一种基于偏振控制的激光通信系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于偏振控制的激光通信系统及方法，激光通信系统包括望远镜、1/4波片、第一偏振分光棱镜、反射镜、相位补偿器、第二偏振分光棱镜、接收系统、第一1/2波片、法拉第旋光器、第三偏振分光棱镜、第二1/2波片和激光器；望远镜、1/4波片、第一偏振分光棱镜、反射镜、相位补偿器、第二偏振分光棱镜和接收系统依次排列；第一偏振分光棱镜、第一1/2波片、法拉第旋光器、第三偏振分光棱镜、第二1/2波片和激光器依次排列。本发明专利技术基于法拉第旋光原理以及偏振控制原理，使激光通信系统具有高接收能力以及发射端的光与接收端分离，实现高的隔离能力和高同轴精度，并且该激光通信系统结构简单、方便小型化一体化设计。方便小型化一体化设计。方便小型化一体化设计。

【技术实现步骤摘要】
一种基于偏振控制的激光通信系统及方法


[0001]本专利技术涉及激光通信领域，具体涉及一种基于偏振控制的激光通信系统及方法。

技术介绍

[0002]随着航空航天事业的发展过程中，激光通信载荷也得到了快速发展，对激光通信载荷提出了越来越多的限制，比如高集成度，高接收能力，小型化、轻量化、收发同轴精度等指标的技术要求，但是在实际过程中，我们通过偏振隔离时无法达到一个很好的隔离精度，并且系统复杂，并最终影响整机的接收效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于偏振控制的激光通信系统及方法，可以实现高接收能力、小型化、轻量化的技术要求。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于偏振控制的激光通信系统，包括望远镜、1/4波片、第一偏振分光棱镜、反射镜、相位补偿器、第二偏振分光棱镜、接收系统、第一1/2波片、法拉第旋光器、第三偏振分光棱镜；
[0005]所述望远镜用于接收右旋圆偏振光或/和左旋圆偏振光，并将接收到的右旋圆偏振光或/和左旋圆偏振光进行缩束后发射至所述1/4波片；
[0006]所述1/4波片用于对缩束后的右旋圆偏振光进行旋转变为竖直线偏振光，并将该竖直线偏振光发射至所述第一偏振分光棱镜；或/和用于对缩束后的左旋圆偏振光进行旋转变为水平线偏振光，并将该水平线偏振光发射至所述第一偏振分光棱镜；
[0007]所述第一偏振分光棱镜用于将所述1/4波片发射过来的竖直线偏振光透射至所述反射镜；或/和用于将所述1/4波片发射过来的水平线偏振光反射至所述第一1/2波片；
[0008]所述反射镜用于将所述第一偏振分光棱镜透射过来的竖直线偏振光反射至所述相位补偿器；
[0009]所述相位补偿器用于对所述反射镜反射过来的竖直线偏振光进行竖直偏正保持，并将竖直偏振保持的竖直线偏振光传递给所述第二偏振分光棱镜；
[0010]所述第二偏振分光棱镜用于将所述相位补偿器传递过来的竖直线偏振光透射至所述接收系统；
[0011]所述第一1/2波片用于对所述第一偏振分光棱镜反射过来的水平线偏振光进行旋转变为135
°
线偏振光，并将该135
°
线偏振光发射至所述法拉第旋光器；
[0012]所述法拉第旋光器用于将所述第一1/2波片发射过来的135
°
线偏振光调整为水平线偏振光，并将该水平线偏振光发射至所述第三偏振分光棱镜；
[0013]所述第三偏振分光棱镜用于将所述法拉第旋光器发射过来的水平线偏振光反射至所述第二偏振分光棱镜；
[0014]所述第二偏振分光棱镜还用于将所述第三偏振分光棱镜反射过来的水平线偏振光反射至所述接收系统；
[0015]所述接收系统用于接收所述第二偏振分光棱镜透射过来的竖直线偏振光；或/和用于接收所述第三偏振分光棱镜反射过来的水平线偏振光。
[0016]本专利技术的有益效果是：在本专利技术一种基于偏振控制的激光通信系统中，无论是左旋圆偏振光进入，还是右旋圆偏振光进入，都可以到接收系统内，使激光通信系统的接收能力得以提高；本专利技术基于法拉第旋光原理以及偏振控制原理，充分利用接收系统使激光通信系统具有高接收能力，适用于不同波长的激光通信载荷系统的接收装置，并且该激光通信系统结构简单、集成度高、方便小型化一体化设计，为激光通信载荷小型化提供切实可行性方案。
[0017]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0018]进一步，还包括第二1/2波片和激光器；
[0019]所述激光器用于生成线偏振光，并将生成的线偏振光发射至所述第二1/2波片；
[0020]所述第二1/2波片用于将所述激光器发射过来的线偏振光调整为垂直线偏振光，并将该垂直线偏振光发射至所述第三偏振分光棱镜；
[0021]所述第三偏振分光棱镜还用于将所述第二1/2波片发射过来的垂直线偏振光透射至所述法拉第旋光器；
[0022]所述法拉第旋光器还用于将所述第三偏振分光棱镜透射过来的垂直线偏振光调整为45
°
线偏振光，并将该45
°
线偏振光发射至所述第一1/2波片；
[0023]所述第一1/2波片还用于将所述法拉第旋光器发射过来的45
°
线偏振光调整为水平线偏振光，并将该水平线偏振光发射至所述第一偏振分光棱镜；
[0024]所述第一偏振分光棱镜还用于将所述第一1/2波片发射过来的水平线偏振光反射至所述1/4波片；
[0025]所述1/4波片还用于将所述第一偏振分光棱镜反射过来的水平线偏振光调整为圆偏振光，并将该圆偏振光发射至所述望远镜；
[0026]所述望远镜还用于将所述1/4波片发射过来的圆偏振光进行扩束并发射出去。
[0027]采用上述进一步方案的有益效果是：本专利技术采用偏振加法拉第旋光器将发射端的光与接收端分离，实现高的隔离能力和高同轴精度，其统隔离度到达100dB以上；本专利技术不仅适用于不同波长的激光通信载荷系统的接收装置，还适用于激光雷达等系统。
[0028]进一步，所述1/4波片、所述第一1/2波片以及所述第二1/2波片均为可旋转角度的波片，且波片的波长适用范围与所述激光器发射的激光波长
±
40nm范围相匹配；同时，波片的相位延迟量误差小于1度，平行度误差小于3秒，面形精度RMS优于1/40λ@632.8nm。
[0029]进一步，所述第一偏振分光棱镜、所述第二偏振分光棱镜以及所述第三偏振分光棱镜均适用于所述激光器发射的激光波长
±
40nm波长范围，偏振对比度均优于2000：1，分光角度均小于30秒。
[0030]进一步，所述望远镜具体为7倍扩束镜，所述望远镜的面型精度RMS优于λ/15@632.8nm。
[0031]进一步，所述接收系统具体为反射式接收系统，所述接收系统的面型精度RMS优于1/40λ@632.8nm。
[0032]基于上述一种基于偏振控制的激光通信系统，本专利技术还提供一种基于偏振控制的激光通信方法。
[0033]一种基于偏振控制的激光通信方法，应用于上述所述的基于偏振控制的激光通信系统，包括如下两种激光信号接收步骤，
[0034]接收光路一：望远镜接收右旋圆偏振光，并将接收到的右旋圆偏振光进行缩束后发射至1/4波片；所述1/4波片对缩束后的右旋圆偏振光进行旋转变为竖直线偏振光，并将该竖直线偏振光发射至第一偏振分光棱镜；所述第一偏振分光棱镜将所述1/4波片发射过来的竖直线偏振光透射至反射镜；所述反射镜将所述第一偏振分光棱镜透射过来的竖直线偏振光反射至相位补偿器；所述相位补偿器对所述反射镜反射过来的竖直线偏振光进行竖直偏正保持，并将竖直偏振保持的竖直线偏振光传递给第二偏振分光棱镜；所述第二偏振分光棱镜将所述相位补偿器传递过来的竖直线偏振光透射至接收系统；
[0035]接收光路二：望远镜接收左旋圆偏振光，并将接收到的左旋圆偏振光进行缩束后发射至1/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于偏振控制的激光通信系统，其特征在于：包括望远镜(1)、1/4波片(2)、第一偏振分光棱镜(3)、反射镜(4)、相位补偿器(5)、第二偏振分光棱镜(6)、接收系统(7)、第一1/2波片(8)、法拉第旋光器(9)、第三偏振分光棱镜(10)；所述望远镜(1)用于接收右旋圆偏振光或/和左旋圆偏振光，并将接收到的右旋圆偏振光或/和左旋圆偏振光进行缩束后发射至所述1/4波片(2)；所述1/4波片(2)用于对缩束后的右旋圆偏振光进行旋转变为竖直线偏振光，并将该竖直线偏振光发射至所述第一偏振分光棱镜(3)；或/和用于对缩束后的左旋圆偏振光进行旋转变为水平线偏振光，并将该水平线偏振光发射至所述第一偏振分光棱镜(3)；所述第一偏振分光棱镜(3)用于将所述1/4波片(2)发射过来的竖直线偏振光透射至所述反射镜(4)；或/和用于将所述1/4波片(2)发射过来的水平线偏振光反射至所述第一1/2波片(8)；所述反射镜(4)用于将所述第一偏振分光棱镜(3)透射过来的竖直线偏振光反射至所述相位补偿器(5)；所述相位补偿器(5)用于对所述反射镜(4)反射过来的竖直线偏振光进行竖直偏正保持，并将竖直偏振保持的竖直线偏振光传递给所述第二偏振分光棱镜(6)；所述第二偏振分光棱镜(6)用于将所述相位补偿器(5)传递过来的竖直线偏振光透射至所述接收系统(7)；所述第一1/2波片(8)用于对所述第一偏振分光棱镜(3)反射过来的水平线偏振光进行旋转变为135
°
线偏振光，并将该135
°
线偏振光发射至所述法拉第旋光器(9)；所述法拉第旋光器(9)用于将所述第一1/2波片(8)发射过来的135
°
线偏振光调整为水平线偏振光，并将该水平线偏振光发射至所述第三偏振分光棱镜(10)；所述第三偏振分光棱镜(10)用于将所述法拉第旋光器(9)发射过来的水平线偏振光反射至所述第二偏振分光棱镜(6)；所述第二偏振分光棱镜(6)还用于将所述第三偏振分光棱镜(10)反射过来的水平线偏振光反射至所述接收系统(7)；所述接收系统(7)用于接收所述第二偏振分光棱镜(6)透射过来的竖直线偏振光；或/和用于接收所述第二偏振分光棱镜(6)反射过来的水平线偏振光。2.根据权利要求1所述的基于偏振控制的激光通信系统，其特征在于：还包括第二1/2波片(11)和激光器(12)；所述激光器(12)用于生成线偏振光，并将生成的线偏振光发射至所述第二1/2波片(11)；所述第二1/2波片(11)用于将所述激光器(12)发射过来的线偏振光调整为垂直线偏振光，并将该垂直线偏振光发射至所述第三偏振分光棱镜(10)；所述第三偏振分光棱镜(10)还用于将所述第二1/2波片(11)发射过来的垂直线偏振光透射至所述法拉第旋光器(9)；所述法拉第旋光器(9)还用于将所述第三偏振分光棱镜(10)透射过来的垂直线偏振光调整为45
°
线偏振光，并将该45
°
线偏振光发射至所述第一1/2波片(8)；所述第一1/2波片(8)还用于将所述法拉第旋光器(9)发射过来的45
°
线偏振光调整为水平线偏振光，并将该水平线偏振光发射至所述第一偏振分光棱镜(3)；
所述第一偏振分光棱镜(3)还用于将所述第一1/2波片(8)发射过来的水平线偏振光反射至所述1/4波片(2)；所述1/4波片(2)还用于将所述第一偏振分光棱镜(3)反射过来的水平线偏振光调整为圆偏振光，并将该圆偏振光发射至所述望远镜(1)；所述望远镜(1)还用于将所述1/4波片(2)发射过来的圆偏振光进行扩束并发射出去。3.根据权利要求2所述的基于偏振控制的激光通信系统，其特征在于：所述1/4波片(2)、所述第一1/2波片(8)以及所述第二1/2波片(11)均为可旋转角度的波片，且波片的波长适用范围与所述激光器(12)发射的激光波长
±
40nm范围相匹配；同时，波片的相位延迟量误差小于1度，平行度误差小于3秒，面形精度RMS优于1/40λ@632.8nm。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴少俊，王天洪，吕世猛，
申请(专利权)人：北京极光星通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：