[发明专利]一种基于指向镜的偏振保持光路系统

说明书

本发明涉及一种基于指向镜的偏振保持光路系统，其包括：折转镜、望远镜次镜、望远镜主镜、45°指向镜和光源；所述折转镜设置于望远镜主镜和望远镜次镜之间，折转镜的入射光路与出射光路相互垂直，且折转镜的出射光路与望远镜次镜的光轴平行；所述45°指向镜设置于远离折转镜的望远镜次镜的另一侧，且45°指向镜的入射光路与折转镜的入射光路相互垂直；由光源发出的入射偏振光经过折转镜反射后依次进入望远镜次镜和望远镜主镜，之后入射到45°指向镜，最后经45°指向镜反射后出射。本发明解决了指向镜无法单独进行保偏镀膜的问题，在带有指向镜的光学接收系统中实现了偏振保持，有助于量子通信的发展。

技术领域

本发明属于光学设计领域，特别涉及一种基于指向镜的偏振保持光路系统。

背景技术

在量子通信领域，光子的偏振态直接可以代替经典二进制码(bit)对信号进行编码，从而实现量子密钥的分发，达到量子保密通信的目的。在量子通信时，偏振光都要通过光学系统接收或发射，偏振光在通过光学元件后其偏振态都或多或少会发生变化，导致系统达不到预期通信的目的。自由空间量子通信是量子通信领域的发展方向。在自由空间量子通信系统中，需要在星间或者星地之间实现发射端与接收端光轴的相互对准，但由于卫星的自身振动和相对位置的不断变化，通信终端需要实时调整量子光方向，确保处于对准状态。45°指向镜扫描是实现方式之一，具有转动惯量小、负载轻、扫描方式灵活等特点。但是指向镜无法单独进行保偏镀膜，指向镜的引入会导致偏振的退化，影响最终的通信效果。

因此亟待提出一种光路设计方案，解决因引入指向镜而导致的偏振退化问题，提高量子通信的效果。

发明内容

本发明提出了一种基于指向镜的偏振保持光路系统，采用同一批次反射镜制成的指向镜和折转镜，通过改变望远镜中折转光路的偏转方向补偿指向镜造成的偏振态扰动。

为实现上述目的，本发明提供一种基于指向镜的偏振保持光路系统，其包含：折转镜、望远镜次镜、望远镜主镜、45°指向镜和光源；所述折转镜设置于望远镜主镜和望远镜次镜之间，折转镜的入射光路与出射光路相互垂直，且折转镜的出射光路与望远镜次镜的光轴平行；所述45°指向镜设置于远离折转镜的望远镜次镜的另一侧，且45°指向镜的入射光路与折转镜的入射光路相互垂直；由光源发出的入射偏振光经过折转镜反射后依次进入望远镜次镜和望远镜主镜，之后入射到45°指向镜，最后经45°指向镜反射后出射；其中，所述折转镜和45°指向镜由同一批次的反射镜切割而成，其对偏振光的偏振退化程度相同，造成的偏振退化在传输过程中相互抵消，用于保持偏振光偏振消光比。

优选地，所述望远镜主镜的光轴中心和望远镜次镜的光轴中心在同一光轴上，且所述望远镜主镜的焦点和望远镜次镜的焦点位置重合。

优选地，所述折转镜和45°指向镜的面形精度RMS优于1/40λ@632.8nm，其表示所述入射偏振光在波长λ为632.8nm时，面型精度RMS低于波长的四十分之一，且所述折转镜和45°指向镜对水平、竖直偏振光的反射率差异低于2％。

优选地，所述的望远镜主镜为凹面镜，所述望远镜次镜为凸面镜，且对水平、竖直偏振光的反射率差异低于2％。

优选地，所述光源射出的入射偏振光包括水平线偏振光、竖直线偏振光、45°线偏振光及-45°线偏振光。

综上所述，与现有技术相比，本发明提供的一种基于指向镜的偏振保持光路设计，具有如下有益效果：(1)本发明解决了指向镜无法单独进行保偏镀膜的问题，在带有指向镜的光学接收系统中实现了偏振保持。(2)本发明操作简单，对传统光学接收系统改动小，易于实现。

附图说明

图1为本发明的基于指向镜的偏振保持光路系统三维示意图；

图2为本发明的基于指向镜的偏振保持光路系统沿x轴方向示意图；

图3为本发明的基于指向镜的偏振保持光路系统沿y轴方向示意图