[发明专利]一种空间激光通信终端

说明书

本发明提供了一种空间激光通信终端，采用多孔径光学阵列收集N路上行光束并会聚到焦平面阵列上形成N个光斑；将下行光束分成两路，将其中一路下行光束作为下行接收光束会聚至焦平面阵列上形成光斑；将另一路下行光束送至多孔径光学阵列；对光斑进行光电转换，采集每个光斑对应的各个阵列元素输出的电脉冲序列中各个脉冲的到达时刻和幅度、光斑在焦平面上的空间位置信息，并组帧发送给光电单元，N≥1,M≥1；上行光斑进行多光斑信号联合检测，得到上行链路数据；根据上行光斑和下行光斑位置计算当前的瞄准前置向量与预设的目标瞄准前置向量之间的偏差，生成精瞄控制指令控制多孔径光学阵列指向。

技术领域

本发明涉及一种空间激光通信终端，应用于深空激光通信系统，属于光通信技术领域。

背景技术

随着我国各种通信需求和通信任务的不断增加，需要传输的数据量急剧增大，用户对传输带宽和高性能通信设备的要求也越来越高。光通信能够为用户提供更高带宽的通信链路，解决无线电通信(RF通信)遇到的传输带宽受限的瓶颈问题；同时，与无线电通信相比，光通信能够提供更小体积、重量和功耗的通信设备。光通信具有广泛的应用前景，将成为未来强有力的通信手段。

在深空激光通信的应用中，一方面，超长的深空传输距离及其巨大的变化范围会使空间激光通信终端的接收光斑有时非常微弱，致使接收信号的光强不足；另一方面，由于深空激光信号会受到大气湍流、机械振动和跟瞄误差等的恶劣影响，会产生接收光信号的幅度衰落和光斑飘移。这些都会影响空间激光通信终端的光信号检测能力以及瞄准、捕获和跟踪能力。

在极低的光信号接收功率和恶劣的应用背景环境下，光通信系统如何实现高性能的微弱光信号的捕获、跟踪和检测等，同时保持光通信系统较小的体积和重量，是需要解决的关键技术问题之一。

目前，现有的空间激光通信终端采用一个孔径的光学望远镜(例如反射式光学望远镜)，同时接收上行链路光信号和发射下行链路光信号；通过一套光路组件和电处理组件以及一个空间焦平面探测器阵列(例如单光子计数检测器阵列)，在捕获、跟踪和检测上行光标信号和数据信号的同时，跟踪和控制下行链路的光束并校验瞄准前置角。

上述光通信终端存在下列缺陷：

(1)、无法对抗上行链路光信号和下行链路光信号的幅度衰落。

(2)、对上行链路光斑飘移影响的抑制能力较弱，对上行链路光标和数据信号的捕获能力和检测能力都较弱，影响系统的瞄准、捕获和跟踪能力以及上行链路微弱信号的检测能力。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种空间激光通信终端，对抗由大气湍流、机械振动和跟瞄误差等引起的上行和下行光信号的幅度衰落和光斑飘移。

本发明的技术解决方案是：一种空间激光通信终端，该终端包括光学单元、光电单元，其中：

光学单元，采用多孔径光学阵列收集N路上行光束，对N路上行光束进行滤除背景光处理，得到上行接收光束，之后，将上行接收光束会聚到焦平面阵列上形成N个光斑；从光电单元接收下行光束,对其进行准直处理，再根据光电单元发送的精瞄控制指令调整下行光束的光路方向，然后将下行光束分成两路，将其中一路下行光束作为下行接收光束会聚至焦平面阵列上形成光斑；将另一路下行光束作为下行发射光束送至多孔径光学阵列，从多孔径光学阵列的M个子孔径分别发射出去；对光斑进行光电转换，采集每个光斑对应的各个阵列元素输出的电脉冲序列中各个脉冲的到达时刻和幅度、光斑在焦平面上的空间位置信息，并组帧发送给光电单元，N≥1,M≥1；