[發明專利]可動態連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發射裝置

有效

• 申請號: 201410160325.6
• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN103944641B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 王天樞;孫鴻偉;韓建;張鵬;賈青松;張立中;姜會林
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所22210
• 代理人: 南小平

技術領域

本發明涉及一種可動態連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發射裝置，其應用于深空、星際等超遠距離空間通信領域。

背景技術

空間探測產生的大量科學數據需要依靠大容量、超遠距離的空間信息傳輸技術。深空通信的最大特點是遠距離無中繼傳輸，航天器發射功率有限，而射頻傳播損耗與距離平方成正比，射頻信號也限制了通信的傳輸帶寬。因此，如何彌補巨大損耗實現遠距離寬帶通信是深空通信面臨的最大難題。在深空通信領域，激光通信可以克服傳輸距離遠、帶寬窄等缺點。

目前激光通信系統采用單獨的高精度跟瞄裝置，而1.55μm半導體激光種子源經摻鉺光纖放大器后的主振蕩功率放大發射系統，受放大器飽和輸出限制使最大功率僅為5W左右，從而限制了超遠距離的深空傳輸。光纖激光器具有效率高、光束質量好、輸出功率高等優點，而光纖激光器激光在很細的纖芯中產生，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場中心的強度是非相干合成光束的n倍（n為合成光束的路數）。光纖激光相控陣技術就是目前新興的光纖激光相干合成技術，不僅可實現高發射功率，還能對發射光束掃描，可用于激光通信動態連接。因此，光纖激光相控陣技術應用于深空高速信息遠距離傳輸，對研究深空及星際高速激光通信技術具有重要科學意義。

發明內容

本發明的目的是為了實現高速激光大功率發射和超遠距離傳輸，提出一種可動態連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發射裝置。

本發明采用以下技術方案：

可動態連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發射裝置，其特征是，種子源經耦合器分光，其中一束光作為參考光，輸入到相位控制器中，另一束光進行高速信息調制，射頻信號發生器與所述另一束光進入強度調制器得到高速調制信號，高速調制信號經耦合器平均分光后分別進入第一相位控制器、第二相位控制器、第三相位控制器和第四相位控制器進行相位控制得到四路高速調制光，所述四路高速調制光分別進入第一光纖放大器、第二光纖放大器、第三光纖放大器和第四光纖放大器進行高功率放大，再經過合束器相干合束；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，再通過相位控制器處理發出相位控制信號，四個相位調制器接收到相位控制信號后控制每路光的相位，保證相干合束和發射角掃描。

本發明的有益效果是：

本發明通過動態連接，可以實現空間載波光源的動態輸出；其通過多次合束放大，可以實現大功率輸出；其實現了長距離通信，可以應用于超遠距離深空高速信息傳輸。

本發明為光纖激光相控陣高速信息傳輸結構，其結構簡單，成本低，操作方便，可以實現光束大角度偏轉，承受大功率光束，響應速度低，不具有回掃現象，適合于深空激光通信和科學研究之用。

附圖說明

圖1：本發明可動態連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發射裝置；其中，實線表示光信號，虛線表示電信號。

圖2：本發明可動態連接的高功率光纖激光相控陣高速信息發射裝置在4萬到35萬公里的深空激光通信鏈路仿真圖。

圖3：本發明相位差時，遠場光束主瓣向左偏傳，其中a為強度效果圖，b為強度分布圖。

圖4：本發明相位差遠場光束主瓣在遠場中心位置，其中a為強度效果圖，b為強度分布圖。

圖5：本發明相位差遠場光束主瓣向右偏轉，其中a為強度效果圖，b為強度分布圖。

具體實施方式

下面結合附圖對發明做進一步說明。