90°空间光混频器分光比优化：通信与锁相性能研究

本文主要探讨了90°空间光混频器中信号光分光比对相干零差接收机性能的关键影响。作者首先通过建模分析发现，当信号光的Q路分光比k小于0.5时，增加分光比可以提升通信性能和探测灵敏度，使得系统在信息传输过程中更加有效。然而，当k等于0.5时，由于信号分配均衡，锁相环路的响应速度达到最快，且锁频范围最大，表现出极佳的频率稳定性。进一步研究表明，当k超过0.5后，分光比并非无限增大就一直有益，而是存在一个最优值，这个值能使锁相残留相位误差达到最小，从而保证系统的高精度和低噪声。 为了实现分光比的优化，文中提出了一种基于旋转半波片的自适应调整系统。通过软件仿真，研究人员针对激光波长为1550纳米，带宽为5千赫兹，通信速率10吉比特每秒的典型条件，发现当Q路的分光比在0.1到0.6范围内变化时，能够显著改变系统的性能。例如，当k减小到0.1时，探测灵敏度提升了2.56分贝，这对于提高信号检测能力至关重要；当k等于0.5时，锁相支路可以实现的频差锁定范围扩大至133兆赫兹，有利于频率跟踪和稳定；而当k设置在0.6时，锁相残留相位误差最小，确保了系统的高精度锁定。 这篇研究不仅揭示了90°空间光混频器分光比选择的重要性，还提供了一种实用的自适应调整策略。这对于实际应用中的相干通信系统，如量子通信或光纤通信，具有重要的指导意义，有助于优化系统的性能，减少误差，提高通信质量。通过这项工作，我们可以更好地理解和控制混频器的工作特性，以满足不同应用场景下的需求。