[發明專利]跨介質高速激光通信儀

在審

• 申請號: 201911190720.8
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN111092662A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 王天鶴;吳環寶;韋曉瑩;賈曉東
• 申請（專利權）人: 天津津航技術物理研究所
• 主分類號: H04B10/40
• 分類號: H04B10/40;H04B10/50;H04B10/60;H04B10/25;H04B13/02
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 周恒

本發明屬于激光通信技術領域，具體涉及一種跨介質高速激光通信儀，其以系留光纖浮標平臺為中繼實現自由空間激光向上通信的飛行器潛艇雙向通信方案，該通信儀以飛行器對潛艇下行藍綠激光通信、以系留光纖浮標平臺為中繼實現跨介質向上通信的飛行器潛艇雙向通信方案。與現有方案比較，本發明在上行鏈路通信中采用1550nm激光作為上行鏈路信號光，可以實現大視場高帶寬高速率跨介質上行鏈路通信。

技術領域

本發明屬于激光通信技術領域，具體涉及一種跨介質高速激光通信儀，其以系留光纖浮標平臺為中繼實現自由空間激光向上通信的飛行器潛艇雙向通信方案。

背景技術

大海在為潛艇提供隱蔽性的同時，也給潛艇的水下通信帶來了巨大的挑戰，因為海水屏蔽了絕大部分的電磁波，人們日常生活中廣泛使用的無線電通信系統在海水下幾乎都無法使用。尋找新型通信方式，實現實時、高速、安全保密、雙向的通信能力，是充分發揮潛艇作戰效能的重要前提。

當潛艇在水下時，當前應用的對潛水下通信方式主要依賴可穿透海水的長波電臺(包括甚低頻VLF和極低頻ELF等頻段)、水聲通信等方式；而潛艇如要對外界通信則需要上浮至潛望鏡深度或是釋放水面浮標才能進行，這時一般采用高頻等無線電作為載波。長波電臺已成為各國對潛水下通信的主要手段，但其傳輸容量較低，雙向通信難度高；水聲通信傳輸容量稍大，但安全性能較低，且難以對岸對空通信；對于上浮至潛望鏡深度的通信方式而言，上浮會導致潛艇暴露自身目標可能性增大；以無線電作為載波的浮標通信方式近年來發展迅速，但無線電被干擾定位的隱患仍無法得到根本性地根除。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：如何實現一種跨介質高速雙向激光通信儀。

(二)技術方案

為解決現有技術問題，本發明提供一種跨介質高速激光通信儀，所述激光通信儀為一種飛行器與潛艇之間的雙向激光通信系統，其包括：下行鏈路和上行鏈路；

所述下行鏈路用于飛行器向潛艇傳輸控制命令，下行鏈路利用藍綠激光直接對潛艇通信；所述上行鏈路用于潛艇的緊急報告、求救和必要應答命令，上行鏈路以系留光纖浮標平臺為中繼，利用特定波長的激光作為光源，實現大功率高速率高帶寬上行傳輸。

其中，所述上行鏈路所利用的特定波長的激光，為1550nm激光。

其中，所述下行鏈路中包括：潛艇位置預判模塊、姿態測量模塊、脈沖光束發射模塊、光端機、多元探測器、濾光模塊；其中，所述潛艇位置預判模塊、姿態測量模塊、脈沖光束發射模塊設置在飛行器上；所述光端機、多元探測器、濾光模塊設置于潛艇上。

其中，所述潛艇位置預判模塊用于在預判按預案在水下隱蔽航行的潛艇的大概位置；

所述姿態測量模塊用于通過姿態測量，解算光束指向；

所述光端機用于根據光束指向發射脈沖光束，照射到海洋表面某一區域，并在駐留時間內發送信息，然后進行預定模式掃描，直到覆蓋整個海洋表面區域。

其中，所述駐留時間由通信容量和通信速率決定。

其中，所述脈沖光束為藍綠激光。

其中，所述藍綠激光的激光束通過自由空間、大氣、云層的擴束、功率衰減和脈沖展寬后作用到海面，連同天空背景光經過海面和不同深度與質量的海水衰減后，

所述光端機用于接收脈沖光束；

所述多元探測器用于分集接收，提高靈敏度；

所述濾光模塊用于對海底熒光和殘余天空背景光進行抑制，進而提高接收單元的信噪比。

其中，所述上行鏈路包括：激光發射器、光纖放大器、光電調制器、光纖釋放機構、光纖收回機構、浮漂平臺、發射天線；