[发明专利]一种高速的单光源双向自由空间激光通信系统

说明书

本发明公开了一种高速的单光源双向自由空间激光通信系统。基站下行信号经电光调制器调制产生，经第一空间‑光纤耦合装置耦合入射到自由空间，后由第一光学天线正向射出，终端的第二光学天线接收到基站信号后，经第二空间‑光纤耦合装置耦合入射到光耦合器中，一部分光信号由终端的第二接收模块探测接收，得到下行信号数据；另一部分光信号入射到反射式半导体光放大器中，经反射式半导体光放大器擦除再调制、放大并反射回光耦合器，再经原路由第二光学天线逆向回射到基站，回射的光信号被基站的第一接收模块探测接收，得到上行信号数据。本发明能极大地提高了双向自由空间激光通信系统的传输速率，降低了通信设备的复杂度，对下一代高速长距离的双向自由空间激光通信技术具有重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及自由空间激光通信技术，尤其是涉及了一种高速的单光源双向自由空间激光通信系统。

背景技术

自由空间激光通信系统是指以激光光波作为载体，大气作为介质传输语音、数据、图像等信息的光通信系统。与传统的微波空间通信相比，自由空间激光通信结合了光纤通信与微波通信的优点，既利用激光作为载波保证大通信容量、高速率传输，又采用空间的通信方式，自由灵活，在移动目标之间、固定目标之间、移动目标和固定目标之间以及一些不宜铺设光纤的地域，如卫星与卫星、卫星与地面、卫星与飞机、海岛、海陆以及江河两岸之间的通信等等方面都有极大的应用潜力；在民用方面，市场上海量数据传输的瓶颈也急需解决。自由空间激光通信因其传输带宽大、隐蔽性好不易被截获、方向型好、抗干扰能力强、体积小、重量轻等优点，是空间信息传输最有竞争力的技术途径。

传统的无线光通信系统中基站和终端都需要装载激光发射/接收和自动跟踪瞄准捕获装置，在一定程度上增加了设备的体积和重量以及技术的复杂度。如果采用单一光源作为载波，将光源置于基站上，则可免去终端的激光发射器和自动跟踪瞄准捕获装置，减轻终端设备的体积、重量和功耗，有效降低了空间激光通信系统的应用限制。尽管已有一些方法可实现单光源下双向信号的传输，但普遍传输速率较低，仅达兆比特/秒。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种高速的单光源双向自由空间激光通信系统，能够实现高速自由空间激光通信。

本发明采用电光调制器作为下行调制器件、反射式半导体光放大器作为上行调制器件，即可实现吉比特/秒信号的双向传输。本发明在减小终端设备技术复杂度和功耗的同时，实现了单光源下双向高速信号的空间传输，大大提高了双向传输速率，满足了现阶段空间激光通信技术发展的需要。

本发明采用的技术方案是包括基站和终端：

基站包括激光器、第一偏振控制器、第一信号源、电光调制器、光环形器、第一空间-光纤耦合装置、第一光学天线和第一接收模块，激光器经第一偏振控制器和电光调制器的光输入端通过光纤连接，电光调制器电的输入端与第一信号源通过电缆连接，电光调制器输出端经光环形器和第一空间-光纤耦合装置通过光纤连接，光环形器和第一接收模块通过光纤连接，第一空间-光纤耦合装置和第一光学天线通过空间光耦合连接；

终端包括第二光学天线、第二空间-光纤耦合装置、光耦合器、第二信号源、反射式半导体光放大器和第二接收模块，第二光学天线和第二空间-光纤耦合装置通过空间光耦合连接，光耦合器分别与第二空间-光纤耦合装置、反射式半导体光放大器和第二接收模块通过光纤连接，反射式半导体光放大器的电输入端和第二信号源通过电缆连接。

所述基站的激光器发出的光信号经第一偏振控制器偏振调节后输入到电光调制器中，电光调制器将第一信号源的数字信号加载调制到光信号，然后经光环形器传输到第一空间-光纤耦合装置耦合成自由空间光后由第一光学天线并正向射出。

所述终端的第二光学天线接收到来自第一光学天线的光信号后，经第二空间-光纤耦合装置耦合入射到光耦合器中，光耦合器接收的一部分光信号由第二接收模块探测接收，得到下行信号数据。