相干光通信中偏振控制算法优化：混频效率提升64%

在当前的相干光通信系统中, 光束的偏振控制是一个关键的技术挑战。由于大气湍流的影响, 信号光的偏振状态变得不稳定, 这对于光混频器来说是一个难题, 因为混频器对信号光和本振光的偏振匹配程度有很高的要求。为了克服这个问题, 研究人员通过深入理解光混频器的工作原理, 探索了信号光偏振状态、产生的中频信号以及混频效率之间的数学关联。他们提出了一种策略，即利用中频信号的幅值作为反馈信号，来动态调整信号光的偏振状态，以此提高混频效率。 在控制算法的设计上, 本文采用了单粒子优化算法（Single Particle Swarm Optimization, SPSO），这是一种模仿自然界生物群体行为的优化算法，具有全局搜索能力强和易于实现的优点。通过优化信号光的偏振控制参数，算法能够在复杂环境中找到最佳偏振状态，从而改善混频效果。 实验结果显示，在引入闭环控制后，信号光偏振控制系统的性能得到了显著提升。中频信号的幅值快速增加，表明控制有效且稳定，混频效率提升了约64%，这在很大程度上改善了信号的质量和传输效率。同时，中频信号的波动方差大幅减小至0.001，显示出控制系统的精度和稳定性得到了显著增强。 这项研究为相干光通信系统中的偏振控制提供了一种有效的策略和方法，通过精确的偏振控制，不仅提高了混频效率，还降低了系统的噪声水平，对于提升相干光通信系统的整体性能具有重要意义。未来的研究可以进一步优化算法，以适应更复杂的环境条件，推动相干光通信技术的发展。