一种相干接收机光混合器，属于光纤通信的光学器件，解决现有光混合器不同输出分量之间存在延时差、温度性稳定差的问题。本发明专利技术沿光路方向依次设置有分波器、50/50分束器、相移片、合波器、1/2波片和偏振分离器。本发明专利技术作为2×8光混合器，利用单轴双折射晶体的特性，实现了偏振分离、光束合束和光程补偿；光束通过相移片实现90度的相移，实现相位分集控制；利用偏振分离器的八块不同厚度的石英晶体补偿了不同光路间存在的延时差。各器件加工工艺成熟，温度稳定好。整体结构紧凑、偏振消光比高，可用于光纤通信中采用高级调制格式和偏振复用方式光信号相干解调。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤通信的光学器件，具体涉及一种相干接收机光混合器，用于对光纤中传输的采用偏振复用方式和高级调制格式的光信号实现相干接收与解调。
技术介绍
近年来随着光纤通信系统不断升级，光纤中传输的光信号已开始使用高级调制格式并且呈现出全场(幅度、频率、相位、偏振)携带信息的特点。针对这一特点，在系统的接收端必须使用相干检测方法才能获得光信号携带的全部信息。采用偏振复用的正交相移键控(DP-QPSK)格式是现有商用长距离高速光纤通信系统中一种典型的光信号复用和调制方式。在上述系统中为了实现信号的接收和解调，需要使用一个光混合器将本振光与接收到的信号光进行相干混合，完成本振光与信号光偏振和相位分集接收功能，再经过光电转换与平衡探测后，由后续处理电路实现信号的解调输出。在光混合器中，输入信号光的电场矢量Es可分解为两个正交的偏振分量Esx和Esy,与本振光Em混合并经过偏振和相位的分集接收后，在输出端应有八个对应的分量，分别记为 Esx+El。, Esx-Elo, ESx+jEL0, ESx-jEL0, ESy+EL0, ESy-EL0, ESy+jEL0, Esy-JE1^ 即此种光混合器对应两个输入端口(信号光与本振光)、八个输出端口的结构(2X8结构)。申请号200610026338.X的中国专利技术专利申请“双折射自由空间光桥接器”，提出一种用于空间卫星激光通信的2X4光混合器。由于没有进行偏振分集控制，故对输入信号光的偏振态有一定要求，不能用于采用偏振复用的光纤通信系统中。申请号201010572938.2的中国专利技术专利申请“用于相干光通信的晶体型光混合器”，提出一种基于双折射晶体的2X8结构光混合器,可用于DP-QPSK信号的相干接收。但由于该装置光路不对称造成不同输出分量之间存在由光程差引入的延时差，直接影响接收和解调的性能。 申请号13/379702 的美国专利申请“0PTICAL90-DEGREE HYBRIDCIRCUIT”，提出一种平面波导型的光混合器，可实现对光信号的相位分集接收功能，但存在着耦合损耗大、温度稳定性差等缺点。
技术实现思路
本专利技术提供一种相干接收机光混合器，解决现有光混合器不同输出分量之间存在延时差、温度性稳定差的问题。本专利技术所提供的一种相干接收机光混合器，沿光路方向依次设置有分波器、50/50分束器、相移片、合波器、1/2波片和偏振分离器，其特征在于:所述分波器由第一位移晶体和第二位移晶体叠加组成，所述第一位移晶体与第二位移晶体形状、尺寸相同，主截面平行，光轴取向相反；主截面为晶体光轴、O光和e光所处的公共平面，晶体的光轴取向为光轴与O光法线方向的夹角0 ；所述50/50分束器由立方体分束镜和45°反射镜叠加组成；所述相移片由上方1/8波片和下方1/8波片上下叠加组成，所述上方1/8波片快轴平行或垂直于第一位移晶体的主截面，所述下方1/8波片快轴方向与所述上方1/8波片快轴方向互相垂直；所述合波器由第三位移晶体和第四位移晶体叠加组成，所述第三位移晶体和第四位移晶体形状、尺寸相同，主截面平行，光轴取向相反；且第三位移晶体主截面与第一位移晶体主截面垂直，第三位移晶体与第一位移晶体O光法线方向上的长度相等；所述1/2波片快轴与第一位移晶体主截面呈22.5°角放置，输入本振光的偏振方向与第一位移晶体的主截面呈45°角；所述偏振分离器由第五位移晶体上粘贴八块石英晶体构成，或者由偏振分离棱镜粘贴八块石英晶体构成；所述八块石英晶体分别粘贴于第五位移晶体或偏振分离棱镜的八个出光位置，位于下方的四个石英晶体的厚度大于位于上方的四个石英晶体的厚度，厚度差Ds = s/ns，其中，所述50/50分束器所分上下两路光束光程差s = n L，ns为石英晶体折射率，n为所述45°反射镜材料的折射率，L为光束在45°反射镜中的行进距离；所述第一、第二、第三、第四、第五位移晶体为单轴双折射晶体。所述的相干接收机光混合器，其特征在于:所述第一、第二、第三、第四、第五位移晶体为方解石、钒酸钇、a相偏硼酸钡或铌酸锂。所述的相干接收机光混合器，其特征在于:所述第一、第二、第三、第四、第五位移晶体的光轴取向其中，！!。和!^nO分别为位移晶体中O光和e光的折射率。本专利技术处于工作状态时，信号光和本振光平行入射分波器，信号光通过分波器后实现偏振分离形成信号光X分量和信号光y分量，本振光通过分波器后形成本振光y分量和本振光X分量,实现功率等分；所述50/50分束器将经过分波器后偏振分离的光束等分为上下两路；所述相移片用来引入所需要的90°相移；所述的合波器用来实现信号光X分量和本振光y分量合束，信号光y分量和本振光X分量的合束，并补偿由分波器产生的X分量与y分量之间的光程差；所述半波片将合波器合束后的光束偏振态旋转45° ;所述偏振分离器分离出通过半波片之后光束的X分量与y分量，得到所需的信号用于检测，并补偿由于50/50分束器造成的反射与透射两路的光程差。本专利技术作为2X8光混合器，利用单轴双折射晶体的特性，实现了偏振分离、光束合束和光程补偿；光束通过相移片实现90度的相移，实现相位分集控制；利用偏振分离器的八块不同厚度的石英晶体补偿了不同光路间存在的延时差。各器件加工工艺成熟，温度稳定好。整体结构紧凑、偏振消光比高、可用于光纤通信中采用高级调制格式和偏振复用方式光信号相干解调。附图说明图1为本专利技术实施例的结构示意图。具体实施例方式以下结合附图和实施例对本专利技术详细说明。如图1所示，本实施例沿光路方向依次设置有分波器1、50/50分束器2、相移片3、合波器4、1/2波片5和偏振分离器6,图中同时给出直角坐标系的X、Y、Z轴方向；所述分波器I由第一位移晶体和第二位移晶体叠加组成，所述第一位移晶体与第二位移晶体形状、尺寸相同，主截面平行，光轴取向相反；所述50/50分束器2由立方体分束镜和45°反射镜叠加组成；所述相移片3由上方1/8波片和下方1/8波片上下叠加组成，所述上方1/8波片快轴平行或垂直于第一位移晶体的主截面，所述下方1/8波片快轴方向与所述上方1/8波片快轴方向互相垂直；·所述合波器4由第三位移晶体和第四位移晶体叠加组成，所述第三位移晶体和第四位移晶体形状、尺寸相同，主截面平行，光轴取向相反；且第三位移晶体主截面与第一位移晶体主截面垂直，第三位移晶体与第一位移晶体在O光法线方向上的长度相等；所述1/2波片5快轴与第一位移晶体主截面呈22.5°角放置，输入本振光的偏振方向与第一位移晶体的主截面呈45°角；所述偏振分离器6由第五位移晶体上粘贴八块石英晶体构成，所述八块石英晶体分别粘贴于第五位移晶体的八个出光位置，位于下方的四个石英晶体的厚度大于位于上方的四个石英晶体的厚度，厚度差Ds = s/ns，其中，所述50/50分束器所分上下两路光束光程差s = n L，ns为石英晶体折射率，n为所述45°反射镜材料的折射率，L为光束在45°反射镜中的行进距离；光线垂直入射到各位移晶体表面时，进入位移晶体后被分解为O光和e光,0光和e光两光束的偏离角度a满足关系式:本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种相干接收机光混合器，沿光路方向依次设置有分波器、50/50分束器、相移片、合波器、1/2波片和偏振分离器，其特征在于：所述分波器由第一位移晶体和第二位移晶体叠加组成，所述第一位移晶体与第二位移晶体形状、尺寸相同，主截面平行，光轴取向相反；主截面为晶体光轴、o光和e光所处的公共平面，晶体的光轴取向为光轴与o光法线方向的夹角θ；所述50/50分束器由立方体分束镜和45°反射镜叠加组成；所述相移片由上方1/8波片和下方1/8波片上下叠加组成，所述上方1/8波片快轴平行或垂直于第一位移晶体的主截面，所述下方1/8波片快轴方向与所述上方1/8波片快轴方向互相垂直；所述合波器由第三位移晶体和第四位移晶体叠加组成，所述第三位移晶体和第四位移晶体形状、尺寸相同，主截面平行，光轴取向相反；且第三位移晶体主截面与第一位移晶体主截面垂直，第三位移晶体与第一位移晶体o光法线方向上的长度相等；所述1/2波片快轴与第一位移晶体主截面呈22.5°角放置，输入本振光的偏振方向与第一位移晶体的主截面呈45°角；所述偏振分离器由第五位移晶体上粘贴八块石英晶体构成，或者由偏振分离棱镜粘贴八块石英晶体构成；所述八块石英晶体分别粘贴于第五位移晶体或偏振分离棱镜的八个出光位置，位于下方的四个石英晶体的厚度大于位于上方的四个石英晶体的厚度，厚度差Ds＝s/ns，其中，所述50/50分束器所分上下两路光束光程差S＝n·L，ns为石英晶体折射率，n为所述45°反射镜材料的折射率，L为光束在45°反射镜中的行进距离；所述第一、第二、第三、第四、第五位移晶体为单轴双折射晶体。...
【技术特征摘要】
1.一种相干接收机光混合器,沿光路方向依次设置有分波器、50/50分束器、相移片、合波器、1/2波片和偏振分离器，其特征在于: 所述分波器由第一位移晶体和第二位移晶体叠加组成，所述第一位移晶体与第二位移晶体形状、尺寸相同，主截面平行，光轴取向相反；主截面为晶体光轴、O光和e光所处的公共平面，晶体的光轴取向为光轴与O光法线方向的夹角0 ； 所述50/50分束器由立方体分束镜和45°反射镜叠加组成； 所述相移片由上方1/8波片和下方1/8波片上下叠加组成，所述上方1/8波片快轴平行或垂直于第一位移晶体的主截面，所述下方1/8波片快轴方向与所述上方1/8波片快轴方向互相垂直； 所述合波器由第三位移晶体和第四位移晶体叠加组成，所述第三位移晶体和第四位移晶体形状、尺寸相同，主截面平行，光轴取向相反；且第三位移晶体主截面与第一位移晶体主截面垂直，第三位移晶体与第一位移晶体O光法线方向上的长度相等； 所述1/2波片快轴与第一位移晶体主截面呈22.5°角放置...
【专利技术属性】
技术研发人员：柯昌剑，钱路，万助军，潘登，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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