[实用新型]差动光栅空间光桥接器

说明书

技术领域

本实用新型涉及相干探测、相干激光通信和激光雷达领域，具体是一种差动光栅空间光桥接器，利用差动光栅空间光桥接器，在相干探测的光接收机中用于空间复合激光信号光束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2×2 90度，2×2 180度和2×4 90度光桥接器。

背景技术

相干探测技术和目前普遍采用的直接探测技术相比，其接收机的灵敏度高一个量级以上，是实现高灵敏度接收，提高数据传输速率和降低体积、质量和功耗的有效方法，采用相干探测体制的光接收机有零差和外差两种接收方式，但不管是何种方式，在进行探测之前都需要光桥接器将信号激光和本振激光进行链接并产生所需的相移输出，因此，光桥接器是相干光探测系统中的关键器件之一。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2×2，2×4等不同的类型。根据信号激光和本振激光的复合方式可分波导、光纤耦合型和自由空间传播型，现有的光桥接器大多都是针对地面光纤通信系统发展的波导和光纤器件，不属于自由空间光学桥接器。在自由空间光桥接中，先技术[1]，[2](参见文献1：WalterR.leeb.Realization of 90°and 180°Hybrids for Optical Frequencies[C].，Band 37[1983]，Heft 5/6：203-206.文献2：R.Garreis，C.Zeiss，″90°optical hybrid for coherent receivers，″Proc.SPIE，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2×2空间光桥接器方案，文献2则在此基础上提出了2×4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[1]中的2×290度空间光桥接器还有须损失50％能量的缺点。先技术[3]，[4](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，发明专利，公告号：100383572，同名实用新型专利公告号：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，发明专利，公告号：100383571，同名实用新型专利公告号2899300)综合利用晶体的双折射效应和电光效应提出了另外的2×490度空间光桥接器方案，虽然解决了先技术[1]，[2]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，此外，该技术方案还具有不能使用斜光束入射的缺点。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种利用差动光栅进行信号光和本振光的耦合并产生所需相移的差动光栅空间光桥接器。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种差动光栅空间光桥接器，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；所述的2×2的90度和180度空间光桥接器仅由一块差动光栅(01)构成；所述的2×4的90度空间光桥接器，由差动光栅(01)，准直透镜(06)，偏振分束器(07)和(08)元部件构成，各元部件的位置关系是：沿光线的行进方向依次是差动光栅(01)，准直透镜(06)，偏振分束器(07)和(08)。

上述的2×2的90度和180度空间光桥接器即差动光栅(01)是在一块光栅上具有两个相互错开的周期相同的周期性空间结构，这种结构有两种：结构一是一块光栅上有一分为二的两个面积相同的区域，其中一个区域刻有空间频率为f_c的周期性结构，另一个区域刻有以第一个区域的刻槽中心线为基线平行移动一微小距离Δ的相同空间周期结构，其Δ＜1/f_c，对于2×2的90度空间光桥接器，差动量为对于2×2的180度空间光桥接器，差动量为结构二是光栅上有两个平行错开的周期性空间结构，相同的刻槽中心线相距一微小距离Δ，Δ＜1/f_c，对于2×2的90度桥接器，相距距离为对于2×2的180度桥接器，相距距离为

上述的2×4的90度差动光栅空间光桥接器的差动光栅(01)的结构和2×2的90度桥接器相同，它位于准直透镜(06)的前焦平面。