[发明专利]光束耦合的光轴稳定装置

说明书

一种光束耦合的光轴稳定装置，由堆栈集成结构光桥接器，计算机，混频器，光纤准直器，两个声光移频器，两个声光偏转器，具有相同结构的光楔对四对，具有相同结构的耦合透镜四个，具有相同结构的探测器四个组成，本发明是实现激光信号的高效率接收，满足自由空间光通信对通信信号要求的重要技术。本发明具有结构简单、性能稳定可靠、易于集成、高耦合效率和高抗干扰能力的特点，能够实现比较优良的空间光通信传输信道。

技术领域

本发明涉及空间光到光纤光耦合，特别是一种光束耦合的光轴稳定装置，该装置是一种自由空间光与光纤光具有高耦合效率的装置，具有结构简单、性能稳定可靠、易于集成、高耦合效率和高抗干扰能力的特点，能够实现比较优良的空间光通信传输信道。

背景技术

空间相干激光通信是自由空间远距离通信实现Gbit/s以上数据传输速率的唯一技术手段。相干探测技术大大提高了接收机的灵敏度和中继距离,具有优良的波长选择性和抗背景噪声性能,可发展成为频率间隔更小的波分复用系统,并且可使用多种调制方式,特别适用于码率在Gb/s量级、传输距离在几万千米的自由空间激光通信。基于自差和外差探测方式的相干激光通信具有较高的探测灵敏度，是实现高码率、小型化、轻量化和低功耗远距离激光通信终端的关键体制。对于相干激光通信自差探测方式需要将空间激光耦合进单模光纤，外差探测方式需要将空间激光与空间激光耦合。因此如何使空间激光与单模光纤耦合、空间激光和空间激光耦合始终具有较高的耦合效率，是高码率、小型化、轻量化和低功耗远距离空间相干激光通信的一个关键技术。

光束耦合的光轴稳定装置针对空间光到光纤光耦合，通过模场匹配，采用章动的原理，建立理论模型准确定位光斑相对于探测器中心的位置，从而给出控制信号，以驱动声光移频器、声光偏转器使光束产生偏转，获得始终具有较高的耦合效率的空间光与光纤光耦合。对于空间光到光纤光耦合，通过2*4 90°桥接器产生相位误差信号控制声光移频器，使空间光与光纤光始终具有较高的耦合效率。

现有方案参阅文献(1)，Thomas Weyrauch,Mikhail A.Vorontsovet.al..“Fibercoupling with adaptive optics for free-space optical communication,”Proc.SPIE,Vol.4489,pp.177-184,2002，利用可变形镜、波前传感器实现空间激光通信的光纤耦合。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光束耦合的光轴稳定装置，该装置根据本振光束光轴的位置，准确定位信号光相对于探测器中心的位置，始终保持空间光与光纤光耦合具有较高的耦合效率。该装置具有结构简单、性能稳定可靠、易于集成、高耦合效率和高抗干扰能力的特点，能够实现比较优良的空间光通信传输信道。

本发明的技术解决方案如下：

一种光束耦合的光轴稳定装置，其特点在于包括第一声光移频器、第二声光移频器、第一声光偏转器、第二声光偏转器、光纤准直器、计算机、堆栈集成结构光桥接器、混频器、具有相同结构的四个光楔对、具有相同结构的四个耦合透镜和具有相同结构的四个探测器，上述元部件的位置关系如下：

所述的堆栈集成结构光桥接器具有四个出射端面和两个入射端面，一个入射端面胶合四分之一波片，该四分之一波片的光轴与所述的堆栈集成结构光桥接器的底面成45°；

沿入射的信号光方向依次是所述的第一声光移频器、第二声光移频器、光纤准直器、第一声光偏转器、第二声光偏转器并垂直入射到所述的堆栈集成结构光桥接器的四分之一波片的中心，入射的自由空间本振光垂直入射到所述的堆栈集成结构光桥接器的另一个入射端面的中心，所述的信号光与自由空间本振光在堆栈集成结构光桥接器中产生四个合束光束并分别经堆栈集成结构光桥接器的四个出射端面输出，在每个合束光束的输出方向依次是所述的光楔对、耦合透镜和探测器；