[发明专利]一种实时测量偏振光特性的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种偏振光特性的测量装置，具体涉及一种实时测量偏振光特性的装置。

背景技术

随着人们对光的偏振现象认识与研究的不断深入，偏振信息已逐渐应用于对目标的探测。通过探测目标反射光的偏振信息反演出待测目标的相关信息，可以将待测目标的可测信息量从原有的维数再增加三维，偏振信息已经在地物遥感探测、大气探测、水下探测、天文探测、医学诊断、目标检测、图像处理和军事应用等领域得到广泛应用。同时随着单光子探测技术的日趋成熟，高效率的单光子探测器已经在技术上可以实现，单光子探测技术的发展导致单光子偏振应用领域的快速发展，目前基于偏振编码的自由空间量子保密通信就是单光子偏振的一种重要应用之一。

在进行自由空间量子密钥分发时，量子信息的载体为单光子的偏振态，密钥分配原则采用BB84方案，在此方案中，发射端随机地发射处于水平偏振，竖直偏振、+45度偏振，-45度偏振四种状态之一，接收端通过量子模块随机的接收S、P或+、-基的偏振单光子，这样就要求发射、接收ATP在保证星-地量子链路的对准外，还要保证星-地量子光偏振基矢方向一致，偏振基矢的对准偏差将导致误码率升高而影响量子密钥分发的安全性。在实际光学系统跟瞄过程中，通信终端的相对运动、通信两端ATP的粗跟瞄、通信仪器的安装误差等原因，都会导致收发两端之间偏振基矢的偏差，如何修正这种变化成为保证星-地量子密钥分配成功的关键。在实际的偏振光测量领域，对偏振光基矢方向的检测都是通过偏振片的旋转来完成，这样就要求对偏振片进行旋转，测量结果的实时性较差，同时也无法准确的对单光子的偏振进行测量。

本发明基于偏振光理论，采用不同正交基对未知偏振光进行相应分量的测量，来获得偏振光的方位角及偏振消光比信息，从而实现对偏振光的特性的测量，由于该方法中对两组正交基的测量是同时进行的，所以可以实现对偏振单光子信息的实时测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种实时测量偏振光特性的装置，克服了现有偏振测量装置在测量过程中耗时较长的问题，有针对性的对偏振光的基矢方向进行测量，测量过程实时性强，如果该装置的Si探测器改成单光子探测器的话，也可以对偏振单光子的基矢方向进行测量，同时也可以作为量子通信接收端的接收模块使用，测试系统的可移植性较强。

本发明装置如附图1所示：装置包括非偏振分光棱镜1、半波片2、一号偏振分光棱镜3、二号偏振分光棱镜4、一号探测器5、二号探测器6、三号探测器7、四号探测器8。所述的非偏振分光棱镜1为1∶1偏振不敏感分光镜；所述的半波片2的工作波段覆盖被检偏振光源的波长，口径为25mm，其方位角所处的位置使得反射光的检测基为非S、P基；所述的偏振分光棱镜3、4工作波段与半波片2一致；所述的探测器5、6、7、8采用Si探测器。装置工作时，被测偏振光经过非偏振分光棱镜1、半波片2及偏振分光棱镜3、4后分别进入到4路探测器上对被检偏振光各测量基分量进行能量的检测。

实时测量偏振光特性装置的具体测量步骤如下：

1、被检偏振光经过非偏振分光棱镜1后分成两路，其中透射光经半波片2、一号偏振分光棱镜3后进行偏振分光，分开的两束光被第一、二号探测器5、6探测，此时测量的为非S、P基的偏振分量，为了表述方便，在此取半波片的方位角为22.5°，此时第一、二号探测器5、6的测量值分别为被测偏振光的+45°及-45°分量值E₊、E_-；

2、被检偏振光经过非偏振分光棱镜1后分成两路，其反射光经过二号偏振分光棱镜4后也进行了偏振分光，分开的S、P分量被第三、四号探测器7、8探测，第三、四号探测器7、8的测量值分别计为E_s、E_p；