[發明專利]一種將空間激光通信信號光收發同頻率的光束進行高精度分離的方法

有效

• 申請號: 201710443937.X
• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107124228B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 黃永梅;王改霞;向思樺;姜洋;徐少雄;祝培軍;余佳威;丁科
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: H04B10/532
• 分類號: H04B10/532;H04B10/67
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種將空間激光通信信號光收發同頻率的光束進行高精度分離的方法，針對當前激光終端采用收發同頻段異頻點的方案中，首先需要解決的是收發光束偏振分離的問題，因為在工程實現上收發同頻方案的可行性取決于系統的偏振隔離度能否達到要求，所以本發明利用旋轉光學波片實現收發光束的偏振態互換，實現發射左旋光/右旋光，接收右旋光/左旋光，同時結合新型偏振分光鏡結構設計，實現高精度的光傳輸隔離度，使得發射功率達W(瓦)級，接收端靈敏度達到nw(納瓦)級，收發隔離度優于60db。

技術領域

本發明屬于空間激光通信領域，具體涉及一種將空間激光通信信號光收發同頻率的光束進行高精度分離的方法，在收發同頻率的激光通信中，用于發射通信光束，同時接收對面端機發射來的通信光束，減小由于系統內部和自身的干擾所形成的噪聲，通過系統設計實現將偏振態正交的光束進行高精度的分離。

背景技術

收發光束高效隔離是采用收發合一光學天線方案面臨的首要問題，目前能夠解決此問題的方案主要有兩種：光譜分光方案和偏振分光方案。前者針對發射和接收光束的頻率不同，利用分色鏡完成收發光束的符合或分離，雖然這種方案采用的技術較成熟，易實現，但是極大地限制了通信鏈路的靈活性。文獻《Fabry-Perot標準具同時用于光譜濾波和分光研究》(光電子激光，Vol(17),2006)中提出用Fabry-Perot標準具的干涉原理進行濾波的同時充當接收端的光譜分光器，分析了針對不同頻率的入射光進行濾波的原理。

另一個是偏振分光方案：發射和接收光束的頻率相同，偏振態正交，可利用偏振分光鏡完成收發光束分離或符合，采用偏振分光方案的激光終端通過改變光束的偏振態容易實現，大大提高了通信鏈路間的靈活性，但是該方案需要解決收發光束偏振隔離的問題.

在進行激光通信時，發射端在發射信號同時接收對方端機發射來的信號，在此過程中，E處接收到的信號由兩部分組成，其中一大部分是對方端機發射來的信號，另一小部分是在發射過程中由于設備以及光路器件自身反射返回系統的信號，此時該小部分的信號就相當于噪聲，在這種條件下，為了定量的表示在同發同收雙向通信中，接收端受自身系統影響的一個量，我們用隔離度來衡量，隔離度越大，說明受自身的影響越小，反之則越大，而本發明中的設計方法可以有效地提高系統的隔離度，使得在無對方端機的條件下E處接收到的信號光功率最小。

發明內容

針對激光通信終端采用收發同頻率的通信方案，其中最需要解決的收發光束偏振隔離的問題，本發明提出來一種將空間激光通信信號光收發同頻率的光束進行高精度分離的方法，該方法利用旋轉光學波片實現收發光束的偏振態互換，實現發射左旋光/右旋光，接收右旋光/左旋光，同時結合新型偏振分光鏡結構設計，實現高精度的光傳輸隔離度。

為了實現本發明的目的，本發明提供一種將空間激光通信信號光收發同頻率的光束進行高精度分離的方法，具體實施步驟如下：

步驟(1)：激光器發出的線偏振光經過保偏光纖與準直器相連，經過準直后的光再經過起偏器，出射光為S線偏振光。在A處放置功率計，配合調整準直頭和起偏器使A處功率計示數最大。

步驟(2)：線偏振光經過偏振分光鏡，鏡子表面通過離子束濺射高能沉積技術，提高膜系的結構的致密度，經過這樣膜系的設計使得它具有S偏振方向的光全部反射，P方向的光全部透射。

步驟(3)：經過反射的S線偏振光經過四分之一波片由線偏振光變為圓偏振光，并且在此過程中我們可以旋轉該波片的角度改變圓偏振光的旋向，經過反射鏡，天線發射出去。

步驟(4)：接收端的信號光以圓偏振光形式經過天線進入接收光路中，經過反射鏡1、2偏振態不變，再經過四分之一波片變為p偏振光，p光經過偏振分光鏡全部透射出去，再經過檢偏器消除雜光，經由分光鏡2進入探測器中，并測出E處的功率。

步驟(5)：計算系統隔離度K：K＝P_A-P_E(P_A和P_E的單位都是dbm)。