[发明专利]用于空间光通信的星间激光链路测试模拟系统及方法

说明书

本发明提供了一种用于空间光通信的星间激光链路测试模拟系统，包括反射式平行光管、振镜、分光棱镜、光纤耦合器、光束分析仪、波分复用器、光环形器、雪崩式光电探测器、FPGA控制单元、激光器、供电单元、二维转台。同时提供了一种利用该系统实现的星间激光链路测试方法。本发明利用信标光控制装置补偿测试光链路的信道衰减，同时根据不同链路距离和指向误差带来的光束传输几何损耗，模拟实际在轨状态下的空间链路损耗和不同工况下空间激光链路传输带来的时延，为双向扫描、捕获和跟踪系统提供更接近真实在轨环境的模拟测试环境。

技术领域

本发明涉及于空间自由激光通信技术领域，具体地，涉及一种用于空间光通信的星间激光链路测试模拟系统及方法。

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。卫星光通信已在深空卫星之间、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得到大量应用。由于星间通信距离达到数千千米甚至更远，激光光束发散角很小，因此空间激光通信对指向要求非常高，通常采用APT(瞄准，捕获，跟踪)系统实现星间光通信双方快速建立链路，精确对准，稳定跟踪和通信。

目前在卫星载荷地面模拟跟瞄捕获和通信测试时由于测试使用的激光器功率较低，经过测试光链路的衰减后难以满足测试需求，对测试光链路的要求较高。目前地面测试常采用透射式平行光管模拟空间信道，光路较长，且光路中间不能有遮挡，空间利用率较小。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种用于空间光通信的星间激光链路测试模拟系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于空间光通信的星间激光链路测试模拟系统，包括两组模拟组件以及一组信标光控制装置；其中：

每一组所述模拟组件均包括：反射式平行光管、振镜、分光棱镜、光束分析仪、光纤耦合器、波分复用器、信标光控制装置和二维转台；

所述信标光控制装置包括两组依次设置的控制组件和供电单元，其中每一组所述控制组件均包括依次设置的光环形器、雪崩式光电探测器、FPGA控制单元和激光器，形成一路光链路；

所述二维转台放置于所述反射式平行光管的一端，所述振镜同光轴放置于所述反射式平行光管的第三反射镜一侧，所述分光棱镜沿光轴方向放置于所述振镜的一端，所述光束分析仪沿所述分光棱镜的透射光轴方向放置，所述光纤耦合器沿所述分光棱镜的反射光轴方向放置，所述波分复用器的复用端与所述光纤耦合器连接，所述波分复用器的第一端口与所述光环形器的a端连接，两个所述波分复用器的第二端口彼此连接；所述光环形器的b端与所述雪崩式光电探测器的光输入端连接，所述光环形器的c端与所述激光器的输出端连接，所述雪崩式光电探测器通过与所述FPGA控制单元的输入端连接，所述FPGA控制单元的输出端与所述激光器的驱动信号输入端连接；所述雪崩式光电探测器、FPGA控制单元、激光器的电源线分别与所述供电单元连接。

优选地，所述波分复用器的第一端口为808nm端口，所述808nm端口通过法兰与所述光环形器的a端连接；所述波分复用器的第二端口为1550nm端口，两个所述波分复用器的1550nm端口通过法兰连接。

优选地，所述雪崩式光电探测器通过BNC-SMA接口与所述FPGA控制单元的输入端连接，所述FPGA控制单元的输出端通过SMA-SMA接口与所述激光器的驱动信号输入端连接。

优选地，所述激光器为808nm激光器。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用上述任一项所述的用于空间光通信的星间激光链路测试模拟系统实现的激光链路测试方法，在第一所述二维转台和第二所述二维转台上分别放置一个卫星激光终端；