[發明專利]一種非直視自由空間光通信的對準裝置及其對準方法

在審

• 申請號: 202011002171.X
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112235045A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 柯熙政;楊尚君
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H04B10/11
• 分類號: H04B10/11;H04B17/11
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王丹

本發明公開了一種非直視自由空間光通信的對準裝置及其對準方法，包括發射端和接收端，發射端包括依次連接的激光器、強度調制器、光纖放大器、發射天線、信號源、二維瞄準平臺、第一計算機、第一通信模塊。通過接收光束傳感器對位置偏移量進行反饋，電機控制器對二維反射鏡進行對應位置調整，位于透射式一路的第二聚焦透鏡在焦平面上的光斑經調整即可完全照射到光電探測器表面；光電探測器對已調制的光信號進行檢測，通過示波器直接觀測得到實際的輸出波形，從而完成非直視空間的激光通信；解決了傳統激光通信點對點通信鏈路建立困難的問題。

技術領域

本發明屬于通信方法技術領域，涉及一種非直視自由空間光通信的對準裝置，還涉及上述對準裝置的對準方法。

背景技術

自由空間光通信，是一種以激光作為信息載體，可實現對數據、語音和視頻等大數據量業務進行高速、實時傳輸的通信方式。它結合了光纖通信和其他無線通信方式的特點，具有頻譜寬、通信容量大、潛在通信速率高、抗干擾性高、保密性好、無線尺寸小、重量輕、結構簡單等優點。然而，對于自由空間光通信，建立通信的前提條件為通信兩端在無遮擋的情況下實現光束的完全對準。而在城市內樓宇之間尋找遠距離無遮擋的可直視鏈路并非容易，同時對于遠距離的通信，光束的對準通常需花費大量的時間才能夠建立起鏈路，并且由于光束漂移、光強閃爍、到達角起伏等因素會直接影響空間激光通信的性能，嚴重時可能會使得通信中斷，所以，非直視自由空間的通信鏈路建立比較困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種非直視自由空間光通信的對準裝置，能實現非直視自由空間的激光通信。

本發明所采用的技術方案是，一種非直視自由空間光通信的對準裝置，包括發射端和接收端，發射端包括依次連接的激光器、強度調制器、光纖放大器、發射天線，強度調制器還連接有信號源，發射天線底部設置有用于光束瞄準的二維瞄準平臺，二維瞄準平臺依次連接有第一計算機、第一通信模塊；

接收端包括依次連接的光束傳感器、第二計算機、第二通信模塊，第二通信模塊與第一通信模塊連接；還包括有依次連接的二維反射鏡、接收天線、分光系統，分光系統與光束傳感器連接，二維反射鏡連接有用于控制其轉動的電機控制器，電機控制器與第二計算機連接；分光系統還連接有光電探測器、示波器。

本發明的特點還在于：

分光系統包括分光鏡，分光鏡分別連接有第一聚焦透鏡、第二聚焦透鏡，第一聚焦透鏡與光束傳感器連接，第二聚焦透鏡與光電探測器。

光束傳感器為紅外相機。

本發明的另一目的是提供一種非直視自由空間光通信的對準方法。

本發明所采用的另一技術方案是，一種非直視自由空間光通信的對準方法，采用上述的非直視自由空間光通信對準的裝置，包括以下步驟：

步驟1、信號源發出的信源信息以方波電信號的形式加載到強度調制器，對激光器發出的激光信號進行強度外調制，得到調制信號；

步驟2、調制信號通過光纖放大器放大后，通過發射天線進行發射；

步驟3、光束傳感器捕獲發射天線發射的光束，并提取光斑反饋給第二計算機，第二計算機對光斑進行處理，同時通過第一計算機對二維瞄準平臺進行調整，直至光斑達到最亮，完成光束的粗對準；

步驟4、發射天線發射粗對準后的光束依次經過二維反射鏡、接收天線、分光系統后，在光束傳感器上進行成像；

步驟5、光束傳感器對成像信息進行質心的提取，并通過第二計算機處理后反饋至電機控制器，電機控制器對二維反射鏡進行調整，實現光束的精對準；

步驟6、光束的精對準完成后，發射天線發射的光束依次經過二維反射鏡、接收天線、分光系統、光電探測器后，通過示波器輸出信號波形，完成通信。

步驟3的具體步驟如下：