[发明专利]片上波前传感器、光芯片及通信设备

说明书

本发明属于光通信技术领域，公开了一种片上波前传感器、光芯片及通信设备。该片上波前传感器包括：天线阵列对接收到的空间光进行分隔，以获取多个子光斑；参考光源模块生成多个分束本征光；相移器阵列对分束本征光进行相移处理，以获得参考光；光检测模块根据参考光与子光斑进行相干平衡探测，以获取各子光斑对应的光电流。本发明通过天线阵列耦合入射波前，将每根天线接收到的光斑与经过分束后的本征光进行相干平衡探测，得到每个光斑的强度和相位信息，并转换为光电流信号。光电流信号经过解调后，可以动态测定入射波前，从而表征出波前畸变和强度分布。本发明灵敏度高，适用于光芯片，尺寸小，易装配，可以满足小型化和高集成度的需求。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种片上波前传感器、光芯片及通信设备。

背景技术

空间光通信系统是以水/大气等作为传输介质，湍流效应会引起传输介质折射率起伏，从而使光的振幅和相位产生随机变化，影响空间光束质量，特别是湍流引起的波前相位失配对相干光通信的性能影响尤为严重。因此，在空间光通讯系统中需要引入自适应校正技术，用以克服湍流对信号光产生的影响。

在自适应光学系统中，波前传感器是一个关键元件，目前采用的是哈特曼波前传感器。哈特曼波前传感器由微透镜阵列和电荷耦合器件(charge coupled device，CCD)相机构成。入射波前进入微透镜阵列后，在CCD相机上形成光斑分布，然后根据CCD相机探测到的每个光斑的强度和位置进行分析，从而动态测定入射波前，并表征出波前畸变。空间光通信系统，尤其是水下空间光通信系统的小型化和集成度需求较高，而现有的哈特曼波前传感器尺寸大，装配精度要求高，且无法与光芯片集成。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种片上波前传感器、光芯片及通信设备，旨在解决现有技术的波前传感器装配精度要求高集成度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种片上波前传感器，所述片上波前传感器包括：天线阵列、参考光源模块、相移器阵列及光检测模块；其中，所述天线阵列的输出端与所述光检测模块的一输入端连接，所述参考光源模块的输出端与所述相移器阵列的输入端连接，所述相移器阵列的输出端与所述光检测模块的另一输入端连接；

所述天线阵列，用于对接收到的空间光进行分隔，以获取多个子光斑，并将所述子光斑输出至所述光检测模块；

所述参考光源模块，用于生成多个分束本征光，并将所述分束本征光输出至所述相移器阵列；

所述相移器阵列，用于对所述分束本征光进行相移处理，以获得参考光，并将所述参考光输出至所述光检测模块；

所述光检测模块，用于根据所述参考光与所述子光斑进行相干平衡探测，以获取各子光斑对应的光电流。

可选地，所述参考光源模块包括一比N分束器及本征光源，所述本征光源的输出端与所述一比N分束器的输入端连接，所述一比N分束器的输出端与所述相移器阵列的输入端连接；所述一比N分束器由多个子分束器级联构成，所述相移器阵列中包括多个相移器，所述一比N分束器的输出端与相移器的输入端连接；

所述本征光源，用于发出本征光，并将所述本征光输出至所述一比N分束器；

所述一比N分束器，用于对所述本征光进行分束，以获得分束本征光，并将所述分束本征光输出至所述相移器阵列。

可选地，所述天线阵列中包括多个天线单元，天线单元的输出端与所述光检测模块的输入端连接，各天线单元到达所述光检测模块的光程相同。

可选地，所述光检测模块包括混频器阵列及多个平衡探测器；所述混频器阵列中包括多个混频器，所述混频器的一输入端与所述相移器的输出端连接，所述混频器的另一输入端与所述天线单元的输出端连接，所述混频器的输出端与平衡探测器的输入端连接；