[发明专利]一种晶体型空间光混频器及其应用方法

说明书

本发明公开了一种晶体型空间光混频器，包括平行间隔布置的第一双折射晶体、第二双折射晶体和第三双折射晶体；第一双折射晶体和第二双折射晶体间布置有第二λ/2波片，第一双折射晶体另一侧面平行布置有第一λ/2波片和λ/4波片；λ/4波片与第二λ/2波片位置相对；信号光束通过第一λ/2波片射入第一双折射晶体，本振光束通过λ/4波片与信号光束同时射入第一双折射晶体；第三双折射晶体输出四路相位分别相差90°的光束。借助晶体的双折射效应和波片的相位延迟效应在晶体同一平面输出四路相位分别相差90°的光信号；旋转第一λ/2波片和λ/4波片可对I/Q两路的相位差和分光比进行调整，克服了现有技术器件工艺复杂和分光比失调的缺点。

技术领域

本发明属于无线相干光通信技术领域，涉及一种晶体型空间光混频器，还涉及该晶体型空间光混频器的应用方法。

背景技术

相干光通信因其具有灵敏度高，调整方式丰富以及抗干扰能力强等众多优势受到了广泛地关注。作为相干光通信系统的核心器件，光混频器具有合成信号光与本振光并产生90°相移或者180°相移的功能，其性能对之后的探测、锁相环锁相乃至整个相干光通信系统都有着不可忽视的作用。

目前，空间型光学混频器主要有由波片、偏振分束器或非偏振分束器组成的非偏振型空间光混频器和偏振型光学混频器，但这些方案存在相关元件过多、插入损耗较大、不易集成的缺点。电控相移晶体型空间光混频器采用电光调制实现相位补偿，器件工艺复杂。基于晶体双折射和λ/8波片结合的空间光混频器，其相位补偿采用独立的四束光调制实现，器件制作复杂化。利用波片控制相位的双折射空间光混频器，这种结构虽然解决器件工艺复杂的问题，但是代价是分光比的失调。基于晶体的双反射制作的晶体型混频器，这种结构采用了两块晶体构成，结构简单，但存在入射光束锥角限制的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶体型空间光混频器及其应用方法，解决现有晶体混频器工艺复杂、插入损耗大等问题。

本发明所采用的技术方案是，一种晶体型空间光混频器，包括平行间隔布置的第一双折射晶体、第二双折射晶体和第三双折射晶体；第一双折射晶体和第二双折射晶体之间布置有第二λ/2波片，第一双折射晶体另一侧面平行布置有第一λ/2波片和λ/4波片；λ/4波片与第二λ/2波片位置相对；信号光束通过第一λ/2波片射入第一双折射晶体，本振光束通过λ/4波片与信号光束同时射入第一双折射晶体；第三双折射晶体输出四路相位分别相差90°的光束：输出光束I₁、输出光束I₂、输出光束I₃和输出光束I₄。

信号光束和本振光束都是线偏振光，且偏振方向分别与第一λ/2 波片和λ/4波片的快轴夹角为45°。

第一λ/2波片的快轴与x轴夹角为45°；λ/4波片的快轴与x轴平行；第二λ/2波片的快轴与x轴夹角为45°。

第一双折射晶体和第二双折射晶体主截面平行，且光轴方向相反；第二双折射晶体和第三双折射晶体主截面夹角为45°。

光在第一双折射晶体、第二双折射晶体和第三双折射晶体的最大分离距离ΔL＝Dtanα_m，其中，D为信号光束和本振光束的光斑直径，α_m为寻常光和非寻常光在晶体中的最大偏离角。

一种晶体型空间光混频器的应用方法，信号光束和本振光束分别经过第一λ/2波片和λ/4波片后，同时进入第一双折射晶体，被分成等振幅的信号光束的o光和e光、本振光束的o光和e光；信号光束的e光和本振光束的o光在第一双折射晶体的输出端进行混合，得到光束E₁；