本发明涉及光通信技术领域，尤其是一种光电平衡探测系统。
背景技术：
现代大多光通信系统，采用幅度和相位同时调制的方式提高信息速率，并在光接收机中，采用光电i/q(in-phase/quadrature，同向-正交)解调的方式实现光信号幅度和相位的恢复。在该光电i/q解调系统中，常采用90度光耦合器实现信号光和本振光的正交混合，然后通过平衡探测器(balancedphotodetector，bpd)光电探测得到i/q电信号。
然而在某些应用中，信号光和本振光以偏振复用的形式通过一根光纤传输，若采用传统90度光耦合器进行i/q解调，那么需要先将信号光和本振光分离到两个光纤中，然而信号光和本振光分离后经过不同的光纤路径传输后，环境对光纤产生干扰，导致信号光和本振光之间产生剧烈的相位差抖动，影响最终i/q电信号质量，虽然该问题可通过反馈环路控制方法来稳定相位差，但实现方法较为复杂。
技术实现要素：
为了克服现有技术的不足，本发明提出一种偏振复用的光电i/q平衡探测系统，该系统中，信号光和本振光组成的偏振复用信号，通过一根光纤进入偏振分束器(polarizationbeamsplitter，pbs)、波片、分光镜、反光镜等，实现信号光和本振光的90度耦合，然后平衡探测得到i/q电信号。由于避免了两根光纤的使用，该系统可解决环境干扰引起的相位差抖动问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述偏振复用的光电i/q平衡探测系统包括3个pbs、1/2波片、1/4波片、分光镜、3个反射镜和2个bpd，其中pbs包括即pbs1、pbs2和pbs3，反射镜包括反射镜1、反射镜2和反射镜3，pbd包括bpd1和bpd2，偏振复用光信号输入到pbs1的公共端，pbs1其中一个输出端依次经过1/2波片、反射镜1后进入分光镜；pbs1的另一输出端依次经过反射镜2和1/4波片，然后进入同一个分光镜，分光镜的一面输出光经过pbs2后分离为两个偏振态，分别连接bpd1和bpd2的一个光输入端；分光镜的另一面输出光依次经过反射镜3和pbs3后分离为两个偏振态，分别连接bpd1和bpd2剩余的光输入端，bpd1输出i路电信号，bpd2输出q路电信号；
设输入该系统的偏振复用光信号表示为：
其中x、y分别表示偏振复用光信号的两个偏振分量，经过pbs1后，两偏振分量分离，pbs1其中一个输出端输出的光信号表示为：
该光信号经过1/2波片后，偏振面被扭转45度，此时偏振复用光信号表示为：
经过反射镜1反射后，进入45度角放置的分光镜，分光镜的反射光会引入90度相移，该反射光表示为：
其中j为虚部单位，用于表示移相90度，分光镜的透射光表示为：
pbs1另外一个输出端输出的光信号表示为：
该光信号经过反射镜2和1/4波片后，线偏振变为圆偏振，该圆偏振光表示为：
进入45度角放置的分光镜，同样，分光镜对反射光引入90度相移，该反射光表示为：
分光镜的透射光表示为：
分光镜其中一路输出公式(4)和(9)的复合光，该复合光表示为：
该复合光进入pbs2公共端，两个偏振分离，分别从pbs2的两个输出端输出，pbs2的两个输出端输出的光信号分别表示为：
两个光信号分别进入bpd1和bpd2的其中一个光输入端；
分光镜另一路输出公式(5)和(8)的复合光，该复合光表示为：
该复合光进入pbs3公共端，两个偏振分离，分别从pbs3的两个输出端输出，pbs3的两个输出端输出的光信号分别表示为：
两个光信号分别进入bpd1和bpd2的另外一个光输入端；
光信号ei,1中，x与y分量相位差0度，光信号ei,2中，x与y分量相位差180度，光信号ei,1和ei,2在bpd1完成平衡探测，得到i路电信号，该i路电信号的电流表示为：
光信号eq,1中，x与y分量相位差90度，光信号eq,2中，x与y分量相位差-90度，光信号eq,1和eq,2在bpd2完成平衡探测，得到q路电信号，该q路电信号的电流电流表示为：
由此即可得到i路电信号和q路电信号。
本发明的有益效果在于采用一种偏振复用的光电i/q平衡探测系统，通过采用pbs、1/2波片、1/4波片、分光镜、反光镜等器件，实现信号光和本振光的90度耦合，最终平衡探测后分别得到i/q电信号。本发明结构简单，信号光和偏振光不需要经过两路分离的光纤，可避免环境干扰引起的相位差抖动问题。
附图说明
图1为本发明偏振复用的光电i/q平衡探测系统的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，所述偏振复用的光电i/q平衡探测系统包括3个pbs、1/2波片、1/4波片、分光镜、3个反射镜和2个bpd，其中pbs包括即pbs1、pbs2和pbs3，反射镜包括反射镜1、反射镜2和反射镜3，pbd包括bpd1和bpd2，偏振复用光信号输入到pbs1的公共端，pbs1其中一个输出端依次经过1/2波片、反射镜1后进入分光镜；pbs1的另一输出端依次经过反射镜2和1/4波片，然后进入同一个分光镜，分光镜的一面输出光经过pbs2后分离为两个偏振态，分别连接bpd1和bpd2的一个光输入端；分光镜的另一面输出光依次经过反射镜3和pbs3后分离为两个偏振态，分别连接bpd1和bpd2剩余的光输入端，bpd1输出i路电信号，bpd2输出q路电信号；
设输入该系统的偏振复用光信号表示为：
其中x、y分别表示偏振复用光信号的两个偏振分量，经过pbs1后，两偏振分量分离，pbs1其中一个输出端输出的光信号表示为：
该光信号经过1/2波片后，偏振面被扭转45度，此时偏振复用光信号表示为：
经过反射镜1反射后，进入45度角放置的分光镜，分光镜的反射光会引入90度相移，该反射光表示为：
其中j为虚部单位，用于表示移相90度，分光镜的透射光表示为：
pbs1另外一个输出端输出的光信号表示为：
该光信号经过反射镜2和1/4波片后，线偏振变为圆偏振，该圆偏振光表示为：
进入45度角放置的分光镜，同样，分光镜对反射光引入90度相移，该反射光表示为：
分光镜的透射光表示为：
分光镜其中一路输出公式(4)和(9)的复合光，该复合光表示为：
该复合光进入pbs2公共端，两个偏振分离，分别从pbs2的两个输出端输出，pbs2的两个输出端输出的光信号分别表示为：
这两个光信号分别进入bpd1和bpd2的其中一个光输入端；
分光镜另一路输出公式(5)和(8)的复合光，该复合光表示为：
该复合光进入pbs3公共端，两个偏振分离，分别从pbs3的两个输出端输出，pbs3的两个输出端输出的光信号分别表示为：
两个光信号分别进入bpd1和bpd2的另外一个光输入端；
光信号ei,1中，x与y分量相位差0度，光信号ei,2中，x与y分量相位差180度，光信号ei,1和ei,2在bpd1完成平衡探测，得到i路电信号，该i路电信号的电流表示为：
光信号eq,1中，x与y分量相位差90度，光信号eq,2中，x与y分量相位差-90度，光信号eq,1和eq,2在bpd2完成平衡探测，得到q路电信号，该q路电信号的电流电流表示为：
由此即可得到i路电信号和q路电信号。
实施例中，输入系统的偏振复用光的信号光分量(x)与本振光分量(y)分别为：
y＝eloexp(jωlot)(19)
其中esi、ωsi和
偏振复用光经过pbs1后x和y分量分离，x分量经过1/2波片将偏振面扭转45度，经过反射镜1后进入45度角的分光镜，分光镜将一半光信号反射，并引入90度移相，将另一半光信号透射；
y分量经过反射镜2后，经过1/4波片将线偏振光转变为圆偏振光，进入分光镜，一半光信号反射，并引入90度移相，另一半光信号透射；
x分量的反射光与y分量的透射光耦合，从分光镜的一面输出，进入pbs2将两个偏振分量分离，然后分别进入bpd1的第一输入端和bpd2的第一输入端；
x分量的透射光与y分量的反射光耦合，从分光镜的另一面输出，经过反光镜3后进入pbs3将两个偏振分量分离，然后分别进入bpd1的第二输入端和bpd2的第二输入端；
光信号ei,1和ei,2在bpd1完成平衡探测，得到电信号：
即为i路信息；
光信号eq,1和eq,2在bpd2完成平衡探测，得到电信号：
即为q路信息。
综上所述，该偏振复用的光电i/q解调系统能够将偏振复用信号中的两个偏振分量实现90度耦合，并通过光电平衡探测，实现i/q信息的提取。本发明结构简单，且可避免环境干扰引起的相位差抖动问题。