[发明专利]可动态连接的高功率光纤激光相控阵高速信息发射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可动态连接的高功率光纤激光相控阵高速信息发射装置，其应用于深空、星际等超远距离空间通信领域。

背景技术

空间探测产生的大量科学数据需要依靠大容量、超远距离的空间信息传输技术。深空通信的最大特点是远距离无中继传输，航天器发射功率有限，而射频传播损耗与距离平方成正比，射频信号也限制了通信的传输带宽。因此，如何弥补巨大损耗实现远距离宽带通信是深空通信面临的最大难题。在深空通信领域，激光通信可以克服传输距离远、带宽窄等缺点。

目前激光通信系统采用单独的高精度跟瞄装置，而1.55μm半导体激光种子源经掺铒光纤放大器后的主振荡功率放大发射系统，受放大器饱和输出限制使最大功率仅为5W左右，从而限制了超远距离的深空传输。光纤激光器具有效率高、光束质量好、输出功率高等优点，而光纤激光器激光在很细的纤芯中产生，不能承受大平均功率，单芯功率低。

多路光相干束合成是很好的解决办法，理论上相干合成光束远场中心的强度是非相干合成光束的n倍（n为合成光束的路数）。光纤激光相控阵技术就是目前新兴的光纤激光相干合成技术，不仅可实现高发射功率，还能对发射光束扫描，可用于激光通信动态连接。因此，光纤激光相控阵技术应用于深空高速信息远距离传输，对研究深空及星际高速激光通信技术具有重要科学意义。

发明内容

本发明的目的是为了实现高速激光大功率发射和超远距离传输，提出一种可动态连接的高功率光纤激光相控阵高速信息发射装置。

本发明采用以下技术方案：

可动态连接的高功率光纤激光相控阵高速信息发射装置，其特征是，种子源经耦合器分光，其中一束光作为参考光，输入到相位控制器中，另一束光进行高速信息调制，射频信号发生器与所述另一束光进入强度调制器得到高速调制信号，高速调制信号经耦合器平均分光后分别进入第一相位控制器、第二相位控制器、第三相位控制器和第四相位控制器进行相位控制得到四路高速调制光，所述四路高速调制光分别进入第一光纤放大器、第二光纤放大器、第三光纤放大器和第四光纤放大器进行高功率放大，再经过合束器相干合束；分光器将一小部分合束激光输出至相位控制器中，该合束激光与参考光相位比较，再通过相位控制器处理发出相位控制信号，四个相位调制器接收到相位控制信号后控制每路光的相位，保证相干合束和发射角扫描。

本发明的有益效果是：

本发明通过动态连接，可以实现空间载波光源的动态输出；其通过多次合束放大，可以实现大功率输出；其实现了长距离通信，可以应用于超远距离深空高速信息传输。

本发明为光纤激光相控阵高速信息传输结构，其结构简单，成本低，操作方便，可以实现光束大角度偏转，承受大功率光束，响应速度低，不具有回扫现象，适合于深空激光通信和科学研究之用。

附图说明

图1：本发明可动态连接的高功率光纤激光相控阵高速信息发射装置；其中，实线表示光信号，虚线表示电信号。

图2：本发明可动态连接的高功率光纤激光相控阵高速信息发射装置在4万到35万公里的深空激光通信链路仿真图。

图3：本发明相位差时，远场光束主瓣向左偏传，其中a为强度效果图，b为强度分布图。

图4：本发明相位差远场光束主瓣在远场中心位置，其中a为强度效果图，b为强度分布图。

图5：本发明相位差远场光束主瓣向右偏转，其中a为强度效果图，b为强度分布图。

具体实施方式

下面结合附图对发明做进一步说明。