[發明專利]一種基于光纖環形器的雙工激光通信系統及使用方法

有效

• 申請號: 202010966326.5
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112242870B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 竇永昊;吳金才;張亮;賈建軍;何志平;舒嶸
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種基于光纖環形器的雙工激光通信系統及使用方法，該激光通信系統由主望遠鏡、粗跟蹤模塊、信標光激光器、跟蹤反射鏡、信標光與通信光分色片、精跟蹤模塊、激光準直模塊、光纖環形器、通信光激光器和探測器組成。粗跟蹤模塊負責調整望遠鏡系統的方位，精跟蹤模塊控制跟蹤反射鏡實現跟蹤，保證雙端激光通信系統對準，實現雙向雙工的激光通信功能。該激光通信系統基于光纖環形器單向傳輸特點，在同一根光纖進行光的發射和接收雙向傳輸，實現激光收發的雙向通信的功能，同時保證光通信中發射和接收同軸條件，達到遠距離高精度的通信。該系統適用于收發端方位相對固定的光通信領域，如地面固定點的雙工激光通信。

技術領域

本發明涉及實現激光通信的系統，具體涉及一種基于光纖環形器的雙工激光通信系統。它適用于激光通信系統領域，特別適用于收發端方位相對固定的相干激光通信領域，如地面固定點的雙工相干激光通信。

背景技術

光用來通信的作用由來已久，古時便有我國軍事上使用烽火臺傳遞信息。到了現代，由于光學理念的發展，陸續出現了光纖和激光器等器件。使得光通信的應用和成效前所未有的發展壯大。其中激光通信是一種利用激光傳輸信息的通信方式。基于激光的高亮度、方向性強、單色性好、相干性強等特征，按傳輸媒質的不同分為大氣激光通信和光纖通信。大氣激光通信是利用大氣作為傳輸媒介的激光通信。激光通信應用在量子通信領域，利用光子的偏振態代替經典二進制碼(bit)承載編碼不同的信息，結合量子糾纏效應能夠實現量子密鑰的分發，達到量子保密通信的目的，如我國之前成功研制發射的墨子號量子通信衛星。所以，激光通信領域寬廣，需要研究人員不斷研發改進，得到的研究成果也有很寬廣的應用領域。

為了保證遠距離光通信的實現，試驗對激光的發射和接收光軸同軸度要求逐漸提高。為了實現激光的收發同軸，本發明使用了光纖環形器。光纖環形器能夠實現激光的固定方向的環向傳輸，通常使用三端口的環形器。基于晶體的雙折射效應和鐵氧體旋磁材料磁致旋光的特性,它能夠實現單向傳輸的效果。由于接收激光和發射激光都經過光纖環形器，所以利用其單向傳輸的特性能夠實現激光的收發同軸。環形器它具有體積小、頻帶寬、插損小等特點，因而應用十分廣泛，可用于光纖光柵的DWDM模塊及色散補償模塊，單纖雙向傳輸系統，光時域反射計，光放大器，光纖傳感和光纖測試系統，通道均衡器，波長阻塞器，及波長選擇開關等等光通信子系統。

本發明提出了一種基于光纖環形器的雙工激光通信系統及使用方法，該發明基于光纖環形器單向傳輸原理，利用它能夠在同一根光纖進行光的發射和接收雙向傳輸的特性，實現光通信中要求光的發射和接收同軸條件，達到遠距離高精度的通信。該激光通信系統在實際的光通信試驗中，可以滿足激光高精度收發同軸度的要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于光纖環形器的雙工激光通信系統及使用方法，主要為了滿足在實際的光通信試驗中激光高精度收發同軸度的要求。

本發明的方法如附圖1所示，它包括主望遠鏡1、粗跟蹤模塊2、信標光激光器3、跟蹤反射鏡4、信標光與通信光分色片5、精跟蹤模塊6、激光準直模塊7、光纖環形器8、通信光激光器9和探測器10組成。

其特征在于：所述的信標光激光器3發射激光覆蓋對方通信終端，對方通信終端捕獲并跟蹤我方信標光，發射信標光和通信光覆蓋我方激光通信終端，所述的粗跟蹤模塊2根據接收到的信標光來控制調整主望遠鏡1的方位，對方的信標光及通信光經過跟蹤反射鏡4、信標光與通信光分色片5后進入后光路，信標光進入精跟蹤模塊6、通信光進入激光準直模塊7，精跟蹤模塊6再通過信標光的光斑位置控制跟蹤反射鏡4，將通信光激光器9經過光纖環形器8、激光準直模塊7準直的激光準確的發射至對方，通信終端雙方利用激光準直模塊7及光纖環形器8互相接收對方的通信光，被探測器10接收，實現雙向的激光通信功能。