[发明专利]一种多光束合束装置及方法

说明书

本发明具体涉及一种多光束合束装置及方法。利用液晶光栅具有存在0级、+1级和‑1级三个衍射级次的特点，当入射光线为圆偏振光时其出射光发生+1或‑1级衍射，出射光束方向发生固定角度偏转。+1或‑1衍射方向沿入射光轴左右对称，并且根据圆偏振光偏振方向不同，左旋偏振光和右旋偏振光经过液晶光栅后将会出现在+1或‑1级衍射方向上。采用左旋和右旋圆偏振起偏器，光楔和液晶光栅相结合，在空间光路中将两束光束共轴合束，同时再结合退偏振后再重新起偏的方法，将多个双光束合束单元并联，形成多束光路合束。具有效率高、光程差异小的优势，同时可以通过并联实现更多路光束的合束，扩张性强。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种多光束合束装置及方法。

背景技术

在空间光学系统中很多时候需要将多路光束合成一束，尤其是在很多系统中要求合束后的光束要共轴出射，以实现多路接收，增大能量，均化接收光斑能量分布不均引起的能量抖动等问题。在光纤中可以通过多合一光纤实现多路光束合束到一路光纤中，但是在空间中限于光学元件尺寸等问题，很难实现多光束的共轴合束。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种多光束合束装置及方法。利用液晶光栅具有存在0级、+1级和-1级三个衍射级次的特点，当入射光线为圆偏振光时其出射光发生+1或-1级衍射，出射光束方向发生固定角度偏转。+1或-1衍射方向沿入射光轴左右对称，并且根据圆偏振光偏振方向不同，左旋偏振光和右旋偏振光经过液晶光栅后将会出现在+1或-1级衍射方向上。采用左旋和右旋圆偏振起偏器，光楔和液晶光栅相结合，在空间光路中将两束光束共轴合束，同时再结合退偏振后再重新起偏的方法，将多个双光束合束单元并联，形成多束光路合束。

本发明提供一种多光束合束装置，包括第一双路合束单元1、第二双路合束单元2、第一退偏器组3、第一起偏器组4、第一光楔组5和第一液晶光栅6；所述第一双路合束单元1和第二双路合束单元2对称地并列设置，所述第一退偏器组3、所述第一起偏器组4和所述第一光楔组5顺次地沿竖直方向设置在所述第一双路合束单元1和所述第二双路合束单元2底部，所述第一液晶光栅6设置在第一双路合束单元1和第二双路合束单元2的光束经过第一光楔组5偏转后的交汇点处。

进一步，所述第一退偏器组3由两个退偏器组成，且两个退偏器对称地并列设置；其中一个退偏器设置在第一双路合束单元1底部，另一个退偏器设置在第二双路合束单元2底部；所述第一起偏器组4由两个起偏器组成，且两个起偏器对称地并列设置；其中一个起偏器设置在第一双路合束单元1对应退偏器的下部，另一个起偏器设置在第二双路合束单元2对应退偏器的下部；所述第一光楔组5由两个光楔组成，且两个光楔对称地并列设置；其中一个光楔设置在第一双路合束单元1对应起偏器的下部，另一个光楔设置在第二双路合束单元2对应起偏器的下部。

进一步，所述第一双路合束单元1包括第一光学接收天线11、第二光学接收天线12、第二起偏器组13、第二光楔组14和第二液晶光栅15；所述第一光学接收天线11和第二光学接收天线12对称地并列设置，所述第二起偏器组13和第二光楔组14顺次地沿竖直方向设置在所述第一光学接收天线11和第二光学接收天线12底部，所述第二液晶光栅15设置在第一光学接收天线11和第二光学接收天线12缩束的光束经过第二光楔组14偏转后的交汇点处。

进一步，所述第二起偏器组13由两个起偏器组成，且两个起偏器对称地并列设置；其中一个起偏器设置在第一光学接收天线11下部，另一个起偏器设置在第二光学接收天线12下部；所述第二光楔组14由两个光楔组成，且两个光楔对称地并列设置；其中一个光楔设置在第一光学接收天线11对应起偏器的下部，另一个光楔设置在第二光学接收天线12对应起偏器的下部。