的便携性和应用场合的灵活性。

1 仪器工作原理及结构

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主要功能就是测量这两个参量。偏振特性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法［1］来实现对偏振态和偏振度等参量测量的。斯托克斯矢量定义为S=［S0S1S2S3］'，用来表示偏振光在4个方向上的光强度，分别为光的总强度S0，沿X或Y轴的线偏振光强度S1，沿X轴夹角为±45°的方向的线偏振光强度S2和圆偏振光强度S3。因为斯托克斯矢量里的4个元素全为实数，所以借助米勒矩阵很容易计算出偏振光通过光学器件后的偏振态。把入射偏振光用斯托克斯矢量Si来表示，由光学器件构造的光学测量系统用米勒矩阵M表示，通过光学系统后的斯托克斯矢量用So表示，由于三者之间存在如下……