[發明專利]波面差動干涉空間光解調器

有效

• 申請號: 201010165045.6
• 申請日: 2010-04-29
• 公開（公告）號: CN102236232A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: 欒竹;周煜;孫建鋒;職亞楠;劉立人
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G02F2/00
• 分類號: G02F2/00;H04B10/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及空間激光通信，特別是一種波面差動干涉空間光解調器，是一種差分相移鍵控(以下簡稱為DPSK)信號自由空間光解調器，由塊狀偏振分束器件、合束器件、反射鏡、兩組光瞳成像透鏡組成光瞳匹配式時間差分干涉儀。用于空間激光通信接收機中的光信號解調，輸出的數據光信號用于平衡探測，輸出的位置光信號用于精跟蹤。

背景技術

空間激光通信中，通過大氣信道時，激光傳輸受到湍流等因素的影響，波面質量下降。克服大氣湍流等因素的影響，主要有減小接收口徑，自適應光學波前校正，DPSK調制信號自差動接收等方法。其中DPSK調制自差動接收不需要本振信號，結構簡單，是未來重要發展方向。

在先技術[1](參見High-data-rate?systems?for?space?applications，Proc.SPIE，Vol.2381，38，1995)中所描述的星地激光通信中采用DPSK調制，接收機采用光纖放大和光纖型馬赫曾德爾干涉儀解調，平衡接收，靈敏度比開關鍵控(OOK)調制直接探測方法高3dB。但是大氣擾動下的波面質量下降，光纖耦合效率降低，嚴重影響靈敏度，使DPSK這種調制方式抗擾動的能力得不到充分利用。

同時在空間激光通信系統中，需要探測對方終端的空間位置，利用光電位置探測器測量光信號與接收望遠鏡的離軸量，用來進行光學精跟蹤，光纖耦合的方式，使信號位置信息無法探測。因此自由空間結構的光解調器是解決以上問題的有效方法，信號波面質量對其影響小，同時保留信號的位置信息。在先技術[1]中輸出信號無位置信息，不能用于精跟蹤。在先技術[2](參見Adaptive?optics?and?ESA’soptical?ground?station，Proc.SPIE，Vol.7464，746406，2009)中所描述的DPSK解調采用自由空間結構的馬赫曾德爾干涉儀或邁克爾遜干涉儀，但是沒有提供信號位置探測，不能利用它進行精跟蹤。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服上述已有技術困難，提供一種波面差動干涉空間光解調器，該空間光解調器可用于空間激光通信DPSK信號解調和提供精跟蹤用的信號位置信息。

本發明的技術解決方案如下。

一種波面差動干涉空間光解調器，特點在于其構成包括第一偏振分束器，該第一偏振分束器的偏振分束面與入射的圓偏振光的前進方向呈45°，該第一偏振分束器將所述的入射的圓偏振光分為偏振面相互垂直的反射光和透射光，在該第一偏振分束器的透射光方向依次是位相精密控制器、光瞳成像短焦透鏡組、第一二分之一波片、第二偏振分束器構成第一光路，所述的第二偏振分束器的偏振分束面與所述的第一偏振分束器的偏振分束面相互垂直，所述的第一偏振分束器輸出的反射光依次經第一反射鏡、光瞳成像長焦透鏡組、第二反射鏡、第二二分之一波片進入所述的第二偏振分束器構成第二光路，所述的第一二分之一波片和第二二分之一波片的光軸方向與入射光偏振方向成22.5度，在第一光路的透射方向設置第二非偏振分束器，所述的第二非偏振分束器的分束面與所述的第二偏振分束器的偏振分束面平行；在該第二光路的透射光方向設置第一非偏振分束器，該第一非偏振分束器的分束面與所述的第二偏振分束器的偏振分束面平行；在所述的第一非偏振分束器的透射光方向和反射光方向分別設置第一光電探測器和第二位置探測器，在所述的第二非偏振分束器的反射光方向和透射光方向分別設置第二光電轉換器和第一位置探測器；所述的光瞳成像長焦透鏡組為共焦透鏡組，由兩塊相同焦距為f₁的透鏡組成，間距為2倍焦距2f₁，所述的光瞳成像短焦透鏡組為共焦透鏡組，由兩塊相同焦距為f2的透鏡組成，間距為2倍焦距2f₂，兩組透鏡組的入瞳位置與第一偏振分束器的偏振分束面重合，兩組透鏡組的出瞳位置與第二偏振分束器的分束面重合，入瞳的物距和出瞳的像距均為1倍焦距，

所述的第一位置探測器和第二位置探測器為象限型探測器或像元型探測器。

所述的第一光電轉換器和第二光電轉換器為高靈敏度光電管。

所述的光瞳成像長焦透鏡組為共焦變焦透鏡組，所述的第一反射鏡、光瞳成像長焦透鏡組和第二反射鏡置于一塊平臺上，該平臺下設導軌，以供該平臺沿垂直于所述的第一光路方向精密移動，精度微米量級。

本發明的工作原理如下：