专利名称：一种反射式相干接收机光混合器的制作方法
技术领域：
本发明属于光纤通信的光学器件，具体涉及一种反射式相干接收机光混合器，用于对光纤中传输的采用偏振复用方式和高级调制格式的光信号实现相干接收与解调。
背景技术：
近年来随着光纤通信系统不断升级，光纤中传输的光信号已开始使用高级调制格式并且呈现出全场(幅度、频率、相位、偏振)携带信息的特点。针对这一特点，在系统的接收端必须使用相干检测方法才能获得光信号携带的全部信息。采用偏振复用的十六进制正交振幅调制(DP-16QAM)格式是现有商用长距离高速光纤通信系统中一种典型的光信号复用和调制方式。在上述系统中为了实现信号的接收和解调，需要使用一个光混合器将本振光与接收到的信号光进行相干混合，完成本振光与信号光偏振和相位分集接收功能，再经过光电转换与平衡探测后，由后续处理电路实现信号的解调输出。在光混合器中，输入信号光的电场矢量Es可分解为两个正交的偏振分量Esx和Esy,与本振光Εω混合并经过偏振和相位的分集接收后，在输出端应有八个对应的分量，分别记为 ESx+El。, Esx-Elo, Esx+iElo, Esx-1Elo, ESy+EL0, ESy-EL0, Esy+iElo, ESy_iEL。。即此种光混合器对应了信号光与本振光两个输入端口、八个输出端口的结构(2X8结构)。申请号200920073027.8的中国发明专利申请“双波片相位调整双折射空间光桥接器”中提出了一种用于自由空间激光相干通信的2X4光混合器。由于没有进行偏振分集控制，故对输入信号光的偏振态有一定要求，不能用于采用偏振复用的光纤通信系统中。申请号201010572938.2的中国发明专利申请“用于相干光通信的晶体型光混合器”中提出了一种基于双折射晶体的2 X 8结构光混合器，可用于DP-QPSK信号的相干接收。但由于该装置采用透射式结构导致器件形状狭长、结构不紧凑。申请号 13/157379 的美国专利申请“OPTICAL WAVE⑶IDE ELEMENT, OPTICALHYBRID CIRCUIT, AND OPTICAL RECEIVER”，提出一种平面波导型的光混合器，可实现对光信号的偏振、相位分集接收功能，但存在着耦合损耗大、偏振消光比低和温度稳定性差等缺点。
发明内容
本发明提供一种反射式相干接收机光混合器，解决现有光混合器结构不紧凑、温度稳定性差的问题。本发明所提供的一种反射式相干接收机光混合器，沿入射光路依次设置有偏振分离器、1/2波片、相移片、第一位移晶体、1/4波片和组合反射镜，组合反射镜的反射光路上依次设置有1/4波片、第一位移晶体、1/2波片、第二位移晶体，其中1/2波片、第一位移晶体、1/4波片为共用器件，其特征在于:所述偏振分尚器由偏振分尚棱镜和45度反射镜叠加组成；所述偏振分尚棱镜由两块相同的直角等腰三角形双折射晶体粘接构成正方形晶体，其入射通光面与Z轴方向垂直，所述45度反射镜为直角等腰三角形石英晶体，其直角边长度和直角等腰三角形双折射晶体的直角边长度相等，所述45度反射镜的斜边所在反射面与所述偏振分离棱镜的分离面平行；所述1/2波片通光面与Z轴垂直，快轴方向与第一位移晶体主截面呈22.5度角；所述相移片为上下两片正方形的1/4波片，分别位于本振光经过偏振分离器后的两个出光位置，快轴方向均与第一位移晶体主截面平行；所述第一位移晶体为长方体双折射晶体，主截面与XOZ平面平行，通光面与Z轴垂直；主截面为晶体光轴、ο光和e光所处的公共平面；所述1/4波片通光面与Z轴 垂直，快轴方向与第一位移晶体主截面呈45度角；所述组合反射镜由一个等腰梯形棱镜和两个相同的上等腰直角三棱镜、下等腰直角三棱镜组合构成，等腰梯形棱镜的上底面和下底面平行，等腰梯形棱镜左侧面及右侧面和下底面的夹角均为45度；上等腰直角三棱镜左侧面及右侧面和底面的夹角均为45度；下等腰直角三棱镜左侧面及右侧面和底面的夹角均为45度；上等腰直角三棱镜底面、下等腰直角三棱镜底面均为正方形且与等腰梯形棱镜上底面重合，上等腰直角三棱镜及下等腰直角三棱镜的棱边与等腰梯形棱镜的棱边垂直；等腰梯形棱镜上底面和下底面为通光面且与Z轴垂直；等腰梯形棱镜的棱边垂直于第一位移晶体的主截面；等腰梯形棱镜左侧面及右侧面、上等腰直角三棱镜左侧面及右侧面、下等腰直角三棱镜左侧面及右侧面均为反射面；所述第二位移晶体为长方体双折射晶体，其通光面与Z轴方向垂直，第二位移晶体主截面与第一位移晶体主截面平行，光轴取向相同；各位移晶体的光轴取向为光轴与ο光法线方向的夹角Θ ;所述第一、第二位移晶体均为单轴双折射晶体，各位移晶体中ο光和e光的折射率分别为η。和ne。所述的反射式相干接收机光混合器，其特征在于:所述第一、第二移晶体为方解石、钒酸钇、α相偏硼酸钡或铌酸锂；所述第一、第二位移晶体的光轴取向
权利要求
1.一种反射式相干接收机光混合器，沿入射光路依次设置有偏振分离器(I)、1/2波片(2)、相移片(3)、第一位移晶体⑷、1/4波片(5)和组合反射镜(6)，组合反射镜(6)的反射光路上依次设置有1/4波片(5)、第一位移晶体(4)、1/2波片(2)、第二位移晶体(7)，其中1/2波片(2)、第一位移晶体(4)、1/4波片(5)为共用器件，其特征在于: 所述偏振分尚器(I)由偏振分尚棱镜和45度反射镜叠加组成；所述偏振分尚棱镜由两块相同的直角等腰三角形双折射晶体粘接构成正方形晶体，其入射通光面与Z轴方向垂直，所述45度反射镜为直角等腰三角形石英晶体，其直角边长度和直角等腰三角形双折射晶体的直角边长度相等，所述45度反射镜的斜边所在反射面与所述偏振分离棱镜的分离面平行； 所述1/2波片(2)通光面与Z轴垂直，快轴方向与第一位移晶体(4)主截面呈22.5度角； 所述相移片(3)为上下两片正方形的1/4波片，分别位于本振光经过偏振分离器后的两个出光位置，快轴方向均与第一位移晶体(4)主截面平行； 所述第一位移晶体(4)为长方体双折射晶体，主截面与XOZ平面平行，通光面与Z轴垂直；主截面为晶体光轴、ο光和e光所处的公共平面； 所述1/4波片(5)通光面与Z轴垂直，快轴方向与第一位移晶体(4)主截面呈45度角； 所述组合反射镜￠)由一个等腰梯形棱镜(6-1)和两个相同的上等腰直角三棱镜(6-2)、下等腰直角三棱镜(6-3)组合构成，等腰梯形棱镜(6-1)的上底面(6-11)和下底面(6-12)平行，等腰梯形棱镜(6-1)左侧面(6-13)及右侧面(6-14)和下底面(6_12)的夹角均为45度；上等腰直角三棱镜(6-2)左侧面￠-21)及右侧面￠-22)和底面(6_23)的夹角均为45度；下等腰直角三棱镜(6-3)左侧面(6-31)及右侧面(6-32)和底面(6-33)的夹角均为45度；上等腰直角三棱镜(6-2)底面(6-23)、下等腰直角三棱镜(6_3)底面￠-33)均为正方形且与等腰梯形棱镜(6-1)上底面￠-11)重合，上等腰直角三棱镜(6-2)及下等腰直角三棱镜出-3)的棱边与等腰梯形棱镜￠-1)的棱边垂直； 等腰梯形棱镜(6-1)上底面(6-11)和下底面(6-12)为通光面且与Z轴垂直；等腰梯形棱镜(6-1)的棱边垂直于第一位移晶体(4)的主截面； 等腰梯形棱镜(6-1)左侧面￠-13)及右侧面(6-14)、上等腰直角三棱镜(6-2)左侧面(6-21)及右侧面(6-22)、下等腰直角三棱镜(6-3)左侧面￠-31)及右侧面￠-32)均为反射面； 所述第二位移晶体(7)为长方体双折射晶体，其通光面与Z轴方向垂直，第二位移晶体(7)主截面与第一位移晶体(4)主截面平行,光轴取向相同；各位移晶体的光轴取向为光轴与ο光法线方向的夹角Θ ;所述第一、第二位移晶体均为单轴双折射晶体，各位移晶体中O光和e光的折射率分别为η。和ne。
2.如权利要求1所述的反射式相干接收机光混合器，其特征在于: 所述第一、第二移晶体为方解石、钒酸钇、α相偏硼酸钡或铌酸锂； 所述第一、第二位移晶体的光轴取向
3.如权利要求1或2所述的反射式相干接收机光混合器，其特征在于:所述第一位移晶体(4)沿Z方向的长度
全文摘要
一种反射式相干接收机光混合器，属于光纤通信的光学器件，解决现有光混合器结构不紧凑、温度稳定性差的问题。本发明沿入射光路依次设置偏振分离器、1/2波片、相移片、第一位移晶体、1/4波片和组合反射镜，组合反射镜反射光路上依次设置1/4波片、第一位移晶体、1/2波片、第二位移晶体，其中1/2波片、第一位移晶体、1/4波片为共用器件。本发明使用偏振分离棱镜实现偏振分离，通过相移片实现90度的相移，采用反射式结构，使用双折射晶体、1/4波片、1/2波片和组合反射镜获得所需的同相和正交输出光，实现偏振、相位分集控制；整体结构紧凑、各器件加工工艺成熟、温度稳定性好、偏振消光比高，可用于光纤通信中采用高级调制格式和偏振复用方式光信号相干解调。
文档编号G02B27/28GK103176278SQ20131007234
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月8日 优先权日2013年3月8日
发明者柯昌剑, 钱路, 万助军, 潘登 申请人:华中科技大学