[发明专利]超高速具有多芯前置光放大的空间激光通信接收系统

说明书

超高速具有多芯前置放大的空间激光通信接收系统，属于自由激光通信技术领域，为解决基于光子灯笼的相干接收系统耦合效率低、接收光功率小、通信速率低的问题，接收天线与多芯单模光纤连接，多芯单模光纤与多芯前置光放大器连接；多芯前置光放大器和多个光学环行器的端口a连接；光学环行器的端口b与下一级光学环行器端口a之间用具有反射式光纤布拉格光栅的单模光纤连接；每一级光学环行器的端口c用多路单模光纤与光子灯笼连接；光子灯笼连接雪崩式光电探测器；雪崩式光电探测器输出端口连接解调器该系统，在空间激光通信等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于自由激光通信技术领域，具体涉及一种超高速具有多芯前置放大的空间激光通信接收系统。

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通信技术。相比于传统的无线通信，空间光通信技术具有光束窄，方向性好，能较好的解决卫星间电磁波干扰和保密问题，以及信息容量大，速率高，功耗低，天线尺寸小，重量轻等优点。卫星光通信包括深空卫星之间、同步轨道卫星(GEO)之间、中轨道卫星(MEO)之间、低轨道卫星(LEO)之间、以及卫星与地面站之间的激光通信。空间光通信技术具有非常广阔的应用前景。

现有的高速空间激光通信系统，多采用单模光纤耦合的光电探测器，而单模光纤只能接收单一模式光信号且单模光纤接收面积小(约10μm)、接收角很小(几十μrad)，对捕获跟踪系统要求很高。另外如果空间激光通信系统工作在大气湍流条件下，光纤耦合效率严重恶化，接收功率小，系统通信质量下降。

中国专利公开号为“CN106788773A”，专利名称为“一种基于光子灯笼的相干接收系统及方法”，如图1所示，该系统为自由空间光信号被接收天线接收，耦合进入光子灯笼，信号被转化为多路单模光信号输入相干接收机。该系统利用光子灯笼来实现在湍流条件下，既能提高空间光耦合效率，又能实现多种模式混杂时的相干接收。不过该基于光子灯笼的相干接收系统提高耦合效率有限，另外由于接收端没有小信号放大，接收到的光功率微弱，同时无法利用现有的波分复用技术，系统的通信速率仍有提高的空间，无法适应超高速空间自由光通信的要求。

发明内容

本发明为解决基于光子灯笼的相干接收系统耦合效率低、接收光功率小、通信速率低的问题，提出了一种超高速具有多芯前置放大的空间激光通信接收系统，实现波分复用超高速通信。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

超高速具有多芯前置放大的空间激光通信接收系统，其特征是，该系统包括接收天线、多芯单模光纤、多芯前置光放大器、多级光学环行器、反射式光纤布拉格光栅、光子灯笼、雪崩式光电探测器和解调器；接收天线与多芯单模光纤连接，多芯单模光纤与多芯前置光放大器连接；多芯前置光放大器和多个光学环行器的端口a连接；光学环行器的端口b与下一级光学环行器端口a之间用具有反射式光纤布拉格光栅的单模光纤连接；每一级光学环行器的端口c用多路单模光纤与光子灯笼连接；光子灯笼连接雪崩式光电探测器；雪崩式光电探测器输出端口连接解调器。

本发明的有益效果是：该系统利用多芯单模光纤提高光纤耦合效率；其次使用多芯光前置放大器放大光学天线耦合的信号光功率，提高接收光功率；最后在基于光子灯笼、反射式光纤布拉格光栅和光学环行器的组合中，可完成光纤中波分复用的功能，从而实现超高速通信速率。本发明在空间激光通信等领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为现有的一种基于光子灯笼的相干接收系统。

图2为本发明超高速具有多芯前置放大的空间激光通信接收系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。