[发明专利]双光路实时控制差分干涉接收装置

说明书

技术领域

本发明涉及光信号解调，特别是一种双光路实时控制差分干涉接收装置。

背景技术

自由空间激光通信，激光传输通过大气信道时，受到大气湍流等因素的影响，光束波面产生畸变，质量严重下降。接收激光信号需要克服大气湍流，目前采用的方法主要有减小接收口径、自适应光学波前校正、差分相移键控(DPSK)调制信号自差动接收等方法。

在先技术[1](参见High-data-rate systems for space applications，Proc.SPIE，Vol.2381，38，1995)所描述的星地激光通信中采用DPSK调制，接收机采用光纤放大和光纤型马赫曾德尔干涉仪解调平衡接收，灵敏度比开关监控(OOK)调制直接探测方法高3dB。但是经大气湍流扰动后的波面质量下降，光纤耦合效率较低，影响灵敏度，使DPSK调制方法抗扰动能力得不到充分的利用。

在先技术[2](参见Adaptive optics and ESA’s optical ground station，Proc.SPIE，Vol.7464，746406，2009)所描述的星地激光通信采用DPSK调制，其装置是马赫曾德尔干涉仪或者麦克尔逊干涉仪结构，其中用到两组4f透镜组，工作中应保证两壁长之差的控制精度远远优于四分之一波长，约为0.2微米。该装置中用到两组透镜组，使波面引入较大的像差，技术实现上有难度，降低通信准确率。而且该结构缺少精密调整器件和锁相环，无法保证系统精度，也不能实时调整。同时没有平衡接收，无法去除直流分量，灵敏度较低。

发明内容

本发明是针对自由空间激光通信，克服上述在先技术的困难，提供一种双光路实时监控差动干涉接收装置。该装置实现了平衡接收，并且监控光通过锁相电路实时控制信号光的光程精密调整，进行相位补偿，保持光程差稳定和系统精度。

本发明的技术解决方案如下：

一种双光路实时控制差分干涉接收装置，其构成包括如下：

第一偏振分束器处，该第一偏振分束器的偏振分束面与输入信号光和监控光的线偏振光前进方向呈45°。该第一偏振分束器分别将所述的两束输入线偏振光分为偏振面相互垂直的反射光和透射光。信号光的反射光按顺序经过第一反射镜、第二反射镜、第二偏振分束器，输入到第二偏振分束面并发生反射经过第二二分之一波片、第四偏振分束器，入射到第四偏振分束面；信号光的透射方向上经过第一偏振分束器、精密位相控制器、第二偏振分束器，输入到第二偏振分束面并发生透射经过第二二分之一波片、第四偏振分束器，入射到第四偏振分束面。信号光的差分两支路经过第四偏振分束面时分为偏振态相互垂直的反射光和透射光，其分别由第三光电探测器和第四光电探测器接收，第三光电探测器和第四光电探测器的输出端与同相平衡电路的输入端相连，同相平衡电路的输出端与数据处理电路和所述的乘法电路的输入端相连。另外一路垂直入射的监控光入射到第一偏振分束器，透射光经过第一反射镜、第二反射镜、第二偏振分束器，输入到第二偏振分束面并发生透射经过第一二分之一波片、第三偏振分束器，入射到第三偏振分束面；监控光入射到第一偏振分束器，反射光经过第一偏振分束器、精密位相控制器、第二偏振分束器，输入到第二偏振分束面并发生反射经过第一二分之一波片、第三偏振分束器，入射到第三偏振分束面。监控光的差分两支路经过第三偏振分束面时分为偏振态相互垂直的反射光和透射光，分别由第一光电探测器、第二光电探测器接收。第一光电探测器和第二光电探测器的输出端接正交平衡电路.该正交平衡电路的输出端与乘法电路相连。所述的乘法电路的输入端经锁相电路后，与所述的控制精密位相控制器的控制端相连。

所述的输入端两路光束同时输入，在输出端分别同时输出这两束输入光。水平入射光水平输出，竖直入射光垂直输出。其中一路监控光束经过平衡电路可以控制精密位相控制器，以此来控制另外一路信号光束差分干涉支路的位相变化。

所述的第一反射镜、第二反射镜组成光程差模块建立在统一的平台上，下设导轨，以供该平台沿垂直于所述水平支路的方向精密移动。光程模块与数据传输速率G匹配，L₁距离不变，不同的L₂对应不同的数据传输速率，满足关系：

L₁-L₂＝c/G

其中：L₁为差分支路端从第一偏振分束面到第二偏振分束面的距离，L₂为精密位相控制端支路从第一偏振分束面到第二偏振分束面的水平距离，c为光速，G为数据传输速率。