雙波片相位調整雙折射空間光橋接器制造技術

一種雙波片相位調整雙折射空間光橋接器，由兩個１／８波片，兩對雙折射光學平板和一個檢偏雙折射元件構成，組合的雙折射光學平板將兩輸入光束分光合成，檢偏雙折射元件將兩路合成光束分成四路合成光束輸出，兩個１／８波片分別進行相位控制，在相干光通信接收機中用于空間復合激光通信信號光束和本機振蕩激光光束并輸出四路具有相對相位差為９０度的合成光束，是９０度的２×４空間光橋接器。本實用新型專利技術結構簡單，相位調整方便，適用于自由空間激光相干通信領域。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及相干激光通信領域，具體是利用雙波片進行相位調節的雙折射空間光橋接器，兩對組合的雙折射光學平板將兩輸入光束進行空間分光合成，檢偏雙折射元件將耦合的兩路合成光束分成四路合成光束輸出，實現2X4的空間光橋接，兩個1/8波片分別產生所需要的相移，在相干探測的光接收機中用于空間復合激光信號光束和本機振蕩激光光束并輸出具有確定相位關系的合成光束，通過旋轉1/8波片可對最后輸出的四路合成光束的相位關系進行調整，根據需要產生90度的2X4空間光橋接器。
技術介紹
實現大容量高碼率、小型輕量化和低功耗的星載激光通信終端是自由空間激光通信的需要。由于相干光通信的接收機靈敏度比非相干光通信的靈敏度高一個量級以上，并可采取多種調制方式，增加接收機選擇性，是實現新一代輕量化、高碼率星間激光通信系統的關鍵技術。 一個相干光零差通信通道的接收端由本機激光振蕩器、光電子接收、鎖相環路、光橋接器以及信號光接收光路所組成。光橋接器將信號激光和本振激光鏈接到光電接收機，是相干光通信系統中的系統關鍵器件之一，相干通信系統的接收性能取決于光橋接器的性能。根據產生相移的類型，光學橋接器分為90。 、180°兩種，其中180。相移橋接器用于平衡鎖相環路接收機，90。相移橋接器用于科斯塔斯鎖相環路接收機。根據輸入-輸出端口的數量分為2X2，2X4等不同的類型。在光纖通信系統中，人們利用光纖和波導發展多種光學橋接器方案，這些適用于光纖通信系統的光學橋接器不能滿足空間通信的需求，不屬于空間光橋接器，在自由空間激光通信系統中，所接收的光信號不僅要用于探測通信信息還要進行位置信息提取以進行光學精密跟蹤，對于自由空間激光通信終端，光橋接器必須是自由空間傳播的。在自由空間光橋接中，先技術， (參見文獻1 :WalterR. leeb. Realization of 90° and 180° Hybrids for Optical Frequencies. AEtl,Band 37 ，Heft 5/6:203—206.文獻2 :R. Garreis， C. Zeiss, 〃 90° opticalhybridfor coherent receivers, 〃 Proc. SPIE， Vol. 1522， pp. 210-219， 1991.)提出了采用偏振分束器結合波片，非偏振分束器結合波片實現90度和180度相移的2X2空間光橋接器方案，文獻則在此基礎上提出了 2X4的90度相移的實現方案，但該方案須使入射光束的兩個偏振分量經過偏振分束器、非偏振分束器后的相位滿足特定關系，這一點技術上很難實現，此外，還有整個光學系統需要保證光束的嚴格等光程傳輸，裝較困難，相關元件過多，不易集成等缺點。先技術， (參見文獻3 :劉立人，劉德安，閆愛民，欒竹，王利娟，孫建鋒，鐘向紅，電控相移空間光橋接器，專利技術專利，公告號100383572，同名技術專利公告號200959599 ;文獻4 :劉立人，閆愛民，欒竹，劉德安，孫建鋒，王利娟，鐘向紅，雙折射自由空間光橋接器，專利技術專利，公告號100383571，同名技術專利公告號2899300)綜合利用晶體的雙折射效應和電光效應提出了另外的2X4的90度空間光橋接器方案，雖然解決了先技術， 相關元件過多，不易集成的缺點，但先技術3具有進行相位控制時需對每塊晶片加電壓并進行電壓調節，工藝復雜，先技術4則具有不能進行相位控制的缺點。
技術實現思路
克服上述現有技術的不足，本技術提供一種雙波片相位調整雙折射空間光橋 接器，該空間光橋接器具有結構緊湊，相位調整方便的優點。適用于自由空間傳輸的相干光 探測系統。 本專利技術的技術解決方案如下 —種雙波片相位調整雙折射空間光橋接器，其特點是由沿光線的行進方向依次的 1/8波片、第一疊塊、第二疊塊和檢偏雙折射元件構成，各元部件的位置關系是所述的1/8 波片包括第一 1/8波片和第二 1/8波片，第一雙折射光學平板和第二雙折射光學平板的光 軸取向相反并疊在一起形成所述的第一疊塊，第三雙折射光學平板和第四雙折射光學平板 的光軸取向相反并疊在一起形成所述的第二疊塊，所述的第一 1/8波片位于第一雙折射光 學平板的前面，所述的第二 1/8波片位于第二雙折射光學平板的前面，所述的第一雙折射 光學平板、第二雙折射光學平板的主截面與第三雙折射光學平板、第四雙折射光學平板的 主截面相互垂直，所述的檢偏雙折射元件的主截面與第三雙折射光學平板的主截面成45° 放置。 所述的第一雙折射光學平板、第二雙折射光學平板、第三雙折射光學平板、第四雙折射光學平板和檢偏雙折射元件的材料都是單軸雙折射晶體。 所述的單軸雙折射晶體為方解石、釩酸釔、a -BBO或鈮酸鋰晶體。 本技術雙波片相位調整雙折射空間光橋接器采用兩對共四塊相同結構的雙折射光學平板實現光束的分光合束，兩個1/8波片共同產生90度的相移并分別可通過快軸或慢軸的旋轉進行相位的調整，從而實現可進行相位微調的2X4的90度空間光橋接器。由于四塊雙折射光學平板能夠保證精確的相同結構，克服了先技術12須保證整個光學系統光束的嚴格等光程傳輸裝配困難問題，兩個1/8波片共同產生90度的相移，而分別以入射光線為軸旋轉其快軸或慢軸可分別對輸出光束之間的相位關系進行調整，克服了先技術12中相位關系難以控制的困難，也克服了先技術3的相位控制工藝復雜問題和先技術4不能進行相位調節的缺點，因此本技術具有結構緊湊，相位調整方便的優點。適用于自由空間傳播的相干光通信系統。附圖說明圖1是本技術雙波片相位調整雙折射空間光橋接器實施例結構的示意圖。 圖2是雙折射光學平板主截面內晶體光軸取向和光束偏離的示意圖。具體實施方式以下結合附圖和實施例進一步詳細說明本技術專利，但不應以此限制其保護范圍。 本技術雙波片相位調整雙折射空間光橋接器的結構如圖1所示，包括第一 1/8波片3，第二 1/8波片4，疊放的第一雙折射光學平板5和第二雙折射光學平板6、疊放 的第三雙折射光學平板7和第四雙折射光學平板8、檢偏雙折射元件9。其中輸入光束為 光束l和光束2，輸出光束為光束10，光束11，光束12和光束13。第一 1/8波片3位于第一雙折射光學平板5的前面，第二 1/8波片4位于第二雙折射光學平板6的前面，分別能以 入射光線為軸進行轉動。 第一雙折射光學平板5、第二雙折射光學平板6、第三雙折射光學平板7、第四雙折 射光學平板8都為單軸晶體長方體平板，其尺寸和結構完全相同。檢偏雙折射元件9的幾 何形狀可為單軸晶體長方體或正方體。第一雙折射光學平板5、第二雙折射光學平板6、第 三雙折射光學平板7、第四雙折射光學平板8和檢偏雙折射元件9的垂直于光線行進方向的 入射面和出射面為光學拋光面，其晶體光軸取向為9 ，定義為o光波法線方向與光軸的夾 角。雙折射光學平板的主截面為晶體光軸、o光和e光所處的公共平面。 本實施例中，第一 1/8波片3放在第一雙折射光學平板5之前，信號光束1通過第 一 1/8波片3，入射到第一雙折射光學平板5的下部，其偏振方向為45。取向。在晶體5中， 信號光束1分解為o光和e光并相互偏離，形成兩束平行光束輸出。本振光束2通過第二 1/8波片4，入射到第二雙折射光學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種雙波片相位調整雙折射空間光橋接器，其特征在于由沿光線的行進方向依次的１／８波片、第一疊塊、第二疊塊和檢偏雙折射元件（９）構成，各元部件的位置關系是：所述的１／８波片包括第一１／８波片（３）和第二１／８波片（４），第一雙折射光學平板（５）和第二雙折射光學平板（６）的光軸取向相反并疊在一起形成所述的第一疊塊，第三雙折射光學平板（７）和第四雙折射光學平板（８）的光軸取向相反并疊在一起形成所述的第二疊塊，所述的第一１／８波片（３）位于第一雙折射光學平板（５）的前面，所述的第二１／８波片（４）位于第二雙折射光學平板（６）的前面，所述的第一雙折射光學平板（５）、第二雙折射光學平板（６）的主截面與第三雙折射光學平板（７）、第四雙折射光學平板（８）的主截面相互垂直，所述的檢偏雙折射元件（９）的主截面與第三雙折射光學平板（７）的主截面成４５°放置。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：萬玲玉，劉立人，職亞楠，周煜，孫建鋒，許楠，閆愛民，
申請(專利權)人：中國科學院上海光學精密機械研究所，
類型：實用新型
國別省市：31[中國|上海]