[發明專利]光束耦合的光軸穩定裝置

有效

• 申請號: 201710000700.4
• 申請日: 2017-01-03
• 公開（公告）號: CN106772837B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 侯培培;孫建鋒;周煜;王利娟;許倩;奚越力;賀紅雨
• 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: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種光束耦合的光軸穩定裝置，由堆棧集成結構光橋接器，計算機，混頻器，光纖準直器，兩個聲光移頻器，兩個聲光偏轉器，具有相同結構的光楔對四對，具有相同結構的耦合透鏡四個，具有相同結構的探測器四個組成，本發明是實現激光信號的高效率接收，滿足自由空間光通信對通信信號要求的重要技術。本發明具有結構簡單、性能穩定可靠、易于集成、高耦合效率和高抗干擾能力的特點，能夠實現比較優良的空間光通信傳輸信道。

技術領域

本發明涉及空間光到光纖光耦合，特別是一種光束耦合的光軸穩定裝置，該裝置是一種自由空間光與光纖光具有高耦合效率的裝置，具有結構簡單、性能穩定可靠、易于集成、高耦合效率和高抗干擾能力的特點，能夠實現比較優良的空間光通信傳輸信道。

背景技術

空間相干激光通信是自由空間遠距離通信實現Gbit/s以上數據傳輸速率的唯一技術手段。相干探測技術大大提高了接收機的靈敏度和中繼距離,具有優良的波長選擇性和抗背景噪聲性能,可發展成為頻率間隔更小的波分復用系統,并且可使用多種調制方式,特別適用于碼率在Gb/s量級、傳輸距離在幾萬千米的自由空間激光通信。基于自差和外差探測方式的相干激光通信具有較高的探測靈敏度，是實現高碼率、小型化、輕量化和低功耗遠距離激光通信終端的關鍵體制。對于相干激光通信自差探測方式需要將空間激光耦合進單模光纖，外差探測方式需要將空間激光與空間激光耦合。因此如何使空間激光與單模光纖耦合、空間激光和空間激光耦合始終具有較高的耦合效率，是高碼率、小型化、輕量化和低功耗遠距離空間相干激光通信的一個關鍵技術。

光束耦合的光軸穩定裝置針對空間光到光纖光耦合，通過模場匹配，采用章動的原理，建立理論模型準確定位光斑相對于探測器中心的位置，從而給出控制信號，以驅動聲光移頻器、聲光偏轉器使光束產生偏轉，獲得始終具有較高的耦合效率的空間光與光纖光耦合。對于空間光到光纖光耦合，通過2*4 90°橋接器產生相位誤差信號控制聲光移頻器，使空間光與光纖光始終具有較高的耦合效率。

現有方案參閱文獻(1)，Thomas Weyrauch,Mikhail A.Vorontsovet.al..“Fibercoupling with adaptive optics for free-space optical communication,”Proc.SPIE,Vol.4489,pp.177-184,2002，利用可變形鏡、波前傳感器實現空間激光通信的光纖耦合。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光束耦合的光軸穩定裝置，該裝置根據本振光束光軸的位置，準確定位信號光相對于探測器中心的位置，始終保持空間光與光纖光耦合具有較高的耦合效率。該裝置具有結構簡單、性能穩定可靠、易于集成、高耦合效率和高抗干擾能力的特點，能夠實現比較優良的空間光通信傳輸信道。

本發明的技術解決方案如下：

一種光束耦合的光軸穩定裝置，其特點在于包括第一聲光移頻器、第二聲光移頻器、第一聲光偏轉器、第二聲光偏轉器、光纖準直器、計算機、堆棧集成結構光橋接器、混頻器、具有相同結構的四個光楔對、具有相同結構的四個耦合透鏡和具有相同結構的四個探測器，上述元部件的位置關系如下：

所述的堆棧集成結構光橋接器具有四個出射端面和兩個入射端面，一個入射端面膠合四分之一波片，該四分之一波片的光軸與所述的堆棧集成結構光橋接器的底面成45°；

沿入射的信號光方向依次是所述的第一聲光移頻器、第二聲光移頻器、光纖準直器、第一聲光偏轉器、第二聲光偏轉器并垂直入射到所述的堆棧集成結構光橋接器的四分之一波片的中心，入射的自由空間本振光垂直入射到所述的堆棧集成結構光橋接器的另一個入射端面的中心，所述的信號光與自由空間本振光在堆棧集成結構光橋接器中產生四個合束光束并分別經堆棧集成結構光橋接器的四個出射端面輸出，在每個合束光束的輸出方向依次是所述的光楔對、耦合透鏡和探測器；