本發(fā)明屬于空間激光通信領(lǐng)域，具體涉及一種將空間激光通信信號光收發(fā)同頻率的光束進(jìn)行高精度分離的方法，在收發(fā)同頻率的激光通信中，用于發(fā)射通信光束，同時(shí)接收對面端機(jī)發(fā)射來的通信光束，減小由于系統(tǒng)內(nèi)部和自身的干擾所形成的噪聲，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)將偏振態(tài)正交的光束進(jìn)行高精度的分離。

背景技術(shù)：

收發(fā)光束高效隔離是采用收發(fā)合一光學(xué)天線方案面臨的首要問題，目前能夠解決此問題的方案主要有兩種：光譜分光方案和偏振分光方案。前者針對發(fā)射和接收光束的頻率不同，利用分色鏡完成收發(fā)光束的符合或分離，雖然這種方案采用的技術(shù)較成熟，易實(shí)現(xiàn)，但是極大地限制了通信鏈路的靈活性。文獻(xiàn)《fabry-perot標(biāo)準(zhǔn)具同時(shí)用于光譜濾波和分光研究》(光電子激光，vol(17),2006)中提出用fabry-perot標(biāo)準(zhǔn)具的干涉原理進(jìn)行濾波的同時(shí)充當(dāng)接收端的光譜分光器，分析了針對不同頻率的入射光進(jìn)行濾波的原理。

另一個(gè)是偏振分光方案：發(fā)射和接收光束的頻率相同，偏振態(tài)正交，可利用偏振分光鏡完成收發(fā)光束分離或符合，采用偏振分光方案的激光終端通過改變光束的偏振態(tài)容易實(shí)現(xiàn)，大大提高了通信鏈路間的靈活性，但是該方案需要解決收發(fā)光束偏振隔離的問題.

在進(jìn)行激光通信時(shí)，發(fā)射端在發(fā)射信號同時(shí)接收對方端機(jī)發(fā)射來的信號，在此過程中，e處接收到的信號由兩部分組成，其中一大部分是對方端機(jī)發(fā)射來的信號，另一小部分是在發(fā)射過程中由于設(shè)備以及光路器件自身反射返回系統(tǒng)的信號，此時(shí)該小部分的信號就相當(dāng)于噪聲，在這種條件下，為了定量的表示在同發(fā)同收雙向通信中，接收端受自身系統(tǒng)影響的一個(gè)量，我們用隔離度來衡量，隔離度越大，說明受自身的影響越小，反之則越大，而本發(fā)明中的設(shè)計(jì)方法可以有效地提高系統(tǒng)的隔離度，使得在無對方端機(jī)的條件下e處接收到的信號光功率最小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對激光通信終端采用收發(fā)同頻率的通信方案，其中最需要解決的收發(fā)光束偏振隔離的問題，本發(fā)明提出來一種將空間激光通信信號光收發(fā)同頻率的光束進(jìn)行高精度分離的方法，該方法利用旋轉(zhuǎn)光學(xué)波片實(shí)現(xiàn)收發(fā)光束的偏振態(tài)互換，實(shí)現(xiàn)發(fā)射左旋光/右旋光，接收右旋光/左旋光，同時(shí)結(jié)合新型偏振分光鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高精度的光傳輸隔離度。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種將空間激光通信信號光收發(fā)同頻率的光束進(jìn)行高精度分離的方法，具體實(shí)施步驟如下：

步驟(1)：激光器發(fā)出的線偏振光經(jīng)過保偏光纖與準(zhǔn)直器相連，經(jīng)過準(zhǔn)直后的光再經(jīng)過起偏器，出射光為s線偏振光。在a處放置功率計(jì)，配合調(diào)整準(zhǔn)直頭和起偏器使a處功率計(jì)示數(shù)最大。

步驟(2)：線偏振光經(jīng)過偏振分光鏡，鏡子表面通過離子束濺射高能沉積技術(shù)，提高膜系的結(jié)構(gòu)的致密度，經(jīng)過這樣膜系的設(shè)計(jì)使得它具有s偏振方向的光全部反射，p方向的光全部透射。

步驟(3)：經(jīng)過反射的s線偏振光經(jīng)過四分之一波片由線偏振光變?yōu)閳A偏振光，并且在此過程中我們可以旋轉(zhuǎn)該波片的角度改變圓偏振光的旋向，經(jīng)過反射鏡，天線發(fā)射出去。

步驟(4)：接收端的信號光以圓偏振光形式經(jīng)過天線進(jìn)入接收光路中，經(jīng)過反射鏡1、2偏振態(tài)不變，再經(jīng)過四分之一波片變?yōu)閜偏振光，p光經(jīng)過偏振分光鏡全部透射出去，再經(jīng)過檢偏器消除雜光，經(jīng)由分光鏡2進(jìn)入探測器中，并測出e處的功率。

步驟(5)：計(jì)算系統(tǒng)隔離度k：k＝pa-pe(pa和pe的單位都是dbm)。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)作為收發(fā)同頻激光通信中的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)收發(fā)光束的偏振隔離，使得信號光信標(biāo)光共用方案可行，相比傳統(tǒng)的獨(dú)立信標(biāo)光模式，該發(fā)明可以極大的減小激光終端的載重，尤其是對星地通信很重要。

(2)可以實(shí)現(xiàn)收發(fā)光束的偏振模式互換，使得發(fā)射左旋光/右旋光，接收右旋光/左旋光，提高了通信鏈路的靈活性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于將空間激光通信信號光收發(fā)同頻率的光束進(jìn)行高精度分離方法的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中系統(tǒng)隔離度的測量實(shí)驗(yàn)圖(表1是對圖2中相關(guān)符號的補(bǔ)充說明表)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。

如圖1所示是基于將空間激光通信信號光收發(fā)同頻率的光束進(jìn)行高精度分離方法的結(jié)構(gòu)示意圖，其中包括起偏器，鍍膜偏振分光鏡，反射鏡，四分之一波片，光學(xué)天線，采用所述器件實(shí)現(xiàn)高精度偏振隔離的具體實(shí)施步驟如下：

步驟(1)：激光器發(fā)出的線偏振光經(jīng)過保偏光纖與準(zhǔn)直器相連，經(jīng)過準(zhǔn)直后的光再經(jīng)過起偏器，出射光為s線偏振光。在a處放置功率計(jì)，配合調(diào)整準(zhǔn)直頭和起偏器使a處功率計(jì)示數(shù)最大。

步驟(2)：線偏振光經(jīng)過偏振分光鏡，鏡子表面通過離子束濺射高能沉積技術(shù)，提高膜系的結(jié)構(gòu)的致密度，經(jīng)過這樣膜系的設(shè)計(jì)使得它具有s偏振方向的光全部反射，p方向的光全部透射。

步驟(3)：經(jīng)過反射的s線偏振光經(jīng)過四分之一波片由線偏振光變?yōu)閳A偏振光，并且在此過程中我們可以旋轉(zhuǎn)該波片的角度改變圓偏振光的旋向，經(jīng)過反射鏡，天線發(fā)射出去。

步驟(4)：接收端的信號光以圓偏振光形式經(jīng)過天線進(jìn)入接收光路中，經(jīng)過反射鏡1、2偏振態(tài)不變，再經(jīng)過四分之一波片變?yōu)閜偏振光，p光經(jīng)過偏振分光鏡全部透射出去，再經(jīng)過檢偏器消除雜光，經(jīng)由分光鏡2進(jìn)入探測器中，并測出e處的功率。

步驟(5)：計(jì)算系統(tǒng)隔離度k：k＝pa-pe(pa和pe的單位都是dbm)。

其中，步驟(1)中的激光器工作波長為1540nm-1565nm，頻率穩(wěn)定度和頻譜純度較高。

其中，步驟(2)中利用鍍膜的偏振分光鏡使得s方向的光反射，p方向的光透射，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中由于受到現(xiàn)有材料以及鍍膜設(shè)備自身的限制，針對1550nm波長的光，以45°入射時(shí)，s光只有99.8％反射，p光只有99％透射，同樣的在接收端也會(huì)有部分s光經(jīng)過偏振分光鏡進(jìn)入到探測器中。

其中，步驟(3)中四分之一波片的角度需要精密調(diào)節(jié)，使得入射光的偏振方向與波片的偏振化方向呈45度，這樣才能保證輸出是圓偏振光，精密調(diào)整方法為：在波片后面依次放置檢偏器，功率計(jì)探頭，先旋轉(zhuǎn)檢偏器一周看功率計(jì)示數(shù)的變化，記錄示數(shù)中出現(xiàn)的最大值pmax與最小值pmin，然后將檢偏器旋轉(zhuǎn)至最大示數(shù)pmax處，微調(diào)波片的角度使功率計(jì)探頭的示數(shù)減小至某一個(gè)數(shù)值(處于pmax與pmin之間)，然后再旋轉(zhuǎn)檢偏器一周看功率計(jì)示數(shù)的變化，反復(fù)進(jìn)行上述動(dòng)作，最終使得pmax與pmin越接近越好。此時(shí)認(rèn)為波片的角度已經(jīng)調(diào)整好，為了減小由于波片后表面反射回系統(tǒng)的光，將波片傾斜一定角度放置。

其中，如圖2所示，步驟(4)在實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作中，為了能夠更好減小系統(tǒng)內(nèi)部和自身系統(tǒng)的影響，在c處放置一個(gè)反射鏡3，讓發(fā)射光按照原路返回模擬接收到的信號光，并且經(jīng)過精密的調(diào)整偏振分光鏡和波片的角度使得e處接收到的光功率最大，可認(rèn)為系統(tǒng)的接收效率最大，此時(shí)將反射鏡3撤掉并且用吸光能力較強(qiáng)的盒子將天線發(fā)射出的光吸收，測得的e處的功率pe，則通過k＝pa-pe(pa和pe的單位都是dbm)既可以得出系統(tǒng)的隔離度。

圖2所示是在信號傳輸過程中各個(gè)偏振態(tài)的變化圖，表1是對圖2中相關(guān)符號的補(bǔ)充說明。

表1相關(guān)符號的補(bǔ)充說明表