本发明属于自由空间光通信设备技术领域，公开了一种偏振不敏感的90°空间光混频器，所述混频器包括第一半波片、调相器、第二半波片、第三半波片、第一四分之一波片、第二四分之一波片以及第一偏振分束界面、第二偏振分束界面、第一分束界面、第二分束界面、第一反射界面和第二反射界面，与现有技术相比，本发明提出一种偏振不敏感的90°空间光混频器，通过将输入信号光进行偏振分束，使信号光的两个偏振分量分别与本地本振光的两个幅度相等的分量进行混频，只需要对其中一个本振光分量进行调相，即可实现偏振不敏感光混频，而不受信号光偏振变化的影响；本发明适用于任意偏振态的信号光，结构简单，具有较高的稳定性。
1.一种偏振不敏感的90°空间光混频器，其特征在于，包括第一半波片（1）、调相器（2）、第二半波片（3）、第三半波片（4）、第一四分之一波片（5）和第二四分之一波片（6），以及第一偏振分束界面（7）、第二偏振分束界面（8）、第一分束界面（9）、第二分束界面（10）、第一反射界面（11）和第二反射界面（12），所述第一偏振分束界面（7）和第二偏振分束界面（8）分别位于第一分束界面（9）和第二分束界面（10）构成的同一平面两侧，所述第一分束界面（9）和第二分束界面（10）分别位于第一偏振分束界面（7）和第二偏振分束界面（8）构成的另一个平面两侧，并且两个平面垂直交叉；
所述第一偏振分束界面（7）用于将信号光偏振分束，产生水平偏振的第一信号光和竖直偏振的第二信号光；所述第二偏振分束界面（8）用于将经过偏振旋转和相位调制的本振光偏振分束，产生水平偏振的第一本振光和竖直偏振的第二本振光；
所述第一半波片（1）的主轴方向与水平方向夹角为‑22.5°，用于将水平偏振的本振光变为‑45°线偏振光；所述调相器（2）用于调制‑45°线偏振本振光的水平偏振分量和竖直偏振分量之间的相位差α；
所述第一半波片（1）与调相器（2）的入射界面相互平行，且均与第二偏振分束界面（8）夹角为45°，使本振光入射方向与第一半波片（1）和调相器（2）的入射界面垂直，并与第二偏振分束界面（8）的夹角为45°；
所述第二半波片（3）的主轴方向与水平方向夹角为22.5°，位于第一偏振分束界面（7）和第一分束界面（9）之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将水平偏振的第一信号光变为45°线偏振光；
所述第三半波片（4）的主轴方向与水平方向夹角为‑22.5°，位于第一偏振分束界面（7）和第二分束界面（10）之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将竖直偏振的第二信号光变为‑135°线偏振光；
所述第一四分之一波片（5）的主轴方向与水平方向夹角为‑45°，位于第二偏振分束界面（8）和第二分束界面（10）之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将竖直偏振的第二本振光变为圆偏振光；
所述第二四分之一波片（6）的主轴方向与水平方向夹角为‑45°，位于第二偏振分束界面（8）和第一分束界面（9）之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将水平偏振的第一本振光变为圆偏振光；
所述第一分束界面（9）用于使45°线偏振的第一信号光和圆偏振的第一本振光进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光；所述第二分束界面（10）用于使‑45°线偏振的第二信号光和圆偏振的第二本振光进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光；
所述第一反射界面（11）和第二反射界面（12）等间距地位于第一偏振分束界面（7）和第二偏振分束界面（8）所构成平面的两侧，并均与之平行；
所述第一反射界面（11）用于反射第一干涉光和第二干涉光；所述第二反射界面（12）用于反射第三干涉光和第四干涉光；
所述第一偏振分束界面（7）还用于使第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第一混频光；以及用于使第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第二混频光；
所述第二偏振分束界面（8）还用于使第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第三混频光；以及用于使第二干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第四混频光。
2.如权利要求1所述的偏振不敏感的90°空间光混频器，其特征在于，所述第一偏振分束界面（7）、第二偏振分束界面（8）分别对应地由第一偏振分束镜（13）、第二偏振分束镜（14）的偏振分束界面构成；
所述第一分束界面（9）、第二分束界面（10）分别对应地由第一非偏振分束镜（15）、第二非偏振分束镜（16）的分束界面构成。
3.如权利要求2所述的偏振不敏感的90°空间光混频器，其特征在于，所述第一反射界面（11）和第二反射界面（12）分别对应地由第一直角棱镜（17）和第二直角棱镜（18）的反射面构成。
4.如权利要求1所述的偏振不敏感的90°空间光混频器，其特征在于，所述第一反射界面（11）和第二反射界面（12）分别对应地由第一反射镜和第二反射镜的反射面构成。
5.如权利要求3所述的偏振不敏感的90°空间光混频器，其特征在于，所述第一偏振分束镜（13）和第二偏振分束镜（14）的尺寸相同，长和宽均为2L，高为L；所述第一非偏振分束镜（15）和第二非偏振分束镜（16）为立方体，长宽高均为L；所述第二半波片（3）、第三半波片（4）、第一四分之一波片（5）和第二四分之一波片（6）的宽度高度均为L；
所述第二半波片（3）的光束入射界面、出射界面分别与第一偏振分束镜（13）的光束透射界面、第一非偏振分束镜（15）的第一光束入射界面贴合；所述第三半波片（4）的光束入射界面、出射界面分别与第一偏振分束镜（13）的光束反射界面、第二非偏振分束镜（16）的第一光束入射界面贴合；
所述第一四分之一波片（5）的光束入射界面、出射界面分别与第二偏振分束镜（14）的光束反射界面、第二非偏振分束镜（16）的第二光束入射界面贴合；所述第二四分之一波片（6）的光束入射界面、出射界面分别与第二偏振分束镜（14）的光束透射界面、第一非偏振分束镜（15）的第二光束入射界面贴合；
所述调相器（2）的光束入射界面与第一半波片（1）的光束出射界面贴合，光束出射界面与第二偏振分束镜（14）的光束入射界面贴合，使得调相器（2）与第二四分之一波片（6）分别处于第二偏振分束镜（14）的两侧。
6.如权利要求5所述的偏振不敏感的90°空间光混频器，其特征在于，所述第一直角棱镜（17）和第二直角棱镜（18）的尺寸相同，两个直角边长均为2L，高为L，斜面外侧镀有反射膜；
所述第一直角棱镜（17）的一个直角面与第一偏振分束镜（13）的光束反射界面相对的面处于同一平面，另一个直角面与第二偏振分束镜（14）的光束反射界面相对的面处于同一平面；
所述第二直角棱镜（18）的一个直角面与第一偏振分束镜（13）的光束透射界面相对的面处于同一平面，另一个直角面与第二偏振分束镜（14）的光束透射界面相对的面处于同一平面。
7.如权利要求6所述的偏振不敏感的90°空间光混频器，其特征在于，所述调相器（2）进行动态调相，使其所调节相位与信号光正交偏振分量之间的相位差相差π/2。
一种偏振不敏感的90°空间光混频器
技术领域
[0001] 本发明涉及自由空间光通信设备技术领域，特别涉及一种偏振不敏感的90°空间光混频器。
背景技术
[0002] 在相干光通信中，相干检测需要使用光混频器来叠加接收的光信号和本振光信号，使用空间光器件构成的光混频器具有插入损耗小、稳定性高、成本低等优点。光混频器要求接收光信号的偏振态与本振光的偏振态匹配，当两者的偏振态一致时，拍频效率最高，如果偏振态互为垂直，拍频信号完全抵消，导致无法正常接收。然而信号光经过信道传输，偏振态会发生随机变化，无法保证信号光和本振光的偏振态一致，从而难以实现稳定的混频。例如专利CN103257402A（公开日：2013‑08‑21）提出了一种结构简单的空间光混频器，可以实现对 DP‑QPSK 光信号的解调，但是要求本振光与信号光的偏振态相同。
[0003] 针对上述问题，专利CN105353520A（公开日： 2016‑02‑24）提供了一种高混频效率的空间光90°混频器，采用电控偏振控制器来调整本振光的偏振态使其与信号光的偏振态保持一致，但是该方案需要分配10%的信号功率给反馈控制电路实时调节偏振控制器，增加了系统的复杂度，且无法应对恶劣环境影响导致偏振的高速变化。专利CN110824719A（公开日：2020‑02‑21）的方案类似，也是通过检测部分光信号的偏振态来对进行本振光的偏振态进行反馈控制。专利CN102142901A（公开日：2011‑08‑03）的方案虽然无需任何主动控制模块，但是输出光信号达到了16路，大大增加了探测器的数量和后续处理电路的复杂度。
发明内容
[0004] 针对现有技术存在以上缺陷，本发明提出一种偏振不敏感的90°空间光混频器。
[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0006] 一种偏振不敏感的90°空间光混频器，包括第一半波片、调相器、第二半波片、第三半波片、第一四分之一波片和第二四分之一波片，以及第一偏振分束界面、第二偏振分束界面、第一分束界面、第二分束界面、第一反射界面和第二反射界面，
[0007] 所述第一偏振分束界面和第二偏振分束界面分别位于第一分束界面和第二分束界面构成的同一平面两侧，所述第一分束界面和第二分束界面分别位于第一偏振分束界面和第二偏振分束界面构成的另一个平面两侧，并且两个平面垂直交叉；
[0008] 所述第一偏振分束界面用于将信号光偏振分束，产生水平偏振的第一信号光和竖直偏振的第二信号光；所述第二偏振分束界面用于将经过偏振旋转和相位调制的本振光偏振分束，产生水平偏振的第一本振光和竖直偏振的第二本振光；
[0009] 所述第一半波片的主轴方向与水平方向夹角为‑22.5°，用于将水平偏振的本振光变为‑45°线偏振光；所述调相器用于调制‑45°线偏振本振光的水平偏振分量和竖直偏振分量之间的相位差α；
[0010] 所述第一半波片与调相器的入射界面相互平行，且均与第二偏振分束界面夹角为45°，使本振光入射方向与第一半波片和调相器的入射界面垂直，并与第二偏振分束界面的夹角为45°；
[0011] 所述第二半波片的主轴方向与水平方向夹角为22.5°，位于第一偏振分束界面和第一分束界面之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将水平偏振的第一信号光变为45°线偏振光；
[0012] 所述第三半波片的主轴方向与水平方向夹角为‑22.5°，位于第一偏振分束界面和第二分束界面之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将竖直偏振的第二信号光变为‑135°线偏振光；
[0013] 所述第一四分之一波片的主轴方向与水平方向夹角为‑45°，位于第二偏振分束界面和第二分束界面之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将竖直偏振的第二本振光变为圆偏振光；
[0014] 所述第二四分之一波片的主轴方向与水平方向夹角为‑45°，位于第二偏振分束界面和第一分束界面之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将水平偏振的第一本振光变为圆偏振光；
[0015] 所述第一分束界面用于使45°线偏振的第一信号光和圆偏振的第一本振光进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光；所述第二分束界面用于使‑45°线偏振的第二信号光和圆偏振的第二本振光进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光；
[0016] 所述第一反射界面和第二反射界面等间距地位于第一偏振分束界面和第二偏振分束界面所构成平面的两侧，并均与之平行；
[0017] 所述第一反射界面用于反射第一干涉光和第二干涉光；所述第二反射界面用于反射第三干涉光和第四干涉光；
[0018] 所述第一偏振分束界面还用于使第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第一混频光；以及用于使第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第二混频光；
[0019] 所述第二偏振分束界面还用于使第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第三混频光；以及用于使第二干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第四混频光。
[0020] 优选地，所述第一偏振分束界面、第二偏振分束界面分别对应地由第一偏振分束镜、第二偏振分束镜的偏振分束界面构成；
[0021] 所述第一分束界面、第二分束界面分别对应地由第一非偏振分束镜、第二非偏振分束镜的分束界面构成。
[0022] 优选地，所述第一反射界面和第二反射界面分别对应地由第一直角棱镜和第二直角棱镜的反射面构成。
[0023] 优选地，所述第一反射界面和第二反射界面分别对应地由第一反射镜和第二反射镜的反射面构成。
[0024] 优选地，所述第一偏振分束镜和第二偏振分束镜的尺寸相同，长和宽均为2L，高为L；所述第一非偏振分束镜和第二非偏振分束镜为立方体，长宽高均为L；所述第二半波片、第三半波片、第一四分之一波片和第二四分之一波片的宽度高度均为L；
[0025] 所述第二半波片的光束入射界面、出射界面分别与第一偏振分束镜的光束透射界面、第一非偏振分束镜的第一光束入射界面贴合；所述第三半波片的光束入射界面、出射界面分别与第一偏振分束镜的光束反射界面、第二非偏振分束镜的第一光束入射界面贴合；
[0026] 所述第一四分之一波片的光束入射界面、出射界面分别与第二偏振分束镜的光束反射界面、第二非偏振分束镜的第二光束入射界面贴合；所述第二四分之一波片的光束入射界面、出射界面分别与第二偏振分束镜的光束透射界面、第一非偏振分束镜的第二光束入射界面贴合；
[0027] 所述调相器的光束入射界面与第一半波片的光束出射界面贴合，光束出射界面与第二偏振分束镜的光束入射界面贴合，使得调相器与第二四分之一波片分别处于第二偏振分束镜的两侧。
[0028] 优选地，所述第一直角棱镜和第二直角棱镜的尺寸相同，两个直角边长均为2L，高为L，斜面外侧镀有反射膜；
[0029] 所述第一直角棱镜的一个直角面与第一偏振分束镜的光束反射界面相对的面处于同一平面，另一个直角面与第二偏振分束镜的光束反射界面相对的面处于同一平面；
[0030] 所述第二直角棱镜的一个直角面与第一偏振分束镜的光束透射界面相对的面处于同一平面，另一个直角面与第二偏振分束镜的光束透射界面相对的面处于同一平面。
[0031] 优选地，所述调相器进行动态调相，使其所调节相位与信号光正交偏振分量之间的相位差相差π/2。
[0032] 与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
[0033] 本发明提出一种偏振不敏感的90°空间光混频器，通过将输入信号光进行偏振分束，使信号光的两个偏振分量分别与本地本振光的两个幅度相等的分量进行混频，只需要对其中一个本振光分量进行调相，即可实现偏振不敏感光混频，而不受信号光偏振变化的影响。本发明适用于任意偏振态的信号光，结构简单，具有较高的稳定性。
附图说明
[0034] 图1为本发明偏振不敏感的90°空间光混频器的原理图；
[0035] 图2为本发明偏振不敏感的90°空间光混频器的结构示意图；
[0036] 图3为本发明偏振不敏感的90°空间光混频器的光路示意图。
[0037] 图中：第一半波片1，调相器2，第二半波片3，第三半波片4，第一四分之一波片5，第二四分之一波片6，第一偏振分束界面7，第二偏振分束界面8，第一分束界面9，第二分束界面10，第一反射界面11，第二反射界面12，第一偏振分束镜13，第二偏振分束镜14，第一非偏振分束镜15，第二非偏振分束镜16，第一直角棱镜17，第二直角棱镜18。
具体实施方式
[0038] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明进行清楚、完整地描述。
[0039] 如图1所示，一种偏振不敏感的90°空间光混频器，包括第一半波片1、调相器2、第二半波片3、第三半波片4、第一四分之一波片5和第二四分之一波片6，以及第一偏振分束界面7、第二偏振分束界面8、第一分束界面9、第二分束界面10、第一反射界面11和第二反射界面12，
[0040] 所述第一偏振分束界面7和第二偏振分束界面8分别位于第一分束界面9和第二分束界面10构成的同一平面两侧，所述第一分束界面9和第二分束界面10分别位于第一偏振分束界面7和第二偏振分束界面8构成的另一个平面两侧，并且所述两个平面垂直交叉；
[0041] 所述第一偏振分束界面7用于将信号光偏振分束，产生水平偏振的第一信号光和竖直偏振的第二信号光；所述第二偏振分束界面8用于将经过偏振旋转和相位调制的本振光偏振分束，产生水平偏振的第一本振光和竖直偏振的第二本振光；
[0042] 所述第一半波片1的主轴方向与水平方向夹角为‑22.5°，用于将水平偏振的本振光变为‑45°线偏振光；所述调相器用于调制‑45°线偏振本振光的水平偏振分量和竖直偏振分量之间的相位差 α；
[0043] 所述第一半波片1的中心与调相器2的中心对准，二者的入射界面相互平行，且均与第二偏振分束界面8夹角为45°，使本振光入射方向与第一半波片1和调相器2的入射界面垂直，并与第二偏振分束界面8的夹角为45°；
[0044] 所述第二半波片3的主轴方向与水平方向夹角为22.5°，位于第一偏振分束界面7和第一分束界面9之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将水平偏振的第一信号光变为45°线偏振光；
[0045] 所述第三半波片4的主轴方向与水平方向夹角为‑22.5°，位于第一偏振分束界面7和第二分束界面10之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将竖直偏振的第二信号光变为‑135°线偏振光；
[0046] 所述第一四分之一波片5的主轴方向与水平方向夹角为‑45°，位于第二偏振分束界面8和第二分束界面10之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将竖直偏振的第二本振光变为圆偏振光；
[0047] 所述第二四分之一波片6的主轴方向与水平方向夹角为‑45°，位于第二偏振分束界面8和第一分束界面9之间，且其入射界面与二者夹角均为45°，用于将水平偏振的第一本振光变为圆偏振光；
[0048] 所述第一分束界面9用于使45°线偏振的第一信号光和圆偏振的第一本振光进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光；所述第二分束界面10用于使‑45°线偏振的第二信号光和圆偏振的第二本振光进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光；
[0049] 所述第一反射界面11和第二反射界面12等间距地位于第一偏振分束界面7和第二偏振分束界面8所构成平面的两侧，并均与之平行，同时二者与第一分束界面9和第二分束界面10构成的平面垂直；
[0050] 所述第一反射界面11用于反射第一干涉光和第二干涉光；所述第二反射界面12用于反射第三干涉光和第四干涉光；
[0051] 所述第一偏振分束界面7还用于使第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第一混频光；以及用于使第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第二混频光；
[0052] 所述第二偏振分束界面8还用于使第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第三混频光；以及用于使第二干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第四混频光。
[0053] 所述调相器2进行动态调相，使其所调节相位与信号光正交偏振分量之间的相位差相差π/2。
[0054] 具体工作原理如下：
[0055] 信号光的偏振态可写为
[0056]
[0057] 其中， 分别为信号光的频率、初始相位、正交偏振分量之间的相位差。信号光首先入射到第一偏振分束界面7，被分束成水平偏振的第一信号光和竖直偏振的第二信号光。
[0058] 随后第一信号光和第二信号光分别经过第二半波片3、第三半波片4之后偏振态分别变为：
[0059]
[0060] 水平偏振的本振光入射到第一半波片1，偏振旋转‑45°后被调相器2调制正交偏振分量相位差α，偏振态可写为
[0061]
[0062] 其中， 分别为本振光的幅度、频率、初始相位。随后入射至第二偏振分束界面8，被分束成水平偏振的第一本振光和竖直偏振的第二本振光，二者分别经过第二四分之一波片6和第一四分之一波片5之后偏振态变为：
[0063]
[0064] 第一信号光和第一本振光同时到达第一分束界面9处进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光，二者可分别写为
[0065]
[0066] 第二信号光和第二本振光同时到达第二分束界面10处进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光，二者偏振态可写为
[0067]
[0068] 第一干涉光第一反射界面11反射、第三干涉光经第二反射界面12反射后同时到达第一偏振分束界面7，进行偏振合束，其中第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第一混频光
[0069]
[0070] 第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第二混频光为
[0071]
[0072] 第二干涉光经第一反射界面11反射、第四干涉光经第二反射界面12反射后同时到达第二偏振分束界面8，进行偏振合束，其中第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第三混频光为
[0073]
[0074] 第二干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第四混频光为
[0075]
[0076] 使用平衡探测器对第一混频光和第三混频光进行光电转换，产生的差分电流为[0077]
[0078] 使用平衡探测器对第二混频光和第四混频光进行光电转换，产生的差分电流为[0079]
[0080] 其中，R为探测器的响应系数，为中频信号。
[0081] 由于信号光的偏振变化是缓变过程， 也是缓变的，可以根据输出信号大小，结合PID控制算法动态调节α使得 时，两个差分电流分别为
[0082]
[0083] 可以明显看出，信号光的偏振角信息转化成了中频信号的相位信息，输出中频信号的振幅大小与偏振角 无关，即信号光的任何偏振态起伏都不会影响到中频信号的幅度解调，也不会降低外差探测的接收灵敏度。因此，通过对第二本振光调节相位α，可以消除信号光的偏振态变化对最终输出信号的影响，实现稳定的光学混频。
[0084] 如图2所示，实施例：
[0085] 所述偏振不敏感的空间光混频器结构为：所述第一偏振分束界面7、第二偏振分束界面8分别对应地由第一偏振分束镜13、第二偏振分束镜14的偏振分束界面构成；
[0086] 所述第一分束界面9、第二分束界面10分别对应地由第一非偏振分束镜15、第二非偏振分束镜16的分束界面构成；
[0087] 所述第一反射界面11和第二反射界面12分别对应地由第一直角棱镜17和第二直角棱镜18的反射面构成。
[0088] 所述第一偏振分束镜13和第二偏振分束镜14的尺寸相同，长和宽均为2L，高为L；所述第一非偏振分束镜15和第二非偏振分束镜16为立方体，长宽高均为L；所述第二半波片
3、第三半波片4、第一四分之一波片5和第二四分之一波片6的宽度高度均为L；
[0089] 所述第二半波片3的光束入射界面、出射界面分别与第一偏振分束镜13的光束透射界面、第一非偏振分束镜15的第一光束入射界面贴合；所述第三半波片4的光束入射界面、出射界面分别与第一偏振分束镜13的光束反射界面、第二非偏振分束镜16的第一光束入射界面贴合；
[0090] 所述第一四分之一波片5的光束入射界面、出射界面分别与第二偏振分束镜14的光束反射界面、第二非偏振分束镜16的第二光束入射界面贴合；所述第二四分之一波片6的光束入射界面、出射界面分别与第二偏振分束镜14的光束透射界面、第一非偏振分束镜15的第二光束入射界面贴合；
[0091] 所述调相器2的光束入射界面与第一半波片1的光束出射界面贴合，光束出射界面与第二偏振分束镜14的光束入射界面贴合，使得调相器2与第二四分之一波片6分别处于第二偏振分束镜14的两侧；
[0092] 所述第一直角棱镜17和第二直角棱镜18的尺寸相同，两个直角边长均为2L，高为L，斜面外侧镀有反射膜；
[0093] 所述第一直角棱镜17的一个直角面与第一偏振分束镜13的光束反射界面相对的面处于同一平面，另一个直角面与第二偏振分束镜14的光束反射界面相对的面处于同一平面；
[0094] 所述第二直角棱镜18的一个直角面与第一偏振分束镜13的光束透射界面相对的面处于同一平面，另一个直角面与第二偏振分束镜14的光束透射界面相对的面处于同一平面。
[0095] 具体工作原理如下：
[0096] 信号光和本振光在空间光混频器内传输并进行混频的光路如图3所示。
[0097] 信号光的偏振态可写为
[0098]
[0099] 其中， 分别为信号光的频率、初始相位、正交偏振分量之间的相位差。信号光首先入射到第一偏振分束镜13，在第一界面处被分束成水平偏振的第一信号光和竖直偏振的第二信号光。
[0100] 随后第一信号光和第二信号光分别经过第二半波片3、第三半波片4之后偏振态分别变为：
[0101]
[0102] 水平偏振的本振光入射到第一半波片1，偏振旋转‑45°后被调相器2调制正交偏振分量相位差α，偏振态可写为
[0103]
[0104] 其中， 分别为本振光的幅度、频率、初始相位。随后入射至第二偏振分束镜14，在第二界面处被分束成水平偏振的第一本振光和竖直偏振的第二本振光，二者分别经过第二四分之一波片6和第一四分之一波片5之后偏振态变为：
[0105]
[0106] 第一信号光和第一本振光同时到达第一非偏振分束镜15的分束界面进行干涉，产生第一干涉光和第二干涉光，二者可分别写为
[0107]
[0108] 第二信号光和第二本振光同时到达第二非偏振分束镜16的分束界面进行干涉，产生第三干涉光和第四干涉光，二者偏振态可写为
[0109]
[0110] 第一干涉光经第一直角棱镜17的第一反界面反射、第三干涉光经第二直角棱镜18的第二反射界面12反射后同时到达第一偏振分束镜13的分束界面两侧，在第一界面P1处进行偏振合束，其中第一干涉光的水平偏振分量和第三干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第一混频光
[0111]
[0112] 第一干涉光的竖直偏振分量和第三干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第二混频光为
[0113]
[0114] 第二干涉光经第一直角棱镜17的第一反界面反射、第四干涉光经第二直角棱镜18的第二反界面反射后同时到达第二偏振分束镜14的分束界面两侧，在第二偏振分束界面8处进行偏振合束，其中第二干涉光的水平偏振分量和第四干涉光的竖直偏振分量进行偏振合束，产生第三混频光为
[0115]
[0116] 第二干涉光的竖直偏振分量和第四干涉光的水平偏振分量进行偏振合束，产生第四混频光为
[0117]
[0118] 使用平衡探测器对第一混频光和第三混频光进行光电转换，产生的差分电流为[0119]
[0120] 使用平衡探测器对第二混频光和第四混频光进行光电转换，产生的差分电流为[0121]
[0122] 其中，R为探测器的响应系数，为中频信号。
[0123] 由于信号光的偏振变化是缓变过程， 也是缓变的，可以根据输出信号大小，结合PID控制算法动态调节α使得 时，两个差分电流分别为
[0124]
[0125] 可以明显看出，信号光的偏振角信息转化成了中频信号的相位信息，输出中频信号的振幅大小与偏振角 无关，即信号光的任何偏振态起伏都不会影响到中频信号的幅度解调，也不会降低外差探测的接收灵敏度。因此，通过对第二本振光调节相位α，可以消除信号光的偏振态变化对最终输出信号的影响，实现稳定的光学混频。
[0126] 综合本发明各个实施例可知，本发明提出一种偏振不敏感的90°空间光混频器，通过将输入信号光进行偏振分束，使信号光的两个偏振分量分别与本地本振光的两个幅度相等的分量进行混频，只需要对其中一个本振光分量进行调相，即可实现偏振不敏感光混频，而不受信号光偏振变化的影响。本发明适用于任意偏振态的信号光，结构简单，具有较高的稳定性。
