[发明专利]一种自由空间激光通信光隔离装置

说明书

技术领域

本发明属于自由空间激光通信领域，尤其是一种偏振相关型光隔离装置。

背景技术

在激光通信系统中，由一个终端发射的激光束在终端内部经过不同的光学界面时，会在界面处会发生反射和散射，伴随着这些光学现象会不同程度的在接收光敏面上引入干扰光。这些干扰光会对系统产生不良的影响，降低整个系统的信噪比，限制系统的通信距离，甚至影响整个系统的正常运转。因此，必须对发射激光进行高度隔离，降低其对接收器件的干扰。

在远距离自由空间激光通信中，尤其是卫星间激光通信，系统作用距离远，接收机接收到的信号光功率十分微弱，为了有效的提取出光信号，要求系统具有很强的干扰光抑制能力。系统必须有效抑制自身发射光束的后向反射杂散光对自身接收系统的干扰，尤其是对于远距离的收发同频激光通信系统，对系统的光隔离提出了苛刻的要求(应大于80dB)。

传统的光隔离器如法拉第隔离器、偏振分光棱镜隔离器等，其隔离度一般为30-40dB，无法满足系统对隔离度的要求。

发明内容

本发明提出了一种应用于远距离自由空间激光通信的光隔离装置，该光隔离装置使激光束通过一个线偏振片，以提高光束的偏振度；把格兰-激光棱镜的逃逸窗作为激光光束入射窗口，利用格兰-激光棱镜的高偏振消光特性和1/4波片的相位改变特性进行光隔离，具体地，激光通信中作为发射端时，发射端的信号光束经过第二线偏振片后，光矢量振动方向垂直于纸面，其以一定入射角入射到格兰-激光棱镜的下端面，折射入格兰-激光棱镜中的信号光束在格兰-激光棱镜的空气隙界面处发生全反射，经1/4波片后变成椭圆偏振光出射到自由空间；作为接收端时，接收端入射的椭圆偏振信号光束经1/4波片后变成线偏振光，其光矢量振动方向与发射端信号光矢量振动方向垂直，即平行于格兰-激光棱镜的光轴方向。此时，透射入格兰-激光棱镜的信号光束在格兰-激光棱镜空气隙界面处不发生全反射并以高的透射率透过格兰-激光棱镜，最后经第一线偏振片入射到探测器上。整个装置巧妙的运用1/4波片、线偏振片对光束偏振态进行的改变和格兰-激光棱镜对不同偏振态光束的折反射效应，实现对发射和接收信号光的分路和隔离。本发明光隔离装置体积小、重量轻；具有一定的抗辐射能力；具有很高的发射接收隔离度(大于80dB)。

本发明提出的一种自由空间激光通信光隔离装置，包括：1/4波片、格兰-激光棱镜、第一线偏振片和第二线偏振片，其中：

所述1/4波片垂直于水平面放置，用于改变入射激光束的偏振状态；

所述格兰-激光棱镜水平方向放置于所述1/4波片的一侧，用于对于发射信号光与接收信号光进行分光和光隔离；

所述第一线偏振片沿水平方向放置于所述格兰-激光棱镜远离所述1/4波片的一侧，用于对于入射信号光进行检偏，以隔离杂散光；

所述第二线偏振片平行于所述格兰-激光棱镜的下端面放置，用于对激光器输出的激光束进行起偏。

可选地，所述1/4波片将入射的线偏振光变成椭圆偏振光或将入射的椭圆偏振光变成线偏振光。

可选地，所述格兰-激光棱镜靠近所述1/4波片的端面呈小角度倾斜。

可选地，所述格兰-激光棱镜靠近所述1/4波片的端面的倾斜角度为0°～8°。

可选地，组成所述格兰-激光棱镜的两块双折射晶体的光轴方向为竖直方向。

可选地，所述第一线偏振片透光轴的方向为竖直方向。

可选地，所述第二线偏振片透光轴的方向垂直于纸面。

可选地，所述光隔离装置装设于激光通信的发端和收端。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)、本发明使用器件少，1/4波片放置无角度要求，装调简便。

(2)、本发明使用改进型的格兰-激光棱镜，光隔离度高，大于80dB。

(3)、本发明的光隔离器适用波段宽，对于500-2300nm的波长均能起到很好的隔离效果。

附图说明

图1是本发明光隔离装置的结构示意图。

图2是本发明应用于激光通信的工作原理示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

图1是本发明光隔离装置的结构示意图，如图1所示，所述光隔离装置包括：1/4波片1、格兰-激光棱镜2、第一线偏振片3和第二线偏振片4，其中：