偏振是量子光的一个重要和常用的性质。因此，在量子安全通信系统中，经常通过改变偏振态来进行编解码，而动态偏振控制器(dpc)作为一种改变输入光偏振态的光器件，直接参与传输数据的编解码，在量子通信中起着必不可少的作用。而在传统的光纤通信系统中，如何准确控制光纤中的偏振态成为实验的前提和关键，因为这关系着系统的稳定性和数据传输的误码率，采用dpc也是十分有效的办法[1，2]。

　　但是，所有厂家在dpc出厂时并没有给出其重要指标半波电压的具体测量方法，而在实际运用中，半波电压又与给出的标称值不完全一致，导致了使用的不便。因此，在使用dpc时，需要有与之配套的驱动电路和性能监测系统。但是，如果成套购买的话，价格昂贵，在实际的工程开发中，不能达到最佳的性价比，会阻碍量子通信系统的开发和推广。因此，需要我们自主研制和开发dpc的驱动电路和性能监控系统。

　　本文介绍了dpc的工作原理，给出了其驱动模块和性能监控系统的设计，进行实验结果和理论结果的比较分析，展示了dpc在实际运用中的性能表现以及影响其性能的诸多因素。

　　2 dpc的工作原理[3]

　　采用美国general photonics co.的polarite.ⅱ-pcd-002dpc，其由4个光纤挤压器构成，相互以45°倾斜放置。设光纤挤压器x1、x2、x3和x4对应的外部施加的压力为f1、f2、f3和f4，各挤压器对应的驱动电压为v1、v2、v3和v4并由电压信号驱动，产生相应的压力挤压光纤形成线性双折射，从而改变入射光的偏振态。

　　单模磁场的偏振态都可以用邦加球上的点来表示，如图1所示。

　　如果增加x1或x3的电压v1或v3，即增加x1或x3的压力f1或f3，则偏振态会绕着oq轴顺时针旋转;相反，如果减少v1或v3，则偏振态会绕着oq轴逆时针旋转。另一方面，如果增加x2的电压v2，即增加x2的压力f2，则偏振态会绕着oh轴顺时针旋转;相反，如果降低v2，偏振态则会绕着oh轴逆时针旋转。由此可知，只要输入光的偏振态与xl和x2的方向都不垂直，那么输入光的偏振态都可以通过操作最少2个挤压器改变到任意一个偏振态。

　　这种挤压光纤型偏振控制代替了传统的半波片、λ/4波片和半波片的结构，因而具有：1)由于全光纤结构，dpc插入损耗很低，无反射;2)控制速度快，响应时间<35μs;3)工作范围广，工作波长为1260～1650 rnm，这一特性可以简化系统设计，减小成本，使系统具有扩展性;4)工作在1550nm时，光纤挤压器工作的半波电压<30 v，而不是1550nm波长的半波电压vπ，可以用

　　轻松换算出来。

　　3 　dpc的驱动模块设计

　　dpc的驱动电路和性能监控系统是通过如图2所示平台研制和开发的。

　　图2所示实验平台，实际上是基于相干光偏振调制的量子安全通信系统，其最大的特点是采用嵌入式系统arm控制器来实现dpc的同步驱动和监控。平台使用2个dpc，dpc 1用于相干光偏振态的调制和加密，dpc 2则用于解密。以dpc2为例，在进行dpc 2的性能监控时，dpc 1不工作。arm 2输出数据，驱动dpc 2改变输入光的偏振态。同时，将ad检测输出的光信号强度转化成数据，由arm 2接收后传输给计算机，由性能监控软件处理。

　　根据dpc的工作原理，要想将输入光的偏振态改变到任意偏振态，至少需要同时驱动2个光纤挤压器。同时，dpc又自带15倍电压放大模块，而工作在1550 nm波长时半波电压<30 v。因此，所需要提供的电压最大值为30×2/15=4 v，驱动模块需要提供4路0～4 v的可变电压用来驱动dpc的4个光纤挤压器。

　　如图2所示，dpc的驱动模块将arm控制器输出的12位数据(0～4095)通过数模器件转换成0～5 v模拟电压。其电路结构如图3所示。

　　其4路电压驱动设计均相同，都采用高精度的12位dac(ad7545)的5 v单极性工作模式。ad7545的参考电压由芯片ref02来提供，其电压浮动<5%，基本满足精度要求。

　　4 性能监控系统的设计和结果验证

　　加在dpc上的工作电压与偏振态问的对应关系是dpc的很重要的性能指标，反映了整个通信系统运作的性能。因此，在对dpc进行性能监控时，需要实时监测反馈的光强信号随工作电压的变化情况。性能监控系统除利用上述实验平台的硬件外，还要在arm控制器上编写对