[實用新型]水下抗湍流高速光孤子通信系統

有效

• 申請號: 201820697903.3
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN208539908U
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 張鵬;王陽;王大帥;李曉燕;陳純毅;尚吉揚;劉闖;王天樞;張立中;佟首峰;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;H04B10/516;H04B10/54;H04B10/291;H04B10/25;H04B10/60;H04B13/02
• 代理公司: 北京中理通專利代理事務所(普通合伙) 11633
• 代理人: 劉慧宇

水下抗湍流高速光孤子通信系統，屬于無線通信技術領域，為解決現有的水下激光通信系統存在的通信距離短、抗海洋湍流效應差、難以達到長距離高速率通信的問題，該系統為數據源通過電纜連接孤子激光器，孤子激光器輸出端與光纖放大器一、ASE濾波器、光纖放大器二依次為光纖連接，光纖放大器二的輸出端光纖端面位于準直透鏡的焦點處，LBO倍頻晶體與準直透鏡、光學發射天線同軸準直放置；光學接收天線與光學發射天線同軸對準，海水池位于光學發射天線和光學接收天線之間；會聚透鏡與光學接收天線同軸準直放置，光電探測器位于會聚透鏡焦點處；光電探測器、濾波器和解調器依次電纜連接；該系統在海水信道高速長距離通信領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本實用新型屬于無線通信技術領域，具體涉及基于光孤子抗干擾特性的水下高速遠距離無線通信系統。

背景技術

水下無線通信(UWOC)是指通過使用無線載波即無線電波，聲波和光波在無導向的水環境中傳輸數據,與無線電通信和水聲通信相比，UWOC具有更高的傳輸帶寬，從而提供更高的數據速率。由于這種高速傳輸優勢，UWOC近年來引起了相當的關注，波長在400nm到580nm之間的光波在海水中衰減比較小，稱為“藍綠窗口”，目前UWOC系統中大多采用藍綠激光器直接調制，信號多使用矩形和高斯形脈沖，大量實驗顯示此類系統滿足不了長距離的通信要求，現有水下激光通信速率滿足Gbps量級時，通信距離在幾十米范圍。。為此在保持高速通信的同時追求更遠的通信距離是不可避免的趨勢。

文獻：Liu,Xiaoyan,et al.34.5m Underwater optical wirelesscommunication with 2.70Gbps data rate based on a green laser with NRZ-OOKmodulation.Solid State Lighting:International Forum on Wide BandgapSemiconductors China(SSLChina:IFWS),2017 14th China International Forumon.IEEE,2017.，其結構如圖1所示，具體結構為網絡分析儀1產生時鐘信號驅動脈沖產生器2得到偽隨機序列注入偏置器3，而偏置器3通過直流源4調節直流偏置。偽隨機序列經過偏執器控制520nm激光器5產生調制后的光信號。光信號經過發射透鏡組6準直發射后，再經過水池并通過接收透鏡組8接收匯聚到APD光電探測器9的靶面上。通過光電轉換后得到電信號與脈沖產生器2產生的時鐘信號一起注入誤碼儀10和信號示波器11進行誤碼率和波形的測量。該系統利用520nm激光器直接調制的方法，并采用NRZ-OOK調制，實現了高速率遠距離激光通信。不過該裝置的速率受到直接調制方式的限制，通信速率再提高比較困難。所用的調制格式在海洋湍流中容易出現變形，存在數據傳輸距離近等問題，無法適應高速率遠距離通信等領域的發展。

實用新型內容

本實用新型為解決現有的水下激光通信系統存在的通信距離短、抗海洋湍流效應差、難以達到長距離高速率通信的問題，提出了一種基于1064nm孤子激光器的水下抗湍流高速光孤子通信系統

本實用新型技術方案如下：

水下抗湍流高速光孤子通信系統，其特征是，其包括數據源、孤子激光器、光纖放大器一、ASE濾波器、光纖放大器二、準直透鏡、LBO倍頻晶體、光學發射天線、海水池、光學接收天線、會聚透鏡、光電探測器、濾波器和解調器；

數據源通過電纜連接孤子激光器，孤子激光器輸出端與光纖放大器一、ASE濾波器、光纖放大器二依次為光纖連接，光纖放大器二的輸出端光纖端面位于準直透鏡的焦點處，LBO倍頻晶體與準直透鏡、光學發射天線同軸準直放置；光學接收天線與光學發射天線同軸對準，海水池位于光學發射天線和光學接收天線之間；會聚透鏡與光學接收天線同軸準直放置，光電探測器位于會聚透鏡焦點處；光電探測器、濾波器和解調器依次電纜連接。