[发明专利]本振增强型差分信号接收装置

说明书

技术领域

本发明涉及自由空间激光通信领域，特别是一种用于自由空间星地激光通信链路中的地面接收端本振增强型差分信号接收装置，用于空间激光通信接收机中，对差分相移键控(以下简称为DPSK)调制的光信号进行接收和解调，最后经处理电路，输出数据信号。该接收装置原理清晰、结构简单，较易实现。

背景技术

自由空间激光通信中，星地激光通信链路是制约地基的全空间通信链路贯通的主要瓶颈问题。在地面接收的近地面端，大气湍流变化造成接收光信号的波前畸变，使得光束相位不完整，大大降低接收系统的灵敏度和探测效率，增大通信误码率。因此，克服大气湍流对光学信号传输的扰动就成为星地激光通信亟待解决的问题。另外一方面由于针对复杂湍流介质以及湍流效应对光束波面的变化情况，相关的研究模型也仅仅停留在理论阶段，而且仍然没有统一的理论模型来分析，因此需要新的方案来克服大气湍流对通信系统的影响。

在先前技术研究[1](相位补偿偏振分光2×4自由空间光学桥接器，光学学报，Vol.29，3291～3294，2009)中，在星地激光通信的地面端，采取本振光和信号光进行外差探测来接收光信号，通过增大本振光的强度提高光信号的接收灵敏度。该方案中，本振光和信号光在自由空间光学桥接器中相干合成，输出的四束光中两两组成同相通道和正交通道，二者具有90度相位差。但是该方案中为了保证一定的外差探测效率，需要本振光和信号光的相位稳定，需要引入锁相电路来控制本振光和信号光的频率相等，技术难度交大，不易实现。

在先前技术研究[2](自相位差分干涉光信号接收装置，专利，CN 102594456A)中，采用DPSK调制的编码方式来克服大气湍流效应。即可以通过自相位差分干涉接收装置解调DPSK调制的编码光信号，使信号前后码元的信号光相位相减来克服大气湍流对信号解调的扰动，同时解调出信号。但是该方法使用了4f透镜组，引入透镜误差产生的附加相位，此外需要通过输出IQ通道信号混频产生锁相需要的误差信号，技术上不宜实现，需要进一步改进方案。

在先前技术研究[3](Fiber-based free-space optical coherent receiver with vibration compensation mechanism，Optics Express,Vol.21,No.15,2013)中，采用振动补偿机理解调QDPSK调制的光信号，接收机采用光纤放大和光纤型马赫曾德尔干涉仪解调，通过快反镜来补偿大气扰动引起的光强抖动，利用平衡探测器实现平衡接收，灵敏度比开关键控(OOK)调制直接探测方法高3dB。但是大气扰动下的波面质量下降，光纤耦合效率降低，严重影响灵敏度，使DPSK这种调制方式抗扰动的能力得不到充分利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服上述已有技术困难，提供一种本振增强型差分信号接收装置，以实现对DPSK调制光信号的平光电探和测衡接收。

本发明的具体技术解决方案如下：

一种本振增强型差分信号接收装置，特点在于其构成包括：

信号光经第一偏振分束器分为第一反射光和第一透射光，所述的第一反射光经第一二分之一波片、第一四分之一波片后进入第六偏振分束器，本振光经过第二二分之一波片进入第二偏振分束器分为第二反射光和第二透射光，第二透射光经第三二分之一波片后进入第六偏振分束器，所述的第二透射光和第一反射光在偏振分束面合束，合束后的光束分为第一水平支路光束和第一竖直支路光束，第一水平支路光束经第四二分之一波片由第七偏振分束器分为第三透射光和第三反射光，第三透射光通过第一透镜聚焦到第一探测器上，第三反射光通过第二透镜聚焦到第二探测器上；所述的第一竖直支路光束经第五二分之一波片由第八偏振分束器分为第四透射光和第四反射光，第四透射光通过第三透镜聚焦到第三探测器上，第四反射光通过第四透镜聚焦到第四探测器上；所述的第一探测器和第二探测器的输出端接第一同相平衡接收电路的输入端，所述的第三探测器和第四探测器的输出端与第一正交平衡接收电路的输入端相连；