[發(fā)明專利]一種高速的單光源雙向自由空間激光通信系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611024044.3
• 申請(qǐng)日: 2016-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN106656325B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高士明;王曉燕;馮湘蓮;王天樞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/11
• 分類號(hào): H04B10/11;H04B10/50;H04B10/40
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種高速的單光源雙向自由空間激光通信系統(tǒng)。基站下行信號(hào)經(jīng)電光調(diào)制器調(diào)制產(chǎn)生，經(jīng)第一空間?光纖耦合裝置耦合入射到自由空間，后由第一光學(xué)天線正向射出，終端的第二光學(xué)天線接收到基站信號(hào)后，經(jīng)第二空間?光纖耦合裝置耦合入射到光耦合器中，一部分光信號(hào)由終端的第二接收模塊探測(cè)接收，得到下行信號(hào)數(shù)據(jù)；另一部分光信號(hào)入射到反射式半導(dǎo)體光放大器中，經(jīng)反射式半導(dǎo)體光放大器擦除再調(diào)制、放大并反射回光耦合器，再經(jīng)原路由第二光學(xué)天線逆向回射到基站，回射的光信號(hào)被基站的第一接收模塊探測(cè)接收，得到上行信號(hào)數(shù)據(jù)。本發(fā)明能極大地提高了雙向自由空間激光通信系統(tǒng)的傳輸速率，降低了通信設(shè)備的復(fù)雜度，對(duì)下一代高速長(zhǎng)距離的雙向自由空間激光通信技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自由空間激光通信技術(shù)，尤其是涉及了一種高速的單光源雙向自由空間激光通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)

自由空間激光通信系統(tǒng)是指以激光光波作為載體，大氣作為介質(zhì)傳輸語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等信息的光通信系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的微波空間通信相比，自由空間激光通信結(jié)合了光纖通信與微波通信的優(yōu)點(diǎn)，既利用激光作為載波保證大通信容量、高速率傳輸，又采用空間的通信方式，自由靈活，在移動(dòng)目標(biāo)之間、固定目標(biāo)之間、移動(dòng)目標(biāo)和固定目標(biāo)之間以及一些不宜鋪設(shè)光纖的地域，如衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面、衛(wèi)星與飛機(jī)、海島、海陸以及江河兩岸之間的通信等等方面都有極大的應(yīng)用潛力；在民用方面，市場(chǎng)上海量數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i也急需解決。自由空間激光通信因其傳輸帶寬大、隱蔽性好不易被截獲、方向型好、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，是空間信息傳輸最有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)途徑。

傳統(tǒng)的無(wú)線光通信系統(tǒng)中基站和終端都需要裝載激光發(fā)射/接收和自動(dòng)跟蹤瞄準(zhǔn)捕獲裝置，在一定程度上增加了設(shè)備的體積和重量以及技術(shù)的復(fù)雜度。如果采用單一光源作為載波，將光源置于基站上，則可免去終端的激光發(fā)射器和自動(dòng)跟蹤瞄準(zhǔn)捕獲裝置，減輕終端設(shè)備的體積、重量和功耗，有效降低了空間激光通信系統(tǒng)的應(yīng)用限制。盡管已有一些方法可實(shí)現(xiàn)單光源下雙向信號(hào)的傳輸，但普遍傳輸速率較低，僅達(dá)兆比特/秒。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種高速的單光源雙向自由空間激光通信系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高速自由空間激光通信。

本發(fā)明采用電光調(diào)制器作為下行調(diào)制器件、反射式半導(dǎo)體光放大器作為上行調(diào)制器件，即可實(shí)現(xiàn)吉比特/秒信號(hào)的雙向傳輸。本發(fā)明在減小終端設(shè)備技術(shù)復(fù)雜度和功耗的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了單光源下雙向高速信號(hào)的空間傳輸，大大提高了雙向傳輸速率，滿足了現(xiàn)階段空間激光通信技術(shù)發(fā)展的需要。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括基站和終端：

基站包括激光器、第一偏振控制器、第一信號(hào)源、電光調(diào)制器、光環(huán)形器、第一空間-光纖耦合裝置、第一光學(xué)天線和第一接收模塊，激光器經(jīng)第一偏振控制器和電光調(diào)制器的光輸入端通過(guò)光纖連接，電光調(diào)制器電的輸入端與第一信號(hào)源通過(guò)電纜連接，電光調(diào)制器輸出端經(jīng)光環(huán)形器和第一空間-光纖耦合裝置通過(guò)光纖連接，光環(huán)形器和第一接收模塊通過(guò)光纖連接，第一空間-光纖耦合裝置和第一光學(xué)天線通過(guò)空間光耦合連接；

終端包括第二光學(xué)天線、第二空間-光纖耦合裝置、光耦合器、第二信號(hào)源、反射式半導(dǎo)體光放大器和第二接收模塊，第二光學(xué)天線和第二空間-光纖耦合裝置通過(guò)空間光耦合連接，光耦合器分別與第二空間-光纖耦合裝置、反射式半導(dǎo)體光放大器和第二接收模塊通過(guò)光纖連接，反射式半導(dǎo)體光放大器的電輸入端和第二信號(hào)源通過(guò)電纜連接。

所述基站的激光器發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)第一偏振控制器偏振調(diào)節(jié)后輸入到電光調(diào)制器中，電光調(diào)制器將第一信號(hào)源的數(shù)字信號(hào)加載調(diào)制到光信號(hào)，然后經(jīng)光環(huán)形器傳輸?shù)降谝豢臻g-光纖耦合裝置耦合成自由空間光后由第一光學(xué)天線并正向射出。

所述終端的第二光學(xué)天線接收到來(lái)自第一光學(xué)天線的光信號(hào)后，經(jīng)第二空間-光纖耦合裝置耦合入射到光耦合器中，光耦合器接收的一部分光信號(hào)由第二接收模塊探測(cè)接收，得到下行信號(hào)數(shù)據(jù)。