精密光栅调整空间光桥接器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种精密光栅调整空间光桥接器，两通道输入-两通 道输出的90度和180度空间光桥接器由四块周期相同，结构相同的光栅和一个 精密位移控制器构成，两通道输入-四通道输出的90度空间光桥接器由四块周 期相同结构相同的光栅，一个精密位移控制器和两个偏振分束器组成。本空间 光桥接器具有体积小，重量轻和相位连续可调的特点。对于2×2的90度空间光 桥接器，还有不必浪费50％能量的优点。适用于空间桥接的相干探测和通信系 统。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及相干激光通信，是一种精密光栅调整空间光桥接器，在相 干探测的光接收机中用于空间复合激光信号光朿和本机振荡激光光束，并根据需要产生90度，180度相移输出，实现空间的2x2 90度，2x2 180度，2x4 90 度桥接。
技术介绍
光学桥接器在相干光通信系统中，将信号激光和本振激光进行链接并使之 产生需要的相移，是重要的关键器件之一，根据产生相移的类型，光学桥接器 分为90°、 180°两种，其中180。相移桥接器用于平衡锁相环路接收机，90°相移 桥接器用于科斯塔斯锁相环路接收机。根据输入-输出端口的数量分为2X2， 2 X4等不同的类型。在自由空间光桥接中，先技术， (参见文献l: Walter R. leeb. Realization o f 90° and 180° Hybrids for Optical Frequencies . AE(l， Band 37 ， Heft 5/6:203-206.文献2: R. Garreis， C. Zeiss, "90° optical hybrid for coherent receivers, 〃 /°roc. Vol. 1522,pp.210-219, 1991.)采用波片结合偏振光干涉原理提出了可实现90度和180 度相移的2 X 2空间光桥接器方案，文献则在此基础上提出了2 X 4的90度相 移的实现方案，但该方案存在整个光学系统需要保证光束的严格等光程传输， 相关元件过多，不易集成以及不能宽光谱使用的缺点。文献中的2X2 90 度空间光桥接器还有须损失50%能量的缺点。先技术， (参见文献3:刘立人，刘德安，闫爱民，栾竹，王利娟，孙建锋，钟向红，电控相移空间光桥接器，专利技术专利，公告号100383572，同名技术专利公告号200959599;文献4:刘立人，闫爱民，栾竹，刘德安，孙建锋，王利娟，钟向红，双折射自由空间光桥接器，专利技术专利，公告号100383571，同名技术专利公告 号2899300)综合利用晶体的双折射效应和电光效应提出了另外的2X4 90度空 间光桥接器方案，虽然解决了先技术， 相关元件过多，不易集成的缺 点，但该技术方案对晶体的切割精度要求高，需严格保证晶体光轴、晶体主截 面和输入的线偏振光之间的角度关系，否则影响相干接收效率。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供一种精密调整光栅空间光桥接 器。本技术具有可进行相位控制，体积小，重量轻和宽光谱使用的优点。 它适用于自由空间传播的相干探测和通信系统。本技术解决上述技术问题的技术方案如下一种精密光栅调整空间光桥接器，它包括2x2的90度和180度空间光桥接 器和2x4的90度空间光桥接器。所述2x2的90度和180度空间光桥接器，由 四块周期相同，结构相同的光栅Ol，光栅02，光栅03，光栅04和一个精密 位移控制器13构成，上述各元部件的位置关系是四块光栅组成一个菱形结 构，光栅Ol，光栅02，光栅03，光栅04分别位于菱形的四个角上，光栅Ol 和光栅02以菱形的水平对角线为中心轴相对放置，光栅03和光栅04沿菱形 的垂直对角线为中心轴相对放置，精密位移控制器13加于光栅02上，可使光 栅02进行高精度的微量位移移动；所述2x4的90度空间光桥接器，由光栅 01，光栅02，光栅03，光栅04，精密位移控制器13，偏振分束器14和偏振分束器15构成，上述各元部件的位置关系是光栅Ol，光栅02，光栅03，光栅04以及精密步进位移控制器13的位置和所述2x2的90度空间光桥接器 相同，偏振分束器14位于光栅04的正后面，偏振分束器15位于光栅03的正 后面。上述的2x2的90度精密光栅调整空间光桥接器，光栅01光栅03，光栅 04固定，光栅02可由精密步进位移控制器13微调产生精密位移偏离，偏离中心轴的位移量A满足A-;+^r，附=±1,±2,......，为整数，y;为光栅的空间频率。上述的2x2的180度精密光栅调整空间光桥接器，光栅01光栅03，光栅 04固定，光栅02可由精密步进位移控制器13微调产生精密位移偏离，偏离中心轴的位移量A满足A:, + ^r,附=±1,±2,......，为整数，,为光栅的空间频率。上述的精密步进位移控制器13是能产生位移分辨率为2 的精密位置 调整器。上述的2x4的90度精密光栅调整空间光桥接器，偏振分束器14和15是 把入射光分为光矢量振动方向相互垂直的等光强的分束器，其主截面和入射的 其中一个线偏振光如信号光05或本振光06的光矢量振动方向之间的夹角为 45度，其入射表面垂直入射光线方向。上述的2x4的90度精密光栅调整空间光桥接器，偏振分束器14其入射表 面和光栅04表面平行，偏振分束器15其入射表面和光栅03表面平行。本技术与现有技术比较的益效是本技术利用光栅的基本衍射性质实现两输入光束的分光并合束，进行空间桥接，精密控制光栅的相对位移产 生所需相移，进而实现相干探测所需的空间光桥接器。由提供于光栅的体积和 重量都可以做的很小，且对任意波长皆可用，因此本专利技术具有可进行相位控制， 体积小，重量轻和宽光谱使用的特点，在本专利技术中，不管是180度的桥接器还是90度的桥接器，除插入损耗和衍射损耗外，能量全部利用，而先技术中 的2X2 90度空间光桥接器，除插入损耗外要白白浪费50%的能量。适用于自 由空间传播的相干探测和通信系统。附图说明图l是光栅相移原理图。图2是2X2的90度和180度精密光栅调整空间光桥接器结构示意图。 图3是2 X 4的90度和180度精密光栅调整空间光桥接器结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步说明，但不应以此限制本实 用新型的保护范围。本技术的2X2的90度和180度精密光栅调整空间光桥接器结构如 图2所示，由Ol， 02， 03， 04四块光栅和一个精密位移调整器13组成，这四 块光栅具有相同的结构和相同的周期。放置的位置特点是四块光栅组成一个 菱形结构，光栅01， 02， 03， 04分别位于菱形的四个角上，光栅01和光栅 02以菱形的水平对角线为中心轴正相对放置，光栅03和光栅04以菱形的垂 直对角线为中心轴正相对放置，其中光栅02由精密的微量步进位移调整器13 控制，其分辨率要求为^0.01/^，当信号光05本振光06分别从光栅01和光栅02对称入射时，微调光栅02相对中心轴产生一个偏移量，当偏移量满足公式(1)时，为2X2的90。空间光桥接器，当偏移量满足公式(2)时为2X2的 18(T空间光桥接器。 其中-公式(1)是 A = >^+ 1厶8厶式(1)中，附=±1,±2,......，为整数，,为光栅的空间频率,公式(2)是A = f+ 1X化式(2)中，m = ±i,±2,......，为整数，y;为光栅的空间频率。在本实施实例中，桥接器采用正菱形结构，信号光和本振光垂直光栅01 和02对称入射，以入射光方向为中心轴，信号光和本振光分别被衍射成与入 射方向成土45度角的光束07、 08、 09和10，组成一个正菱形，光栅Ol、 02、 03和04分别位于正菱形的四个角上。设入射光束的尺寸都为3/ 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密光栅调整空间光桥接器，其特征在于，它包括２×２的９０度和１８０度空间光桥接器和２×４的９０度空间光桥接器，所述２×２的９０度和１８０度空间光桥接器，由四块周期相同，结构相同的光栅（０１），光栅（０２），光栅（０３），光栅（０４）和一个精密位移控制器（１３）构成，上述各元部件的位置关系是：四块光栅组成一个菱形结构，光栅（０１），光栅（０２），光栅（０３），光栅（０４）分别位于菱形的四个角上，光栅（０１）和光栅（０２）以菱形的水平对角线为中心轴相对放置，光（０３）和光栅（０４）沿菱形的垂直对角线为中心轴相对放置，精密位移控制器（１３）加于光栅（０２）上，可使光栅（０２）进行高精度的微量位移移动；所述２×４的９０度空间光桥接器，由光栅（０１），光栅（０２），光栅（０３），光栅（０４），精密位移控制器（１３），偏振分束器（１４）和偏振分束器（１５）构成，上述各元部件的位置关系是：光栅（０１），光栅（０２），光栅（０３），光栅（０４）以及精密位移控制器（１３）的位置和所述２×２的９０度空间光桥接器相同，偏振分束器（１４）位于光栅（０４）的正后面，偏振分束器（１５）位于光栅（０３）的正后面。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万玲玉，张卫平，苏世达，谷巍，班卫华，
申请(专利权)人：万玲玉，张卫平，苏世达，谷巍，班卫华，
类型：实用新型
国别省市：45