[發(fā)明專(zhuān)利]可動(dòng)態(tài)連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發(fā)射裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410160325.6
• 申請(qǐng)日: 2014-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103944641B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王天樞;孫鴻偉;韓建;張鵬;賈青松;張立中;姜會(huì)林
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)春理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/50
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/50
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專(zhuān)利商標(biāo)代理事務(wù)所22210
• 代理人: 南小平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可動(dòng)態(tài)連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發(fā)射裝置，其應(yīng)用于深空、星際等超遠(yuǎn)距離空間通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)

空間探測(cè)產(chǎn)生的大量科學(xué)數(shù)據(jù)需要依靠大容量、超遠(yuǎn)距離的空間信息傳輸技術(shù)。深空通信的最大特點(diǎn)是遠(yuǎn)距離無(wú)中繼傳輸，航天器發(fā)射功率有限，而射頻傳播損耗與距離平方成正比，射頻信號(hào)也限制了通信的傳輸帶寬。因此，如何彌補(bǔ)巨大損耗實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離寬帶通信是深空通信面臨的最大難題。在深空通信領(lǐng)域，激光通信可以克服傳輸距離遠(yuǎn)、帶寬窄等缺點(diǎn)。

目前激光通信系統(tǒng)采用單獨(dú)的高精度跟瞄裝置，而1.55μm半導(dǎo)體激光種子源經(jīng)摻鉺光纖放大器后的主振蕩功率放大發(fā)射系統(tǒng)，受放大器飽和輸出限制使最大功率僅為5W左右，從而限制了超遠(yuǎn)距離的深空傳輸。光纖激光器具有效率高、光束質(zhì)量好、輸出功率高等優(yōu)點(diǎn)，而光纖激光器激光在很細(xì)的纖芯中產(chǎn)生，不能承受大平均功率，單芯功率低。

多路光相干束合成是很好的解決辦法，理論上相干合成光束遠(yuǎn)場(chǎng)中心的強(qiáng)度是非相干合成光束的n倍（n為合成光束的路數(shù)）。光纖激光相控陣技術(shù)就是目前新興的光纖激光相干合成技術(shù)，不僅可實(shí)現(xiàn)高發(fā)射功率，還能對(duì)發(fā)射光束掃描，可用于激光通信動(dòng)態(tài)連接。因此，光纖激光相控陣技術(shù)應(yīng)用于深空高速信息遠(yuǎn)距離傳輸，對(duì)研究深空及星際高速激光通信技術(shù)具有重要科學(xué)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了實(shí)現(xiàn)高速激光大功率發(fā)射和超遠(yuǎn)距離傳輸，提出一種可動(dòng)態(tài)連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發(fā)射裝置。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

可動(dòng)態(tài)連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發(fā)射裝置，其特征是，種子源經(jīng)耦合器分光，其中一束光作為參考光，輸入到相位控制器中，另一束光進(jìn)行高速信息調(diào)制，射頻信號(hào)發(fā)生器與所述另一束光進(jìn)入強(qiáng)度調(diào)制器得到高速調(diào)制信號(hào)，高速調(diào)制信號(hào)經(jīng)耦合器平均分光后分別進(jìn)入第一相位控制器、第二相位控制器、第三相位控制器和第四相位控制器進(jìn)行相位控制得到四路高速調(diào)制光，所述四路高速調(diào)制光分別進(jìn)入第一光纖放大器、第二光纖放大器、第三光纖放大器和第四光纖放大器進(jìn)行高功率放大，再經(jīng)過(guò)合束器相干合束；分光器將一小部分合束激光輸出至相位控制器中，該合束激光與參考光相位比較，再通過(guò)相位控制器處理發(fā)出相位控制信號(hào)，四個(gè)相位調(diào)制器接收到相位控制信號(hào)后控制每路光的相位，保證相干合束和發(fā)射角掃描。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過(guò)動(dòng)態(tài)連接，可以實(shí)現(xiàn)空間載波光源的動(dòng)態(tài)輸出；其通過(guò)多次合束放大，可以實(shí)現(xiàn)大功率輸出；其實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離通信，可以應(yīng)用于超遠(yuǎn)距離深空高速信息傳輸。

本發(fā)明為光纖激光相控陣高速信息傳輸結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，操作方便，可以實(shí)現(xiàn)光束大角度偏轉(zhuǎn)，承受大功率光束，響應(yīng)速度低，不具有回掃現(xiàn)象，適合于深空激光通信和科學(xué)研究之用。

附圖說(shuō)明

圖1：本發(fā)明可動(dòng)態(tài)連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發(fā)射裝置；其中，實(shí)線表示光信號(hào)，虛線表示電信號(hào)。

圖2：本發(fā)明可動(dòng)態(tài)連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發(fā)射裝置在4萬(wàn)到35萬(wàn)公里的深空激光通信鏈路仿真圖。

圖3：本發(fā)明相位差時(shí)，遠(yuǎn)場(chǎng)光束主瓣向左偏傳，其中a為強(qiáng)度效果圖，b為強(qiáng)度分布圖。

圖4：本發(fā)明相位差遠(yuǎn)場(chǎng)光束主瓣在遠(yuǎn)場(chǎng)中心位置，其中a為強(qiáng)度效果圖，b為強(qiáng)度分布圖。

圖5：本發(fā)明相位差遠(yuǎn)場(chǎng)光束主瓣向右偏轉(zhuǎn)，其中a為強(qiáng)度效果圖，b為強(qiáng)度分布圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。