一種可變相位延遲器的偏振激光器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開一種可變相位延遲器的偏振激光器，包括偏振激光光束產(chǎn)生單元、偏振態(tài)檢測單元和偏振態(tài)控制單元；偏振激光光束產(chǎn)生單元由同軸排列的激光器、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、起偏片、液晶可變相位延遲器和分光棱鏡組成；激光器的波長為1550nm；液晶可變相位延遲器為具有旋光效應(yīng)的柔性光束相位延遲器件，在電場的作用下將入射的線偏振光分解成o光和e光兩個正交偏振分量，兩個正交偏振分量之間會產(chǎn)生相位延遲量，電場電壓信號V控制液晶可變相位延遲器的相位延遲量；分光棱鏡采用透射光與反射光分光比為95：5的分光棱鏡；采用閉環(huán)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)偏振激光光束產(chǎn)生，解決了基于偏振調(diào)制的激光通信系統(tǒng)對激光光源的偏振態(tài)精確度和穩(wěn)定度要求苛刻這一問題。（*該技術(shù)在2024年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種可變相位延遲器的偏振激光器
本技術(shù)提供一種可變相位延遲器的偏振激光器，尤其涉及一種高精度偏振激 光光束產(chǎn)生方法，屬于激光產(chǎn)生
。
技術(shù)介紹
由于在空間激光通信系統(tǒng)中，激光信號在大氣信道中經(jīng)過較長距離的傳輸后光束 會受到大氣湍流及背景光噪聲等因素影響，使得傳統(tǒng)的采用00K調(diào)制方式的光通信系統(tǒng)通 信效率大大降低，極大地限制了自由空間光通信技術(shù)的推廣及應(yīng)用。為了有效提高空間 激光通信系統(tǒng)的可靠性，世界各國的研究者紛紛將目光轉(zhuǎn)向偏振光通信。偏振位移鍵控 (PolSK)是利用光的矢量特性，對光的偏振態(tài)進(jìn)行編碼調(diào)制，同時適用于二進(jìn)制和多電平的 傳輸。在大氣傳輸中，光信號的偏振態(tài)幾乎不受大氣擾動的影響。對于在大氣中傳播的激 光束來說，偏振態(tài)是其最穩(wěn)定的一個屬性。 在基于偏振調(diào)制的激光通信系統(tǒng)中，高精度、高穩(wěn)定度偏振態(tài)的激光光源成為整 個系統(tǒng)的重中之重。所以研究高精度、高穩(wěn)定度的偏振激光光束產(chǎn)生方法成為亟需解決的 關(guān)鍵技術(shù)問題。目前國內(nèi)外報道的偏振激光光束產(chǎn)生方法大多是采用起偏片或者偏振控制 器來實(shí)現(xiàn)的，這類系統(tǒng)均屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，控制精度不高。 迄今為止，基于液晶可變相位延遲器的高精度偏振激光光束產(chǎn)生裝置尚未見報 道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)公開一種可變相位延遲器的偏振激光器，采用閉環(huán)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)偏 振激光光束產(chǎn)生，解決了基于偏振調(diào)制的激光通信系統(tǒng)對激光光源的偏振態(tài)精確度和穩(wěn)定 度要求苛刻這一問題。 本技術(shù)提供的可變相位延遲器的偏振激光器，其技術(shù)解決方案如下： 包括偏振激光光束產(chǎn)生單元、偏振態(tài)檢測單元和偏振態(tài)控制單元；其中： 所述的偏振激光光束產(chǎn)生單兀由同軸排列的激光器、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、起偏片、液晶 可變相位延遲器和分光棱鏡組成；激光器的波長為1550nm;液晶可變相位延遲器為具有旋 光效應(yīng)的柔性光束相位延遲器件，在電場的作用下將入射的線偏振光分解成〇光和e光兩 個正交偏振分量，兩個正交偏振分量之間會產(chǎn)生相位延遲量，電場電壓信號V控制液晶可 變相位延遲器的相位延遲量；分光棱鏡米用透射光與反射光分光比為95 :5的分光棱鏡； 所述偏振態(tài)檢測單元包括1/4波片、檢偏片、光電探測器和步進(jìn)電機(jī)，其中，1/4波 片、檢偏片、光電探測器為同軸排列，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸通過傳送帶與1/4波片連接，通過 步進(jìn)電機(jī)帶動1/4波片做勻速圓周運(yùn)動，完成對待檢測光信號偏振特性的調(diào)制，光電探測 器對已調(diào)制光信號進(jìn)行探測，并把光電探測器測得的數(shù)據(jù)傳輸給偏振態(tài)控制單元中的自適 應(yīng)控制器進(jìn)行處理，完成對激光偏振態(tài)參數(shù)的測量； 所述偏振態(tài)控制單元包括自適應(yīng)控制器和液晶驅(qū)動電源，其中，偏振態(tài)檢測單元 中的光電探測器數(shù)據(jù)輸出端與自適應(yīng)控制器的數(shù)據(jù)端口連接，自適應(yīng)控制器的數(shù)據(jù)端口與 液晶驅(qū)動電源的控制端口連接；自適應(yīng)控制器采集光電探測器的輸出信號，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理，完成系統(tǒng)激光光束的偏振態(tài)參數(shù)檢測，并與系統(tǒng)中預(yù)設(shè)偏振態(tài)參數(shù)進(jìn)行對比，根據(jù)對比 結(jié)果給出對應(yīng)的控制信號；液晶驅(qū)動電源產(chǎn)生一個頻率為2KHz，幅值V可調(diào)的方波信號， 用來調(diào)整加載到液晶可變相位延遲器上，從而對入射的激光光束進(jìn)行相位延遲量控制，達(dá) 到穩(wěn)定光束偏振態(tài)的作用，液晶驅(qū)動電源輸出的信號幅值V受控于自適應(yīng)控制器的控制信 號。 所述自適應(yīng)控制器為數(shù)字信號處理器，采集光電探測器的輸出信號，并進(jìn)行數(shù)據(jù) 處理，完成系統(tǒng)激光光束的偏振態(tài)參數(shù)檢測，并與系統(tǒng)中預(yù)設(shè)偏振態(tài)參數(shù)進(jìn)行對比，根據(jù)對 比結(jié)果給出對應(yīng)的控制信號； 圖2是液晶可變相位延遲器改變光束偏振態(tài)的一種狀態(tài)示意圖。經(jīng)過擴(kuò)束準(zhǔn)直系 統(tǒng)擴(kuò)束、準(zhǔn)直之后的平行光束，該光束經(jīng)過起偏片起偏得到的線偏振光垂直入射并通過液 晶可變相位延遲器的過程中，線偏振光分解得到的〇光和e光兩個正交偏振分量的相位延 遲量發(fā)生改變，具體相位延遲量情況由加載到液晶可變相位延遲器的電壓信號V的大小決 定。 本技術(shù)的工作原理在于： 首先，偏振激光光束產(chǎn)生單元中激光器發(fā)射的激光經(jīng)過擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)束、 準(zhǔn)直之后得到平行光束，再經(jīng)過起偏片起偏得到線偏振光，該線偏振光垂直入射并通過 液晶可變相位延遲器，此時液晶驅(qū)動電源未啟動，線偏振光直接透射，其偏振態(tài)不發(fā)生改 變，光束經(jīng)過分光棱鏡進(jìn)行分光，5%的光被反射，由偏振態(tài)檢測單兀進(jìn)行偏振態(tài)檢測，光 束依次經(jīng)過由步進(jìn)電機(jī)控制勻速旋轉(zhuǎn)的1/4波片和檢偏片，最后由光電探測器接收，探 測結(jié)果直接傳給自適應(yīng)控制器觸發(fā)其工作并對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，檢測當(dāng)前光束的偏振 態(tài)參數(shù)；預(yù)先設(shè)定系統(tǒng)產(chǎn)生光束的偏振態(tài)參數(shù)，自適應(yīng)控制器通過自適應(yīng)算法給出液晶 驅(qū)動電源的準(zhǔn)確輸出電壓信號V的幅值，進(jìn)而控制液晶可變相位延遲器產(chǎn)生相位延遲量 5，保證偏振激光光束產(chǎn)生單元產(chǎn)生高精度、高穩(wěn)定度偏振態(tài)的激光光束。 本技術(shù)的積極效果在于：以具有電控柔性控制作用的液晶可變相位延遲器作 為核心部件，利用液晶可變相位延遲器在務(wù)運(yùn)動部件條件下對激光信號進(jìn)行輸出偏振態(tài)控 制和調(diào)整，通過自適應(yīng)控制算法改變液晶可變相位延遲器的供電電壓值，從而改變其相位 延遲量，進(jìn)而對入射的激光信號的偏振態(tài)進(jìn)行自適應(yīng)控制，最終保證了激光光源高精度、高 穩(wěn)定度的偏振態(tài)輸出；可以用于任意偏振態(tài)的激光光束產(chǎn)生；米用閉環(huán)控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)偏 振激光光束產(chǎn)生，該裝置產(chǎn)生的激光光束具有高精度、高穩(wěn)定度偏振態(tài)。 【附圖說明】 圖1為本技術(shù)基于液晶可變相位延遲器的偏振激光光束產(chǎn)生方法的系統(tǒng)結(jié) 構(gòu)示意圖； 圖2是液晶可變相位延遲器改變光束偏振態(tài)的一種狀態(tài)不意圖； 圖中，1、偏振激光光束產(chǎn)生單元；2、偏振態(tài)檢測單元；3、偏振態(tài)控制單元；4、激 光器；5、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)；6、起偏片；7、液晶可變相位延遲器；8、分光棱鏡；9、步進(jìn)電機(jī)；10、 1/4波片；11、檢偏片；12 ;光電探測器；13、自適應(yīng)控制器；14、液晶驅(qū)動電源。 【具體實(shí)施方式】 實(shí)施例1 見圖1所示，本技術(shù)由偏振激光光束產(chǎn)生單元1、偏振態(tài)檢測單元2和偏振 態(tài)控制單兀3組成；所述的偏振激光光束產(chǎn)生單兀1由同軸排列的激光器4、擴(kuò)束準(zhǔn)直系 統(tǒng)5、起偏片6、液晶可變相位延遲器7和分光棱鏡8組成；激光器4采用Thorlabs公司 的SFL1550P，輸出激光波長為1550nm，最大輸出光功率可達(dá)80mW，采用保偏光纖輸出。液 晶可變相位延遲器7是一種柔性光束相位延遲器件，能夠在電場的作用下對入射的線偏振 光分解得到的〇光和e光兩個正交偏振分量的相位延遲量發(fā)生改變，具體相位延遲量情 況由加載到液晶可變相位延遲器7的電壓信號V的大小決定，液晶可變相位延遲器7采 用Meadowlark公司的LRC-300,相位延遲量范圍從(T 1，精度可達(dá)#500波長覆蓋范圍 1200-1700nm。分光棱鏡8采用Thorlabs公司的BS030型號分束器立方，立方體直徑為 25. 4mm，透射光與反射光分光比為95 :5,可適用波長范圍1100-1600nm。 所述偏振態(tài)檢測單元2由同軸排列的1/4波片10、檢偏片11、光電探測器12以及 與1/4波片10電氣連接的步進(jìn)電機(jī)9組成，其中，1/4波片10、檢偏片11、光電探測器12為 同軸排列，步進(jìn)電機(jī)9本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種可變相位延遲器的偏振激光器，其特征在于：由偏振激光光束產(chǎn)生單元、偏振態(tài)檢測單元和偏振態(tài)控制單元組成；所述的偏振激光光束產(chǎn)生單元由同軸排列的激光器、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、起偏片、液晶可變相位延遲器和分光棱鏡組成；所述的激光器為半導(dǎo)體激光器，激光波長為1550nm；所述的分光棱鏡的透射光與反射光分光比為95：5；液晶可變相位延遲器為具有旋光效應(yīng)的柔性光束相位延遲器件；所述偏振態(tài)檢測單元包括1/4波片、檢偏片、光電探測器和步進(jìn)電機(jī)，其中，1/4波片、檢偏片、光電探測器為同軸排列，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸通過傳送帶與1/4波片連接，通過步進(jìn)電機(jī)帶動1/4波片做勻速圓周運(yùn)動；光電探測器的信號端與偏振態(tài)控制單元中的自適應(yīng)控制器連接；所述偏振態(tài)控制單元包括自適應(yīng)控制器和液晶驅(qū)動電源，其中，自適應(yīng)控制器的數(shù)據(jù)端口與偏振態(tài)檢測單元中的光電探測器數(shù)據(jù)輸出端連接，自適應(yīng)控制器的數(shù)據(jù)端口與液晶驅(qū)動電源的控制端口連接。

【技術(shù)特征摘要】
1. 一種可變相位延遲器的偏振激光器，其特征在于：由偏振激光光束產(chǎn)生單元、偏振 態(tài)檢測單元和偏振態(tài)控制單元組成； 所述的偏振激光光束產(chǎn)生單元由同軸排列的激光器、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、起偏片、液晶可變 相位延遲器和分光棱鏡組成；所述的激光器為半導(dǎo)體激光器，激光波長為1550nm ;所述的 分光棱鏡的透射光與反射光分光比為95 :5 ;液晶可變相位延遲器為具有旋光效應(yīng)的柔性 光束相位延遲器件； 所述偏振態(tài)檢測單元包括1/...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉丹，方韓韓，劉智，倪小龍，劉建華，付強(qiáng)，姜會林，
申請(專利權(quán))人：長春理工大學(xué)，
類型：新型
國別省市：吉林;22