[發明專利]一種基于指向鏡的偏振保持光路系統

有效

• 申請號: 202110762482.4
• 申請日: 2021-07-06
• 公開（公告）號: CN113485023B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 周輝;喬晟
• 申請（專利權）人: 上海國科航星量子科技有限公司
• 主分類號: G02B27/28
• 分類號: G02B27/28
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張妍

本發明涉及一種基于指向鏡的偏振保持光路系統，其包括：折轉鏡、望遠鏡次鏡、望遠鏡主鏡、45°指向鏡和光源；所述折轉鏡設置于望遠鏡主鏡和望遠鏡次鏡之間，折轉鏡的入射光路與出射光路相互垂直，且折轉鏡的出射光路與望遠鏡次鏡的光軸平行；所述45°指向鏡設置于遠離折轉鏡的望遠鏡次鏡的另一側，且45°指向鏡的入射光路與折轉鏡的入射光路相互垂直；由光源發出的入射偏振光經過折轉鏡反射后依次進入望遠鏡次鏡和望遠鏡主鏡，之后入射到45°指向鏡，最后經45°指向鏡反射后出射。本發明解決了指向鏡無法單獨進行保偏鍍膜的問題，在帶有指向鏡的光學接收系統中實現了偏振保持，有助于量子通信的發展。

技術領域

本發明屬于光學設計領域，特別涉及一種基于指向鏡的偏振保持光路系統。

背景技術

在量子通信領域，光子的偏振態直接可以代替經典二進制碼(bit)對信號進行編碼，從而實現量子密鑰的分發，達到量子保密通信的目的。在量子通信時，偏振光都要通過光學系統接收或發射，偏振光在通過光學元件后其偏振態都或多或少會發生變化，導致系統達不到預期通信的目的。自由空間量子通信是量子通信領域的發展方向。在自由空間量子通信系統中，需要在星間或者星地之間實現發射端與接收端光軸的相互對準，但由于衛星的自身振動和相對位置的不斷變化，通信終端需要實時調整量子光方向，確保處于對準狀態。45°指向鏡掃描是實現方式之一，具有轉動慣量小、負載輕、掃描方式靈活等特點。但是指向鏡無法單獨進行保偏鍍膜，指向鏡的引入會導致偏振的退化，影響最終的通信效果。

因此亟待提出一種光路設計方案，解決因引入指向鏡而導致的偏振退化問題，提高量子通信的效果。

發明內容

本發明提出了一種基于指向鏡的偏振保持光路系統，采用同一批次反射鏡制成的指向鏡和折轉鏡，通過改變望遠鏡中折轉光路的偏轉方向補償指向鏡造成的偏振態擾動。

為實現上述目的，本發明提供一種基于指向鏡的偏振保持光路系統，其包含：折轉鏡、望遠鏡次鏡、望遠鏡主鏡、45°指向鏡和光源；所述折轉鏡設置于望遠鏡主鏡和望遠鏡次鏡之間，折轉鏡的入射光路與出射光路相互垂直，且折轉鏡的出射光路與望遠鏡次鏡的光軸平行；所述45°指向鏡設置于遠離折轉鏡的望遠鏡次鏡的另一側，且45°指向鏡的入射光路與折轉鏡的入射光路相互垂直；由光源發出的入射偏振光經過折轉鏡反射后依次進入望遠鏡次鏡和望遠鏡主鏡，之后入射到45°指向鏡，最后經45°指向鏡反射后出射；其中，所述折轉鏡和45°指向鏡由同一批次的反射鏡切割而成，其對偏振光的偏振退化程度相同，造成的偏振退化在傳輸過程中相互抵消，用于保持偏振光偏振消光比。

優選地，所述望遠鏡主鏡的光軸中心和望遠鏡次鏡的光軸中心在同一光軸上，且所述望遠鏡主鏡的焦點和望遠鏡次鏡的焦點位置重合。

優選地，所述折轉鏡和45°指向鏡的面形精度RMS優于1/40λ@632.8nm，其表示所述入射偏振光在波長λ為632.8nm時，面型精度RMS低于波長的四十分之一，且所述折轉鏡和45°指向鏡對水平、豎直偏振光的反射率差異低于2％。

優選地，所述的望遠鏡主鏡為凹面鏡，所述望遠鏡次鏡為凸面鏡，且對水平、豎直偏振光的反射率差異低于2％。

優選地，所述光源射出的入射偏振光包括水平線偏振光、豎直線偏振光、45°線偏振光及-45°線偏振光。

綜上所述，與現有技術相比，本發明提供的一種基于指向鏡的偏振保持光路設計，具有如下有益效果：(1)本發明解決了指向鏡無法單獨進行保偏鍍膜的問題，在帶有指向鏡的光學接收系統中實現了偏振保持。(2)本發明操作簡單，對傳統光學接收系統改動小，易于實現。

附圖說明

圖1為本發明的基于指向鏡的偏振保持光路系統三維示意圖；

圖2為本發明的基于指向鏡的偏振保持光路系統沿x軸方向示意圖；

圖3為本發明的基于指向鏡的偏振保持光路系統沿y軸方向示意圖