[发明专利]激光-X射线联袂通信系统及方法

权利要求书

1.激光-X射线联袂通信系统，其特征在于：包括沿信号传输方向依次设置的数字信号发射源、信号调制器、第一半导体激光器、转换装置、光电探测器和信号解调器；

数字信号发射源用于将输入通信系统的模拟信号转换为数字信号；

信号调制器用于将所述数字信号加载至第一半导体激光器上；

第一半导体激光器发射携带所述数字信号的激光信号至所述转换装置；

转换装置包括交替设置的N个用于将激光信号转换为X射线的激光→X射线转换模块和N个用于将X射线转换为激光信号的X射线→激光转换模块；首个激光→X射线转换模块的输入端为所述转换装置的输入端，最后一个X射线→激光转换模块的输出端为所述转换装置的输出端；N为大于等于1的自然数；

光电探测器用于识别转换装置输出的激光信号并转换为电信号；

信号解调器用于解调光电探测器输出的电信号，解调后转换成模拟信号输出；

激光→X射线转换模块包括真空外壳、激光入射窗、激光出射窗、两个反射镜、光阴极、磁聚焦透镜、阳极靶和一个X射线出射窗；

激光入射窗和激光出射窗相对设置在真空外壳的侧面；两个反射镜设置在激光入射窗和激光出射窗之间，两个反射镜之间的空隙应保证反射电子不受阻挡；X射线出射窗设置在真空外壳的侧面；

磁聚焦透镜套装在真空外壳上位于反射镜和阳极靶之间，光阴极和阳极靶安装在真空外壳内；光阴极和阳极靶均采用反射式；光阴极通过镀电极加载＞100kV的负高压；阳极靶的一端接地，采用液体循环冷却方式冷却；

激光信号穿过激光入射窗后通过其中一个反射镜反射打在光阴极上，然后通过光阴极反射至另一个反射镜后从激光出射窗出射；光阴极产生光电效应发射光电子，光电子经过磁聚焦透镜进行聚焦后打在阳极靶上产生X射线，X射线通过X射线出射窗出射，出射的X射线携带有所述数字信号。

2.根据权利要求1所述的激光-X射线联袂通信系统，其特征在于：激光入射窗上镀有增透膜；X射线出射窗采用铍窗或钛窗；磁聚焦透镜采用电磁线圈或磁铁；阳极靶采用高原子序数材料；光阴极材料为Mg、Cu、CsTe或GaAs。

3.根据权利要求1至2任一所述的激光-X射线联袂通信系统，其特征在于：X射线→激光转换模块包括电磁屏蔽腔室、设置在电磁屏蔽腔室上的X射线入射窗、激光出射窗和设置在电磁屏蔽腔室的第二半导体激光器以及为第二半导体激光器供电的直流电流源；X射线穿过X射线入射窗加载到第二半导体激光器中，通过激光腔内调制转换为激光信号后从激光出射窗出射，出射的激光信号携带有所述数字信号；第二半导体激光器的激光波长为通讯波长时，所述光电探测器采用超快激光探测器或者电子倍增管。

4.根据权利要求1-2任一所述的激光-X射线联袂通信系统，其特征在于：还包括设置在X射线→激光转换模块和激光→X射线转换模块之间的中继激光放大器，中继激光放大器用于对激光信号进行放大和补偿。

5.激光-X射线联袂通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)搭建如权利要求1至4任一所述的激光-X射线联袂通信系统，根据实际通信环境配置转换装置中激光→X射线转换模块和X射线→激光转换模块：

在无法利用激光实现信号传输的通信链路、电磁屏蔽的密闭环境、真空环境或者短距离非真空环境中设置激光→X射线转换模块将激光信号转换为X射线进行信号传输；

在无法利用X射线实现信号传输的通信链路、长距离非电磁屏蔽的密闭环境或者长距离非真空环境中，设置X射线→激光转换模块将X射线转换为激光信号进行信号传输；

2)将待传输的模拟信号转换为数字信号；

3)将所述数字信号加载至第一半导体激光器上，通过第一半导体激光器发出的激光信号进行传输；

4)第一半导体激光器发出的激光信号传输至转换装置进行激光-X射线转换/相互转换，最终由转换装置中最后一个X射线→激光转换模块输出携带所述数字信号的激光信号；

5)识别和解调步骤4)最终输出的激光信号，解调后将激光信号中携带的数字信号转换成模拟信号输出。

6.根据权利要求5所述的激光-X射线联袂通信方法，其特征在于，上述步骤4)中激光-X射线转换/相互转换的过程中，若激光信号变弱，可利用中继激光放大器对激光信号进行放大补偿。