[發(fā)明專利]一種基于波分解復用技術的點對多點空間激光通信系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107809300B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 高士明;江荷馨;馮湘蓮;吳志航
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04J14/02
• 分類號: H04J14/02;H04B10/11;H04B10/25
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種基于波分解復用技術的點對多點空間激光通信系統(tǒng)。發(fā)射端的多波長載波信號，經(jīng)空間?光纖耦合裝置入射到自由空間，后由第一光學天線正向射出，光信號由第二光學天線接收后經(jīng)空間波分解復用器件將不同波長光信號分別聚焦，耦合進光纖陣列中的不同光纖中，再由第三光學天線組正向射出，通過大氣信道傳送至第四光學天線，由特定波長的接收模塊組分別探測接收，實現(xiàn)多路信號傳輸。本發(fā)明使空間激光通信系統(tǒng)的覆蓋范圍大幅擴大，解決了空間激光通信單點到多點同時傳輸信息的問題，對現(xiàn)代空間激光通信的組網(wǎng)技術具有重要意義。

技術領域

本發(fā)明涉及自由空間激光通信技術，尤其是涉及了一種基于波分解復用技術的點對多點空間激光通信系統(tǒng)。

背景技術

自由空間激光通信是指以激光作為載體，在大氣或真空中傳遞數(shù)據(jù)信息的光通信技術。作為一種新興的通信技術，自由空間激光通信結合了光纖通信與微波通信的優(yōu)點，具有高速、便捷、安全、組網(wǎng)靈活、不受傳統(tǒng)光纖缺點限制等獨特優(yōu)勢，是解決光纖通信中骨干網(wǎng)到用戶“最后一公里”傳輸瓶頸的有效途徑，同時在近地軌道衛(wèi)星之間的激光通信中也有重要的應用。

現(xiàn)階段，關于點對點間自由空間激光通信系統(tǒng)的研究已經(jīng)比較成熟，但是，為了實現(xiàn)更加便捷、功能更加強大的自由空間激光通信，組網(wǎng)技術的發(fā)展勢在必行。由于激光載波的頻率較高，方向性很強，在具有高速、高安全性等優(yōu)勢的同時，也給組網(wǎng)技術帶來了一定的困難。作為組網(wǎng)技術的基礎，首先要實現(xiàn)單點到多點的同時信息傳輸。目前，國內(nèi)外已提出了一些點對多點自由空間激光通信系統(tǒng)方案，如2005年Scott W.Sparrold課題組提出以不同角度發(fā)射光信號并在反射弧面上加大發(fā)射角度將光信號傳送至不同接收終端的組網(wǎng)方案、2016年姜會林課題組提出以新型旋轉(zhuǎn)拋物面面型的光學天線搭建一點對多點同時空間激光通信系統(tǒng)的方案等等，這些組網(wǎng)方法光能利用率較低，在一定程度上增大了對傳輸功率的要求，同時這些組網(wǎng)方法需要的光學天線設計復雜，增加了工藝上的難度和成本。因此，本發(fā)明提出基于空間波分解復用器件構建空間激光通信單點到多點的信息傳輸，為組網(wǎng)奠定基礎，該方案具有覆蓋范圍大，組網(wǎng)靈活，所有節(jié)點均為空間可移動節(jié)點，可以滿足空間激光通信各種場合的需要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于波分解復用技術的點對多點空間激光通信系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)單點到多點的同時自由空間激光傳輸。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

本發(fā)明包括發(fā)射端和接收端，發(fā)射端包括激光器和第一光學天線，激光器和第一光學天線通過空間光耦合連接；在發(fā)射端和接收端之間設置空間波分解復用系統(tǒng)，空間波分解復用系統(tǒng)包括第二光學天線、空間波分解復用組合和第三光學天線組，第二光學天線輸入端接收從第一光學天線發(fā)射出的空間光信號，第二光學天線輸出端經(jīng)空間波分解復用組合和第三光學天線組連接，第三光學天線組包括多個天線，發(fā)射出經(jīng)空間波分解復用組合處理后的空間光信號到接收端。

所述的接收端包括第四光學天線組和接收模塊組，第四光學天線組和接收模塊組通過光纖連接，第四光學天線組接收來自第三光學天線組的空間光信號。第四光學天線組包括多個天線，接收模塊組包括多個接收模塊。

所述接收端的第四光學天線組接收到來自第三光學天線組的光信號后，經(jīng)空間-光纖耦合裝置耦合分別入射到接收模塊組探測接收，得到信號數(shù)據(jù)。

所述的空間波分解復用系統(tǒng)中，所述的空間波分解復用組合包括第二空間-光纖耦合裝置、波分解復用器件和光纖陣列，第二光學天線經(jīng)第二空間-光纖耦合裝置通過空間光耦合連接到波分解復用器件的輸入端，波分解復用器件輸出端連接到光纖陣列的各輸入端，光纖陣列的各輸出端和第三光學天線組通過空間光耦合連接；所述波分解復用器件將接收到的不同波長光信號進行波長分路，分別聚焦耦合到光纖陣列的不同光纖中，光信號耦合成自由空間光后分別由第三光學天線組正向射出。