[发明专利]一种基于波分解复用技术的点对多点空间激光通信系统

说明书

本发明公开了一种基于波分解复用技术的点对多点空间激光通信系统。发射端的多波长载波信号，经空间‑光纤耦合装置入射到自由空间，后由第一光学天线正向射出，光信号由第二光学天线接收后经空间波分解复用器件将不同波长光信号分别聚焦，耦合进光纤阵列中的不同光纤中，再由第三光学天线组正向射出，通过大气信道传送至第四光学天线，由特定波长的接收模块组分别探测接收，实现多路信号传输。本发明使空间激光通信系统的覆盖范围大幅扩大，解决了空间激光通信单点到多点同时传输信息的问题，对现代空间激光通信的组网技术具有重要意义。

技术领域

本发明涉及自由空间激光通信技术，尤其是涉及了一种基于波分解复用技术的点对多点空间激光通信系统。

背景技术

自由空间激光通信是指以激光作为载体，在大气或真空中传递数据信息的光通信技术。作为一种新兴的通信技术，自由空间激光通信结合了光纤通信与微波通信的优点，具有高速、便捷、安全、组网灵活、不受传统光纤缺点限制等独特优势，是解决光纤通信中骨干网到用户“最后一公里”传输瓶颈的有效途径，同时在近地轨道卫星之间的激光通信中也有重要的应用。

现阶段，关于点对点间自由空间激光通信系统的研究已经比较成熟，但是，为了实现更加便捷、功能更加强大的自由空间激光通信，组网技术的发展势在必行。由于激光载波的频率较高，方向性很强，在具有高速、高安全性等优势的同时，也给组网技术带来了一定的困难。作为组网技术的基础，首先要实现单点到多点的同时信息传输。目前，国内外已提出了一些点对多点自由空间激光通信系统方案，如2005年Scott W.Sparrold课题组提出以不同角度发射光信号并在反射弧面上加大发射角度将光信号传送至不同接收终端的组网方案、2016年姜会林课题组提出以新型旋转抛物面面型的光学天线搭建一点对多点同时空间激光通信系统的方案等等，这些组网方法光能利用率较低，在一定程度上增大了对传输功率的要求，同时这些组网方法需要的光学天线设计复杂，增加了工艺上的难度和成本。因此，本发明提出基于空间波分解复用器件构建空间激光通信单点到多点的信息传输，为组网奠定基础，该方案具有覆盖范围大，组网灵活，所有节点均为空间可移动节点，可以满足空间激光通信各种场合的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于波分解复用技术的点对多点空间激光通信系统，能够实现单点到多点的同时自由空间激光传输。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括发射端和接收端，发射端包括激光器和第一光学天线，激光器和第一光学天线通过空间光耦合连接；在发射端和接收端之间设置空间波分解复用系统，空间波分解复用系统包括第二光学天线、空间波分解复用组合和第三光学天线组，第二光学天线输入端接收从第一光学天线发射出的空间光信号，第二光学天线输出端经空间波分解复用组合和第三光学天线组连接，第三光学天线组包括多个天线，发射出经空间波分解复用组合处理后的空间光信号到接收端。

所述的接收端包括第四光学天线组和接收模块组，第四光学天线组和接收模块组通过光纤连接，第四光学天线组接收来自第三光学天线组的空间光信号。第四光学天线组包括多个天线，接收模块组包括多个接收模块。

所述接收端的第四光学天线组接收到来自第三光学天线组的光信号后，经空间-光纤耦合装置耦合分别入射到接收模块组探测接收，得到信号数据。

所述的空间波分解复用系统中，所述的空间波分解复用组合包括第二空间-光纤耦合装置、波分解复用器件和光纤阵列，第二光学天线经第二空间-光纤耦合装置通过空间光耦合连接到波分解复用器件的输入端，波分解复用器件输出端连接到光纤阵列的各输入端，光纤阵列的各输出端和第三光学天线组通过空间光耦合连接；所述波分解复用器件将接收到的不同波长光信号进行波长分路，分别聚焦耦合到光纤阵列的不同光纤中，光信号耦合成自由空间光后分别由第三光学天线组正向射出。