[發明專利]激光-X射線聯袂通信系統及方法

有效

• 申請號: 201710656904.3
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107241142B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 歐陽曉平;劉軍
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/90;H04B10/118
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 楊引雪

1.激光-X射線聯袂通信系統，其特征在于：包括沿信號傳輸方向依次設置的數字信號發射源、信號調制器、第一半導體激光器、轉換裝置、光電探測器和信號解調器；

數字信號發射源用于將輸入通信系統的模擬信號轉換為數字信號；

信號調制器用于將所述數字信號加載至第一半導體激光器上；

第一半導體激光器發射攜帶所述數字信號的激光信號至所述轉換裝置；

轉換裝置包括交替設置的N個用于將激光信號轉換為X射線的激光→X射線轉換模塊和N個用于將X射線轉換為激光信號的X射線→激光轉換模塊；首個激光→X射線轉換模塊的輸入端為所述轉換裝置的輸入端，最后一個X射線→激光轉換模塊的輸出端為所述轉換裝置的輸出端；N為大于等于1的自然數；

光電探測器用于識別轉換裝置輸出的激光信號并轉換為電信號；

信號解調器用于解調光電探測器輸出的電信號，解調后轉換成模擬信號輸出；

激光→X射線轉換模塊包括真空外殼、激光入射窗、激光出射窗、兩個反射鏡、光陰極、磁聚焦透鏡、陽極靶和一個X射線出射窗；

激光入射窗和激光出射窗相對設置在真空外殼的側面；兩個反射鏡設置在激光入射窗和激光出射窗之間，兩個反射鏡之間的空隙應保證反射電子不受阻擋；X射線出射窗設置在真空外殼的側面；

磁聚焦透鏡套裝在真空外殼上位于反射鏡和陽極靶之間，光陰極和陽極靶安裝在真空外殼內；光陰極和陽極靶均采用反射式；光陰極通過鍍電極加載＞100kV的負高壓；陽極靶的一端接地，采用液體循環冷卻方式冷卻；

激光信號穿過激光入射窗后通過其中一個反射鏡反射打在光陰極上，然后通過光陰極反射至另一個反射鏡后從激光出射窗出射；光陰極產生光電效應發射光電子，光電子經過磁聚焦透鏡進行聚焦后打在陽極靶上產生X射線，X射線通過X射線出射窗出射，出射的X射線攜帶有所述數字信號。

2.根據權利要求1所述的激光-X射線聯袂通信系統，其特征在于：激光入射窗上鍍有增透膜；X射線出射窗采用鈹窗或鈦窗；磁聚焦透鏡采用電磁線圈或磁鐵；陽極靶采用高原子序數材料；光陰極材料為Mg、Cu、CsTe或GaAs。

3.根據權利要求1至2任一所述的激光-X射線聯袂通信系統，其特征在于：X射線→激光轉換模塊包括電磁屏蔽腔室、設置在電磁屏蔽腔室上的X射線入射窗、激光出射窗和設置在電磁屏蔽腔室的第二半導體激光器以及為第二半導體激光器供電的直流電流源；X射線穿過X射線入射窗加載到第二半導體激光器中，通過激光腔內調制轉換為激光信號后從激光出射窗出射，出射的激光信號攜帶有所述數字信號；第二半導體激光器的激光波長為通訊波長時，所述光電探測器采用超快激光探測器或者電子倍增管。

4.根據權利要求1-2任一所述的激光-X射線聯袂通信系統，其特征在于：還包括設置在X射線→激光轉換模塊和激光→X射線轉換模塊之間的中繼激光放大器，中繼激光放大器用于對激光信號進行放大和補償。

5.激光-X射線聯袂通信方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)搭建如權利要求1至4任一所述的激光-X射線聯袂通信系統，根據實際通信環境配置轉換裝置中激光→X射線轉換模塊和X射線→激光轉換模塊：

在無法利用激光實現信號傳輸的通信鏈路、電磁屏蔽的密閉環境、真空環境或者短距離非真空環境中設置激光→X射線轉換模塊將激光信號轉換為X射線進行信號傳輸；

在無法利用X射線實現信號傳輸的通信鏈路、長距離非電磁屏蔽的密閉環境或者長距離非真空環境中，設置X射線→激光轉換模塊將X射線轉換為激光信號進行信號傳輸；

2)將待傳輸的模擬信號轉換為數字信號；

3)將所述數字信號加載至第一半導體激光器上，通過第一半導體激光器發出的激光信號進行傳輸；

4)第一半導體激光器發出的激光信號傳輸至轉換裝置進行激光-X射線轉換/相互轉換，最終由轉換裝置中最后一個X射線→激光轉換模塊輸出攜帶所述數字信號的激光信號；

5)識別和解調步驟4)最終輸出的激光信號，解調后將激光信號中攜帶的數字信號轉換成模擬信號輸出。

6.根據權利要求5所述的激光-X射線聯袂通信方法，其特征在于，上述步驟4)中激光-X射線轉換/相互轉換的過程中，若激光信號變弱，可利用中繼激光放大器對激光信號進行放大補償。