[发明专利]波长快速可调谐的空间激光通信终端

说明书

本发明提出一种波长快速可调谐的空间激光通信终端，包括：控制单元、激光器控制驱动、可调谐半导体激光器、调制/解调模块、光放大器、准直器、分束器、指向对准系统、望远镜系统、伺服驱动、可调谐滤波器、聚焦透镜、光电探测模块。作为信号发射端时，控制单元发出的指令通过激光器控制驱动对可调谐半导体激光器的输出功率和波长进行控制，输出光经调制/解调模块被加载上电调制信号，及调制/解调模块输出的调制信号经光放大器放大之后通过准直器以平行光出射，经过分束器分束到达指向对准系统后由望远镜系统发射到自由空间。本发明采用可调谐半导体激光器作为光源，可以实现波长的精确调谐和快速切换，提升了空间激光通信链路的动态配置能力。

技术领域

本发明属于空间激光通信领域，涉及一种波长快速可调谐的空间激光通信终端。

背景技术

相比于其它空间通信手段，激光通信技术具有通信容量大、数据传输速率高、收发系统体积小以及抗电磁干扰能力强等优势。随着激光通信技术和空间光网络的快速发展，空间激光通信终端需要具备波长可调谐和快速切换的能力，以提升整个空间光通信链路的动态配置能力，提高全网工作的灵活性和可靠性。因此，基于可调谐半导体激光器的一种波长快速可调谐的空间激光通信终端被提出来。

目前关于可调谐半导体激光器本身的研究比较多，但是将其应用于空间激光通信的研究比较少。现有空间激光通信终端一般采用两个或多个分立的激光器作为发射光源，以实现两个或多个波长间的切换通信。专利“一种空间激光通信组网的收发终端及运行方法”(CN201611247083.X)公开了一种配有双波长激光信号源和窄带探测器的光通信终端，可自动识别接收光波长，从而选择与接收光波长不同的发射光波长。由于该终端采用的是两个独立的激光信号源，只能在两个发射波长之间进行切换，因此波长灵活性差，切换速度较慢。专利“光通信终端”(CN201580022488.0)公开了一种可工作在两个互补模式的光通信终端，在一个模式中，可发射第一波长的光并接收第二波长的光，在另一模式中，可发射第二波长的光并接收第一波长的光。由于需要两对空间上分立的发射器/检测器，增加了系统的复杂度，灵活性较差。

采用空间分立的两个或多个激光器作为光源，只能利用有限固定的几个波长通道，波长调谐能力差、切换速度慢且系统复杂。在空间激光通信终端中，使用可调谐半导体激光器代替分立激光器或作为它们的备份光源可以解决上述不足，降低系统成本。通过国内外专利和文献检索，未见有关于基于可调谐半导体激光器的波长快速可调谐空间激光通信终端的报道。

发明内容

发明所要解决的课题是，提供一种波长快速可调谐的空间激光通信终端，该激光通信终端可以解决空间激光通信终端波长单一、灵活性差等缺点，使空间光网络交换节点具备波长路由和波长可重构等功能。

用于解决课题的技术手段是，本发明提出一种波长快速可调谐的空间激光通信终端，包括：控制单元、激光器控制驱动、可调谐半导体激光器、调制/解调模块、光放大器、准直器、分束器、指向对准系统、望远镜系统、伺服驱动、可调谐滤波器、聚焦透镜、光电探测模块；所述终端作为信号发射端时，控制单元发出的指令通过激光器控制驱动对可调谐半导体激光器的输出功率和波长进行控制，可调谐半导体激光器的输出光经调制/解调模块被加载上电调制信号，及调制/解调模块输出的调制信号经光放大器放大之后通过准直器以平行光出射，经过分束器分束到达指向对准系统后由望远镜系统发射到自由空间；所述终端作为信号接收端时，控制单元通过伺服驱动调整指向对准系统内置反射镜的角度和位置，使光束发生偏转并且搜寻和对准通信目标；所述通信目标发射的反馈光信号经望远镜系统、指向对准系统和分束镜到达可调谐滤波器，可调谐滤波器的中心频率根据不同的通信波长进行自动调整，并且通过可调谐滤波器输出的光信号经聚焦透镜汇聚到光电探测模块进行探测，由光电探测模块将光信号转变电信号并经过调制/解调模块解调后到达控制单元。