[发明专利]用于自由空间光信号的少模前置放大相干接收系统及方法

权利要求书

1.一种用于自由空间光信号的少模前置放大相干接收系统，其特征在于，包括：依次放置的耦合透镜、少模光纤、少模掺铒光纤放大器、光带通滤波器、本振激光器、相位板、空间光耦合器、多模光探测器、模数转换器和数字信号处理系统；

所述耦合透镜，用于把达到接收端的自由空间信号光耦合进入少模光纤；

所述少模光纤，用于接收自由空间光信号并输入少模掺铒光纤放大器；

所述少模掺铒光纤放大器，用于放大从少模光纤输入的光信号，以补偿自由空间传输和接收机内无源器件对信号光功率的损耗，提高整个接收机的灵敏度；

所述光带通滤波器，用于滤除少模掺铒光纤放大器输出端残余的泵浦光和放大的自发辐射噪声，而让信号光正常通过；

所述本振激光器，用于提供本振光，其光谱线位于信号光谱一侧的边缘，与信号光谱中心频率的距离大于等于有效信号带宽的一半；

所述相位板，用于控制本振光模场分布，提高多模光探测器内本振与信号光的拍频效率；

所述空间光耦合器，用于将少模掺铒光纤放大器输出的少模光信号与本振光进行合波形成伪单边带信号；

所述多模光探测器，用于将合波形成的伪单边带信号转换为电信号；

所述模数转换器，用于将光探测器输出电信号转换为数字信号，以便于数字信号处理系统进行处理；

所述数字信号处理系统，用于对输入数字信号进行处理，实现对入射自由空间光信号的光场重建、少模光纤和少模掺铒光纤放大器内模间色散的补偿和相干解调。

2.根据权利要求1所述的用于自由空间光信号的少模前置放大相干接收系统，其特征在于，所述数字信号处理系统内部包含光场重建模块、模间色散补偿模块和载波恢复模块；

所述光场重建模块对输入数字信号进行希尔伯特变换，并将希尔伯特变换结果作为虚部，输入数字信号作为实部构建信号光场；

所述模间色散补偿模块，用于消除少模掺铒光纤放大器内的模间色散和各种码间干扰效应对所构建信号光场的影响；

所述载波恢复模块，用于补偿激光器频偏和相位噪声的影响，实现信号的相干解调。

3.根据权利要求1所述的用于自由空间光信号的少模前置放大相干接收系统，其特征在于，所述多模光探测器采用PIN光电二极管或雪崩光电二极管。

4.根据权利要求1所述的用于自由空间光信号的少模前置放大相干接收系统，其特征在于，所述光带通滤波器后放置有偏振分束器，所述偏振分束器用于将本振光和信号光分解成X和Y两路，然后再通过两个空间光耦合器将其与本征光合波形成两路伪单边带信号，再采用两个多模光探测器把两路伪单边带信号转换为两路电信号，再通过两个模数转换器将电信号转换为两路数字信号，最后输入数字信号处理系统；在数字信号处理系统内部对两路数字信号分别进行光场重建、补偿模间色散后，再将两路相干叠加，最后再进行相干解调。

5.根据权利要求1所述的用于自由空间光信号的少模前置放大相干接收系统，其特征在于，所述本振激光器的功率大于少模掺铒光纤放大器输出信号光功率的10倍以上。