[發明專利]基于可變光軸的小型化多芯收發激光通信裝置及設計方法

有效

• 申請號: 202211389999.4
• 申請日: 2022-11-08
• 公開（公告）號: CN115499064B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 吳世臣;黎發志;陳彧龍;陳建敏;解學彬;葉黃斌;魏笑;張柯;周子元
• 申請（專利權）人: 南京英田光學工程股份有限公司
• 主分類號: H04B10/40
• 分類號: H04B10/40;H04B10/25;G02B27/10
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

1.一種基于可變光軸的小型化多芯收發激光通信裝置的設計方法，所述的設計方法是針對如下的基于可變光軸的小型化多芯收發激光通信裝置，包括信號光發射光路、信標光發射光路、信號光接收光路、信標光接收光路，其特征在于，其中所述信號光接收光路中采用多芯光纖耦合器，耦合到多芯光纖端面，所述多芯光纖耦合器包括若干個單模光纖芯和若干個多模光纖芯安裝在一個統一的光纖包層內，其中每個單模光纖芯和每個多模光纖芯均通過各自對應的一個光纖濾波器接入對應的信號光探測器，形成多通道的信號光接收光路；

所述基于可變光軸的小型化多芯收發激光通信裝置，包括擴束天線、快速反射鏡一、分色鏡、分光鏡一、接收信標光鏡組、信標光探測器、快速反射鏡二、多芯光纖耦合器、光纖濾波器、信號探測器、快速反射鏡三、分光鏡二、發射信標光鏡組、信標激光器、發射信號光鏡組、信號激光器，其中：

信號光發射光路：信號光激光器發射信號光，經由發射信號光鏡組整形后，經由分光鏡二與信標光合束，再經過快速反射鏡三、分色鏡與接收光束合束，再經過快速反射鏡一進入擴束天線，形成信號光發射光路；

信標光發射光路：信標光激光器發射信標光，經由發射信標光鏡組整形后，經由分光鏡二與信號光合束，再經過快速反射鏡三、分色鏡后與接收光束合束，再經過快速反射鏡一進入擴束天線，形成信標光發射光路；

信標接收光路：由擴束天線入射終端，整形壓縮后經由快速反射鏡反射一、分色鏡進行反射波長分離，以及分光鏡一進行功率或波長分離，再經由接收信標光鏡組聚焦在信標光探測器焦平面上，形成信標光接收光路；

信號光接收光路：由擴束天線入射終端，整形壓縮后經由快速反射鏡反射一、分色鏡進行反射波長分離，以及分光鏡一進行功率或波長分離，入射快速反射鏡二，通過調整快速反射鏡二的角度，使得入射信號光通過多芯光纖耦合器，耦合到多芯光纖端面，并分別通過各自的光纖濾波器，分別接入對應的信號光探測器，形成多通道的信號光接收光路；

其特征在于，該方法包括但不限于如下步驟：

(a)根據設計要求選擇多芯光纖耦合器，所述多芯光纖耦合器包括若干個單模光纖芯和若干個多模光纖芯安裝在一個統一的光纖包層內；令所述多芯光纖耦合器中A為保偏光纖、B為單模光纖、K為多模光纖，其半徑分別為r_A、r_B、r_K，AB、AK、BK之間的間距分別為d1、d2和d3，設計中以A、B和K纖芯的數值孔徑NA最小值為設計依據，設計多芯光纖耦合器L，須滿足：

其中D為多芯光纖耦合器入射端光束直徑；

(b)根據步驟(a)得到的多芯光纖耦合器焦距，選擇快速反射鏡二，相應的偏轉范圍M需要滿足：

(c)光纖濾光器：根據信號光波長，選擇符合ITU協議的光纖濾波器，對光電探測器輸入的信號光進行窄帶濾波，同等情況下濾波帶寬越小越好；

(d)光電探測器：根據不同通信系統的需求進行選擇不同的多芯光纖，對于相干通信終端選擇PM保偏光纖，對于高速非相干通信終端選擇單模光纖，對于低速非相干通信終端選擇多模光纖；

(e)使用中需要首先進行標定，標定的具體方法是：

在分色鏡與分光鏡一之間插入17角反射棱鏡，將信號光激光器分別替換10_i信號光探測器并發光，光束經角反射棱鏡后，反射信標光接收光路，并在信標光探測器上成像；

調節快速反射鏡二，使得不同信號光探測器輸出在信標光探測器焦平面上的光斑坐標與通信終端的通信中心點對應，并分別記錄不同不同信號光探測器輸出時快速反射鏡二的偏轉值(X_Ai、Y_Ai)，(X_Bi、Y_Bi)，(X_Ki、Y_Ki),分別對應多芯光纖耦合器中的保偏光纖A、單模光纖B、多模光纖K；

在終端工作中，根據本次工作需要完成的工作，控制快速反射鏡二分別預偏置(X_Ai、Y_Ai)/(X_Bi、Y_Bi)/(X_Ki、Y_Ki)即可完成信號光接收光束的切換。