光频复数化方法如图6-1所示，信号光1分为2后分别与相位相差90°的本振光进行干涉，然后经平方和带通滤波后即可实现复数化。其中平方和带通滤波器由光电转化电路实现，本振光90°移相和与信号光干涉由光学2×4 90°光学桥接器实现。

图6-1　光学复数化原理框图

图6-2给出了2×4 90°光学桥接器及其测试装置的结构［1］，其中光学桥接器包括薄膜型偏振分光镜PBS，PBS（AB）和PBS（CD），1块λ／4波片，2块λ／2波片。信号光束以45°偏振入射到PBS，其垂直偏振分量通过PBS反射，再经λ／2波片转动偏振方向45°并且入射到PBS（AB），其平行偏振分量直接通过PBS，再经λ／2波片转动偏振方向45°入射到PBS（CD）。本振光束首先入射到λ／4波片，然后到PBS，其平行偏振分量直接通过PBS再经λ／2波片转动偏振方向45°入射到PBS（AB），其垂直偏振分量经PBS反射，再经λ／2波片转动偏振方向45°入射到PBS（CD）。应当注意，本振光的偏振方向和λ／4波片快慢轴取向可以有两种安排方式（见图6-2），第一种是本振光垂直偏振和λ／4波片45°取向，第二种是本振光45°偏振和λ／4波片0°取向。本振光平行偏振分量和信号垂直偏振分量经过偏振态45°旋转后入射到PBS（AB），其共同的平行偏振分量直接通过PBS（AB）形成A路偏振干涉输出，其共同的垂直偏振分量通过PBS（AB）反射出形成B路偏振干涉输出。本振垂直偏振分量和信号平行偏振分量经过偏振态45°旋转后入射到PBS（CD），其共同的平行偏振分量直接通过PBS（CD）形成C路偏振干涉输出，其共同的垂直偏振分量通过PBS（CD）反射出形成D路偏振干涉输出。A路光输出和B路光输出经过透镜聚焦后再通过光电平衡接收产生同相通道电子信号输出，C路光输出和D路光输出经过透镜聚焦后再通过光电平衡接收产生正交通道电信号输出。在上述两种本振光偏振态和λ／4波片取向的安排下均可以旋转λ／4波片在两个通道之间产生附加相位差进行相位补偿。事实上两个λ／2波片可以不用，但是这时PBS（AB）和PBS（CD）需要旋转45°。

图6-2　光学桥接器结构图

设入射的信号光和本振光为

式中，φ（t）为携带信息的相位调制信号，ψ为系统剩余相位。

不考虑偏振分光棱镜的插入损耗即令其透射系数和反射系数都为1，同时忽略旋转λ／4波片等因素造成的振幅变化，在理想条件下可以求得4路光学输出为

式中，分别表示经偏振分束棱镜PBS的垂直偏振分量的反射相位变化和平行偏振分量的透射相位变化，而分别表示本振光束经过λ／4波片在垂直偏振方向产生的相位变化和在平行偏振方向产生的相位变化。

假定K表示光电子转换因子，则A路和B路平衡接收所构成的同相通道（inphase）及C路和D路平衡接收所构成的正交通道（quadrature）的光电流输出分别为(www.daowen.com)

不考虑λ／4波片的相位误差，=π／2，θ为λ／4波片c轴旋转角度，第一种λ／4波片取向时，同向通道和正交相通道之间的相位差为

第二种λ／4波片取向时，同向通道和正交相通道之间的相位差为

通过式（6-4a）和式（6-4b）可以看出，改变θ值可使得。

当I／Q两支路相位差偏离90°时，将导致不希望的镜像频率，对小相位误差，镜像频率的幅值与相位误差成正比。

如图6-2所示，测试系统由啁啾激光光源、50／50分路器、光纤延时环路和准直透镜组成，因此信号光束和本振光束都是光频线性调制的啁啾信号，但存在相对时间延时。光电探测器探测信号和本振光束的干涉，并以解斜解调制方式产生一个差频的电子信号。令激光波长为λ，啁啾波长带宽为Δλ，啁啾脉冲时间为T，当Δλ远小于λ时，则解斜所得的差频频率为

桥接器输出光在经过电流-电压转换后，输出电压信号为

将这两个正交信号输出经ADC采集后通过椭圆拟合算法处理即可解出ΔIQ。若ΔIQ≠0，可以通过调节λ／4波片的θ角实现ΔIQ=0。