[發明專利]激光信號接收裝置及空間激光通信系統

有效

• 申請號: 202210879632.4
• 申請日: 2022-07-25
• 公開（公告）號: CN114978344B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 馬閻星;羅根;何姝玥;馬鵬飛;粟榮濤;吳堅;周樸;司磊;許曉軍;陳金寶
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04B10/67
• 分類號: H04B10/67;H04B10/11;G02B6/42
• 代理公司: 長沙國科天河知識產權代理有限公司 43225
• 代理人: 周達

本發明提出一種激光信號接收裝置及空間激光通信系統，包括激光信號收集單元、激光跟瞄機構、光纖端面泵浦合束、信號臂探測器或/和泵浦臂探測器、控制單元。根據信號臂探測器或/和泵浦臂探測器輸出的探測信號大小確定空間光束的聚焦光斑在光纖端面泵浦合束器其雙包層光纖端面上的位置，生成激光跟瞄機構的控制信號，使激光跟瞄機構對準遠處發來的空間光束，使空間光束的聚焦光斑靠近光纖端面泵浦合束器其雙包層光纖端面的纖芯，使空間光束盡可能多的聚焦耦合進入光纖端面泵浦合束器的單模信號纖中。本發明可使空間激光通信系統中的用于激光接收的單模光纖獲得更大的探測視場，提升激光接收設備的耦合效率，提高了通信系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及空間激光通信技術領域，尤其是涉及一種激光信號接收裝置及空間激光通信系統。

背景技術

自由空間激光通信在傳輸速率、信息容量和保密性等方面具有顯著優勢, 具有廣闊的應用前景，是當前通信技術領域的研究熱點。

在自由空間激光通信系統中，一條重要的技術途徑是采用單模光纖收集遙遠目標發來的空間光束，如圖1所示，來自遙遠目標的空間光束經聚焦透鏡聚焦耦合到單模光纖。因此，如何高效、高穩定的將空間光耦合進單模光纖至關重要。然而由于單模光纖芯徑非常小，單模光纖芯徑通常在10微米以下，導致整個探測系統的視場較小，機械振動、環境溫度、大氣湍流等因素的輕微擾動都會對光纖耦合效率產生嚴重影響，導致通信系統性能下降。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種激光信號接收裝置及空間激光通信系統，可在保證單模光纖耦合的情況下獲得更大的探測視場，有效提升通信系統的耦合效率和穩定性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一方面，本發明提供一種激光信號接收裝置，包括：

激光信號收集單元，用于收集遠處目標發來的空間光束；

激光跟瞄機構，用于空間光束的高精度對準；

光纖端面泵浦合束器，包括雙包層光纖、單模信號纖和多根泵浦纖，泵浦纖均勻分布在單模信號纖的外圍，單模信號纖纖芯與雙包層光纖的纖芯對準，泵浦纖與雙包層光纖的內包層對準；激光信號收集單元將收集的空間光束聚焦耦合進入光纖端面泵浦合束器的雙包層光纖中之后由其單模信號纖和泵浦纖分別輸出；

信號臂探測器或/和泵浦臂探測器，信號臂探測器連接在光纖端面泵浦合束器的單模信號纖上，泵浦臂探測器連接在光纖端面泵浦合束器的一根泵浦纖上；

控制單元，接收信號臂探測器或/和泵浦臂探測器輸出的探測信號，根據信號臂探測器或/和泵浦臂探測器輸出的探測信號大小確定空間光束的聚焦光斑在光纖端面泵浦合束器其雙包層光纖端面上的位置，進而生成激光跟瞄機構的控制信號，使激光跟瞄機構的指向對準空間光束，使空間光束的聚焦光斑靠近光纖端面泵浦合束器其雙包層光纖端面的纖芯直至空間光束的聚焦光斑中心與光纖端面泵浦合束器其雙包層光纖端面的纖芯中心重合，使空間光束盡可能多的通過激光信號收集單元聚焦耦合進入光纖端面泵浦合束器的雙包層光纖的纖芯中，進而進入光纖端面泵浦合束器的單模信號纖中。

所述空間光束聚焦光斑在光纖端面泵浦合束器其雙包層光纖端面上的位置不同，泵浦臂探測器輸出的探測信號大小不同。進一步地，作為優選實施方案，所述光信號探測系統中包括泵浦臂探測器，泵浦臂探測器將接收到的光信號轉換為電信號后輸出到控制單元，控制單元根據泵浦臂探測器輸出的探測信號大小確定當前空間光束的聚焦光斑在光纖端面泵浦合束器其雙包層光纖端面上的位置，方法為：