[发明专利]光学混合器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学混合器，具体地说，是一种用于相干探测系统的光学混合器。

背景技术

随着互联网的发展，人们对光纤通讯系统的容量以及光纤通讯系统的传送速度提出越来越高的要求。现有的光纤通讯系统采用密集波分复用技术，在同一根光纤上传送不同波长的光信号，以达到提高通讯容量的目的。但由于高带宽应用的不断增加，如视频会议、互交式网络电视等应用，使光纤通讯系统的容量受到空前的压力。

为解决上述问题，一些光纤通讯系统采用差分相移键控技术，可在现有光纤通讯网络上传送每秒40Gb的数据信号，甚至更高的每秒100Gb的数据信号，使容量压力得以缓解。应用差分相移键控技术需要使用相干探测系统以检测光纤通讯系统传送光信号的强度、相位以及偏振态等，而相干探测系统需要使用光学混合器将光纤传送的信号光与本地参考光混合，以便放大信号光的强度，使平衡探测器能够对信号光进行检测。现有全光纤光学混合器的结构原理图如图1所示。

参见图1，现有全光纤光学混合器具有作为信号光输出端口的信号光源61以及作为参考光输出端口的参考光源62，还设有两个分束器71、72以及两个合束器78、79。分束器71与合束器78、79之间分别通过光纤73、74连接，分束器72与合束器78、79之间分别通过光纤75、76连接，并且在光纤76上设有90°相位控制器77。

信号光源61向分束器71出射信号光b1，信号光b 1经过分束器71后分成两束光束，分别在光纤73、74中传送。参考光源62向分束器72出射参考光b2，参考光b2经过分束器72后分成两束光束，分别在光纤75、76中传送。

在光纤73、75传送的光束进入合束器78后发生干涉，形成两束光束b3、b4，而在光纤74、76传送的光束进入合束器79后发生干涉，形成两束光束b5、b5。光束b3、b4、b5、b6分别入射至全光纤光学混合器的四个输出端口。这样，光学混合器输出的四束光束b3、b4、b5、b6均由信号光b1及参考光b2混合而成，既包含了信号光b1的信息，且光功率大于信号光b1的光功率，因此可便于平衡探测器接收。

并且，在光纤76上设置一个相位控制器77，相位控制器77包括有温度控制器，对光纤76进行加热处理，以改变光束在光纤76内的传送速度，从而改变光束的相位。

但是，由于全光纤光学混合器的两个分束器71、72与两个合束器78、79之间使用光纤连接，而光束在光纤中传送速度随温度变化非常敏感，往往导致因温度变化而导致光纤输出的光束相位发生改变情况的发生。

并且，光纤还容易受机械振动和冲击的影响，影响光学混合器工作的稳定性。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种对温度变化不敏感的光学混合器；

本发明的另一目的是提供一种不易受到机械振动和冲击影响的光学混合器。

为实现上述的主要目的，本发明提供的光学混合器包括分束器，其具有相邻且相互垂直的第一入射面及第二入射面，并具有相邻且相互垂直的第一出射面及第二出射面，分束器的第一出射面及第二出射面外均设有双折射晶体，且第一出射面与设置在其外的双折射晶体之间设有相位控制器；正对分束器第一入射面设有信号光输出端口，用于向分束器的第一入射面出射信号光，正对分束器第二入射面设有参考光输出端口，用于向分束器的第二入射面出射参考光。

使用光学混合器时，信号光及参考光分别从分束器的第一入射面及第二入射面入射，并在分束器中发生干涉形成两束光束，分别从分束器的第一出射面及第二出射面出射，出射后的光束分别经过双折射晶体后形成四束出射光束。

由上述方案可见，本发明的光学混合器入射光束与出射光束之间并未设置光纤，光学混合器不易受到温度变化的影响，也不易受到机械振动或冲击影响，工作稳定性能较高。

一个优选的方案是，信号光输出端口与分束器的第一入射面之间设有第一入射双折射晶体，参考光输出端口与分束器的第二入射面之间设有第二入射双折射晶体，并且参考光的偏振态方向与第二入射双折射晶体的主轴面之间形成45°的夹角。

由上述方案可见，信号光输出端口与分束器第一入射面之间设有第一双折射晶体，参考光输出端口与分束器第二入射面之间设有第二双折射晶体，即信号光以及参考光均经过双折射晶体形成偏振态固定的两束信号光以及参考光入射至分束器中发生干涉。这样，偏振态不确定的信号光经过双折射晶体后形成偏振态固定的两束光束，其与参考光干涉时偏振态确定，避免信号光与参考光混合时偏振态不确定的情况发生。