基于调制器的高速逆向调制反射模块及反射传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于调制器的高速逆向调制反射模块及反射传输方法。包括光学天线、空间‑光纤耦合装置、光环形器、偏振控制器、信号源、电光调制器，光学天线从自由空间接收的光载波经空间‑光纤耦合装置耦合入射到电光调制器中，通过电光调制器将信号源发出的电信号调制到来自空间‑光纤耦合装置的光载波上产生光信号，通过光环形器将光信号反射回空间‑光纤耦合装置，再经空间‑光纤耦合装置耦合回自由空间，经光学天线逆向回射，由此实现高速长距离自由空间通信。本发明专利技术用于高速逆向调制反射式自由空间激光通信系统，降低逆向调制终端设备的体积和功耗，同时大大提高上行信号的传输速率，满足下一代高速大容量长距离的自由空间光信号传输的需要。

High speed reverse modulation reflection module and reflection transmission method based on modulator

【技术实现步骤摘要】
基于调制器的高速逆向调制反射模块及反射传输方法
本专利技术涉及一种信号高速逆向调制反射功能模块及反射传输方法，尤其是涉及了一种基于调制器的高速逆向调制反射模块及反射传输方法。
技术介绍
随着手机、电脑等通信设备的日益普及和空间信息技术的急速发展，人们对高速无线信息安全传输的需求迅速增长。自由空间光通信技术有许多潜在的优势，例如安全性高、抗干扰能力强、带宽高和光谱利用率高等，已广泛应用于移动设备和基站(飞机、卫星和地面平台等)之间的信息传输系统。然而，传统高精度的有源自由空间光系统通常具有体积重量大、装置复杂和功耗高等缺点，对有严格负载要求和能耗限制的终端装置是一种极大的挑战。逆向调制反射模块作为一种有竞争力的终端装置，结合光学后向反射器和调制器，把调制后的光信号直接反射到信号发射端，将大部分的重量和功耗转移到自由空间光通信系统的基站上，能有效的解决自由空间光通信的应用限制，因而利用逆向调制反射模块实现自由空间光通信，减小终端装置的体积和技术复杂度已经成为一个重要的趋势。现有的逆向调制方案包括受抑全内反射器、液晶调制器和多量子阱器件以及反射式半导体光放大器等，这些方案的调制速率相对较低，最高仅达1.25吉比特/秒，仍然达不到现代光通信高速率(几十甚至几百吉比特/秒)的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于调制器的高速逆向调制反射模块及反射传输方法，能够实现入射光的逆向调制反射。本专利技术利用电光调制器的高速调制，配合光学天线、空间-光纤耦合装置和光环行器，即可实现高速的逆向调制反射的功能，对实现高速长距离自由空间通信具有重要的现实意义。本专利技术采用的技术方案是：一、一种基于调制器的高速逆向调制反射模块：包括光学天线、空间-光纤耦合装置、光环行器、偏振控制器、信号源、电光调制器；光学天线和空间-光纤耦合装置通过空间光耦合连接，空间-光纤耦合装置和光环行器的第二端口端通过光纤连接，光环行器的第三端口和偏振控制器通过光纤连接，偏振控制器和电光调制器的输入端通过光纤连接，电光调制器的输出端与光环形器的第一端口通过光纤连接，电光调制器和信号源通过电缆连接。所述光学天线从自由空间接收的光载波经空间-光纤耦合装置耦合入射到光环行器中，经偏振控制器后传输到电光调制器中，通过电光调制器将信号源发出的电信号调制到来自空间-光纤耦合装置的光载波上产生光信号，通过光环形器反射回空间-光纤耦合装置，再经空间-光纤耦合装置耦合回自由空间，经光学天线逆向回射，由此实现高速长距离自由空间通信。本专利技术利用电光调制器的高速调制，配合光学天线、空间-光纤耦合装置和光环形器，实现高速逆向调制反射模块的功能。本专利技术用光环形器和电光调制器搭配方式进行这种处理相比现有棱镜的光信号传输大大减小了体积，降低了功耗。二、一种基于调制器的高速逆向调制反射传输方法：将从自由空间接收的光载波通过光环形器与偏振控制器入射到电光调制器中，同时将数字信号加载到电光调制器中，通过电光调制器将数字调制电信号调制到光载波的上产生光信号，再通过光环行器逆向反射回光载波原入射端口，由此实现高速长距离自由空间通信。所述的逆向调制反射模块的调制格式与调制速率由电光调制器的调制类型和最高调制速率决定，其中调制格式为开关键控信号或差分相移键控信号或四进制相移键控信号，调制速率至少可达10吉比特/秒，因此使得本专利技术相比现有逆向调制反射的模块和方式(现有这种结构的传输速率最高1.25吉比特/秒)大大提高了传输速率。本专利技术的有益效果是：本专利技术中只需要一个光环形器和电光调制器即可同时实现高速调制和反射功能，极大地提高了传输速率，调制信号传输速率至少可达10吉比特/秒，同时还减小了终端设备的体积和重量，为实现更小更快更远距离的自由空间通信具有重要的现实意义。本专利技术可用于高速逆向调制反射式自由空间激光通信系统，降低逆向调制终端设备的体积和功耗，同时大大提高上行信号的传输速率，可满足下一代高速大容量长距离的自由空间光信号传输的需要。附图说明图1为本专利技术装置的连接结构示意图。图2为本专利技术实施例中逆向调制反射信号的眼图。图中：1为光学天线，2为空间-光纤耦合装置，3为光环形器，4为偏振控制器，5为信号源，6电光调制器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术的高速逆向调制反射模块包括光学天线1、空间-光纤耦合装置2、光环形器3、偏振控制器4、信号源5、电光调制器6。光学天线1从自由空间接收的光载波经空间-光纤耦合装置2耦合入射到光环形器3中，经过偏振控制器4传输到电光调制器6中，通过电光调制器6将信号源5发出的电信号调制到来自空间-光纤耦合装置2的光载波上产生光信号，然后通过光环形器反射回空间-光纤耦合装置2，再经空间-光纤耦合装置2耦合回自由空间，经光学天线1逆向回射。在本专利技术中，光学天线可选用现有各种空间光准直器件及系统，如透镜、光学望远系统等，空间-光纤耦合装置、光环形器、偏振控制器、电光调制器可选用各种商业元器件。本专利技术装置的信号光由光学天线1接收，信号经空间-光纤耦合装置2耦合到光环形器3，然后经偏振控制器4传输到电光调制器6，利用电光调制器的高速调制，将信号源5发出的电信号调制到光载波上产生光信号，然后通过光环形器反射，反射的信号光再次通过空间-光纤耦合装置2耦合到自由空间中，再由光学天线1逆向回射。本专利技术的实施例如下：按照上述的基于电光调制器的高速逆向调制反射模块，利用波长为1550纳米的空间激光信号，将该空间激光信号经光学天线和空间-光纤耦合装置耦合进入光环形器中，光环形器与偏振控制器连接，经偏振控制器输入到电光调制器，信号源产生10吉比特/秒的伪随机二进制序列用以模拟实际应用中的调制信号，并加载到电光调制器上调制为开关键控信号(OOK)，经光环形器后，调制的开关键控信号(OOK)进入空间-光纤耦合装置耦合到自由空间，再由光学天线逆向回射，在空间激光信号发射端接收并用光电探测器探测，实验中测得的经过自由空间传输的信号眼图如图2所示。本专利技术实施例的马赫曾徳强度调制器的调制速率支持10吉比特/秒，因此本实施例能达到的下行和上行最大传输速率也是10吉比特/秒。但具体实际操作中可以采用更高速率的电光调制器，比如同相正交调制器(IQM)，最高调制速率能达至少100吉比特/秒，因此本专利技术结构应用中的最大传输速率不限于此。由此可见，本专利技术技术效果显著，可实现逆向调制反射的功能，具有高速的特点，降低逆向调制终端设备的体积和功耗，同时提高上行信号的传输速率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于调制器的高速逆向调制反射模块，其特征在于：包括光学天线(1)、空间‑光纤耦合装置(2)、光环行器(3)、偏振控制器(4)、信号源(5)和电光调制器(6)；光学天线(1)和空间‑光纤耦合装置(2)通过空间光耦合连接，空间‑光纤耦合装置(2)和光环行器(3)的第二端口端通过光纤连接，光环行器(3)的第三端口和偏振控制器(4)通过光纤连接，偏振控制器(4)和电光调制器(6)的输入端通过光纤连接，电光调制器(6)的输出端与光环形器(3)的第一端口通过光纤连接，电光调制器(6)和信号源(5)通过电缆连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于调制器的高速逆向调制反射模块，其特征在于：包括光学天线(1)、空间-光纤耦合装置(2)、光环行器(3)、偏振控制器(4)、信号源(5)和电光调制器(6)；光学天线(1)和空间-光纤耦合装置(2)通过空间光耦合连接，空间-光纤耦合装置(2)和光环行器(3)的第二端口端通过光纤连接，光环行器(3)的第三端口和偏振控制器(4)通过光纤连接，偏振控制器(4)和电光调制器(6)的输入端通过光纤连接，电光调制器(6)的输出端与光环形器(3)的第一端口通过光纤连接，电光调制器(6)和信号源(5)通过电缆连接。2.根据权利要求1所述的一种基于调制器的高速逆向调制反射模块，其特征在于：所述光学天线(1)从自由空间接收的光载波经空间-光纤耦合装置(2)耦合入射到光环行器(3)中，经偏振控制器(4)后传输到电光调制器(6)中，通过电光调制器(6)将信号源...

【专利技术属性】
技术研发人员：高士明，冯湘莲，吴志航，江荷馨，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33