[發明專利]基于鈉信標上行鏈路光場共軛預補償激光通信系統

有效

• 申請號: 201911170352.0
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110932786B
• 公開（公告）日: 2023-02-14
• 發明（設計）人: 黃建;堯聯群;王功長;李平
• 申請（專利權）人: 重慶工商大學;中國人民解放軍32037部隊
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/11;G02B27/28;G02B7/182;G02B7/198;G02B27/10
• 代理公司: 重慶為信知識產權代理事務所(普通合伙) 50216
• 代理人: 龍玉洪

本發明公開了一種基于鈉信標上行鏈路光場共軛預補償激光通信系統，包括通信激光器、擴束透鏡、第三分光鏡、通信發射望遠鏡、接收端和鈉信標發射系統，以及光場共軛預補償系統，其中光場共軛預補償系統包括偏振器、液晶顯示層、分析器、第二分光鏡、幅值控制器、面陣CCD、第一分光鏡、波前探測器、波前控制器和相位校正器。采用以上方案，以變形鏡加液晶空間光調制器為技術路線，針對大氣條件較差的站址、對通信質量要求較高的情況，利用鈉信標探測大氣湍流，對通信激光進行幅值和相位預補償，使接收端接收到的通信光斑接近衍射極限，有效降低系統誤碼率，提升通信質量，其成本低，可靠性高。

技術領域

本發明涉及通信設備領域，具體涉及一種基于鈉信標上行鏈路光場共軛預補償激光通信系統。

背景技術

隨著5G通信時代的到來，利用無線電波進行通信已經不能滿足現代科技對于高傳輸速率、高通信帶寬的要求。與無線電波通信相比，利用激光進行通信，傳輸速率將從Kbps量級上升至Gbps量級，通信帶寬將達到10Gbps。同時激光通信體積更小，質量更輕，抗電磁干擾能力更強，從而成為了下一代深空通信的主要方式。

由于地球上空大氣湍流的存在，地空通信面臨的一個嚴峻的問題就是大氣湍流對通信質量的降低，主要表現在兩方面：一方面湍流對通信激光波前相位產生畸變，從而造成光斑模糊擴展、光束漂移等效應；另一方面由于相位起伏和不均勻衍射體的衍射作用，對通信激光波前幅值產生畸變，從而造成閃爍效應，同時，閃爍效應將最大程度地影響通信質量。以上效應將造成通信系統信噪比降低，誤碼率增加。

特別是針對激光通信上行鏈路，由于湍流靠近通信激光發射端，閃爍造成的影響將更嚴重。而克服以上問題的有力手段就是自適應光學，通常自適應光學系統放在通信接收終端，對相位起伏補償效果較好。但是針對湍流較強的大氣環境，同時對通信質量要求較高時，則需要對幅值和相位起伏均進行補償，而將自適應光學系統放置于接收終端，只能對相位起伏進行補償，而不能進行幅值起伏補償。故在發射端放置自適應光學，對出射通信激光進行相位和幅值預補償，從而在接收端獲得近衍射極限的高斯分布的光斑，成為了提升通信質量的有力手段。

傳統的用于激光通信的自適應光學系統一方面利用通信激光來進行波前畸變的探測，這將降低用于通信部分激光的能量，將造成接收端光斑信噪比降低和誤碼率增加，改善這一問題的有力手段就是利用鈉信標進行波前探測。另一方面，通常將自適應光學放置于接收端，進行相位校正；或者，對上行鏈路校正的自適應光學系統通常只進行相位校正而忽略了閃爍效應的影響，從而造成信噪比降低，增加了系統的誤碼率。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于鈉信標上行鏈路光場共軛預補償激光通信系統，對出射通信激光進行相應的幅值和相位預補償，從而使通信接收端獲得近衍射極限的優質穩定艾里斑，提升信噪比，減小誤碼率。

其技術方案如下：

一種基于鈉信標上行鏈路光場共軛預補償激光通信系統，其關鍵在于：包括通信激光器、擴束透鏡、第三分光鏡、通信發射望遠鏡、接收端和鈉信標發射系統，其關鍵在于：還包括光場共軛預補償系統，所述的光場共軛預補償系統包括偏振器、液晶顯示層、分析器、第二分光鏡、幅值控制器、面陣CCD、第一分光鏡、波前探測器、波前控制器和相位校正器；

所述發射望遠鏡能夠接收鈉信標后向共振散射回光，鈉信標回光依次經第三分光鏡透射，相位校正器和第二分光鏡的反射后，一部分鈉信標回光經第一分光鏡透射，進入所述波前探測器探測湍流產生的相位畸變，波前控制器根據波前探測器探測得到的信息控制相位校正器產生相應變形，另一部分鈉信標回光經第一分光鏡反射，進入面陣CCD進行幅值起伏探測，所述幅值控制器根據面陣CCD探測得到的信息，控制液晶顯示層改變振幅透射率；

所述通信激光器發出的通信激光經擴束透鏡擴束后，依次經偏振器、液晶顯示層和分析器產生所需的幅值分布，并透過所述第二分光鏡后到達相位校正器，經相位校正器產生相應的波前畸變后，透過第三分光鏡和通信發射望遠鏡，到達接收端。