空间光通信多孔径接收装置及多孔径接收方法制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种空间光通信多孔径接收装置及多孔径接收方法，空间光通信多孔径接收装置：空间光学接收系统、多根空间光耦合光纤和光电信号处理系统，空间光学接收系统用于接收空间光以形成多孔径接收光信号，多孔径接收光信号对应的耦合进入多根空间光耦合光纤以形成多路光纤传输光信号。光电信号处理系统用于将多路光纤传输光信号转换为多路电信号，并对多路电信号进行电信号处理。根据本发明专利技术的空间光通信多孔径接收装置，能够大大降低大气湍流对空间光通信系统的影响，降低通信误码率，提高了空间光通信系统的稳定性和可靠性。并可以将空间光通信和地面光纤有线网紧密的结合在一起，以利用成熟的光纤通信器件对信号进行光放大等光信号处理。

Multi-aperture receiving device and multi-aperture receiving method for space optical communication

【技术实现步骤摘要】
空间光通信多孔径接收装置及多孔径接收方法
本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种空间光通信多孔径接收装置及多孔径接收方法。
技术介绍
空间光通信是空间通信领域的前沿技术，具有通信容量大、保密性好、抗电磁干扰能力强、设备体积小、重量轻、功耗低、不需要无线电频率使用许可等优点。自激光问世以来，随着光电器件水平的不断进步和提升，空间光通信也逐渐从理论和实验研究进展到了应用阶段。作为空间光通信链路的重要组成部分，星地链路和地面水平链路中激光在大气中传输时都会受到大气湍流的干扰。大气湍流会引起大气折射率起伏，进而影响光束的传输质量，破坏光场的相干性。这些变化可以表现为光强起伏、相位起伏等形式，可能严重影响通信过程中系统的信噪比、误码率、中断概率等重要性能。应用于缓解大气对空间光通信系统性能影响的技术有很多，其中多孔径接收技术是缓解大气湍流对空间光通信影响的重要方法之一。多孔径接收技术通常可以利用不同孔径之间大气信道的不相关性，通过独立的衰落信道为接收系统提供承载相同信号的多个副本，而所有副本同时出现强信号衰落的概率相对很小，再通过在接收端将接收到的信号以适当的方式进行合并，就可以降低信号衰落的强度并且提高空间通信系统的性能。多孔径接收技术在空间光通信应用中有许多潜在的优势。例如，多孔径接收技术在无线电频率技术中已经得到过充分的研究和广泛的应用。同时，在大气信道中，光学波前的相干长度通常在厘米量级，因此，多个接收望远镜的间距仅需要设置为几厘米以上，就可以认为各个衰落信道之间是相互独立的，那么这使得多孔径接收技术可以很容易在空间光通信系统中得以实现。此外，多孔径接收技术除了能减轻大气衰减效果，从经济效益角度看，多个小面积孔径接收望远镜的生产成本要远远低于单个大孔径接收望远镜的生产成本。同时，多孔径接收，多信道通信的结构也使得它能够降低像鸟等障碍物对激光信号造成暂时性遮挡的可能性。传统的空间光通信多孔径接收技术主要是将光信号经过空间光路传输以及接收光学系统聚焦，直接照射到光电探测器进行接收和后续的光电信号处理，然而，目前地面通信网络的主干网大部分已为光纤通信网络，光纤通信中的光信号处理器件已非常成熟，便于在光域将信号进行放大和处理。因此，传统的空间光探测接收方式已经越来越不能满足和适应未来对空间光通信发展的需求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何降低大气湍流对空间光通信系统性能的影响，提供一种空间光通信多孔径接收装置及多孔径接收方法。本专利技术提出一种空间光通信多孔径接收装置，包括：空间光学接收系统，用于接收空间光以形成多孔径接收光信号；多根空间光耦合光纤，用于供所述多孔径接收光信号对应的耦合进入多根所述空间光耦合光纤以形成多路光纤传输光信号；光电信号处理系统，用于将多路所述光纤传输光信号转换为多路电信号，并对多路所述电信号进行电信号处理。根据本专利技术的空间光通信多孔径接收装置，利用空间光学接收系统接收空间光并形成多孔径接收光信号，通过将多孔径接收光信号对应耦合至多根空间光耦合光纤内，可以利用空间光耦合光纤传输光信号，从而将空间光通信和地面光纤有线网紧密的结合在一起，提高了光信号传输的稳定性和可靠性。而且，光信号可以经光纤传播至光电信号处理系统，光电信号处理系统可以将多路光纤传输光信号转换为多路电信号，并对多路电信号进行相应处理，解调出光信号传递的相应信息，以在实现光通信功能的同时，大大降低大气湍流对空间光通信的影响，提高通信系统的通信性能。根据本专利技术的一些实施例，所述空间光耦合光纤上设有用于对多路所述光纤传输光信号进行信号放大的掺铒光纤放大器。在本专利技术的一些实施例中，所述光电信号处理系统包括：光电探测器，用于将多路所述光纤传输光信号转换为多路所述电信号；电信号放大器，用于放大多路所述电信号；信号合成器，用于将多路所述电信号进行信号合并，以形成合并信号；信号解调器，用于解调所述合并信号。根据本专利技术的一些实施例，所述空间光通信多孔径接收装置包括四根所述空间光耦合光纤；所述空间光学接收系统包括四个接收孔径和四个光学耦合透镜，四根所述空间光耦合光纤与四个所述光学耦合透镜一一对应。在本专利技术的一些实施例中，每个所述接收孔径的内径的范围是50mm～100mm。根据本专利技术的一些实施例，相邻的两个所述接收孔径之间的距离大于100mm。在本专利技术的一些实施例中，所述空间光耦合光纤为单模光纤。本专利技术还提出一种用于空间光通信的多孔径接收方法，包括：采用上述所述的空间光通信多孔径接收装置接收空间光，并形成多孔径接收光信号；将多束所述多孔径接收光信号一一对应的耦合至多根空间光耦合光纤内，以形成多路光纤传输光信号；将多路所述光纤传输光信号转换为多路电信号，并对多路所述电信号进行电信号处理。根据本专利技术的用于空间光通信的多孔径接收方法，可以形成基于单模光纤耦合的多孔径接收方法。由此，可以利用像掺铒光纤放大器(EDFA)这种在光纤通信中应用已经比较成熟的光电器件对接收光信号直接进行光学放大以提高接收到的信号强度，或利用其他光纤通信器件对耦合进入光纤的信号进行相应处理。而且，基于光纤耦合的空间光通信的多孔径接收方法能够极大缓解大气湍流对空间光通信系统性能的影响，降低系统通信误码率。根据本专利技术的一些实施例，所述对多路电信号进行电信号处理包括：将多路所述电信号进行信号合并，以形成合并信号；解调所述合并信号。在本专利技术的一些实施例中，在将多路所述光纤传输光信号转换为多路电信号之前，还包括：对多路所述光纤传输光信号进行信号放大。附图说明图1为本专利技术实施例的空间光通信多孔径接收装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例的空间光通信多孔径接收装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例的空间光通信多孔径接收装置的局部结构示意图；图4为本专利技术实施例的空间光通信多孔径接收装置的接收孔径的排布示意图；图5为本专利技术实施例的用于空间光通信的多孔径接收方法流程图。具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术进行详细说明如后。如图1所示，根据本专利技术实施例的空间光通信多孔径接收装置，空间光通信多孔径接收装置包括：空间光学接收系统、多根空间光耦合光纤和光电信号处理系统。具体而言，如图1所示，空间光学接收系统可以用于接收空间光以形成多孔径接收光信号。也就是说，空间光学接收系统可以用于接收空间光，并且，空间光经过光学接收系统处理后可以形成多孔径接收光信号。例如，空间光学接收系统可以包括多个接收孔径和多个光学耦合透镜，多个光学耦合透镜与多个接收孔径一一对应，空间光经过多个接收孔径后形成多孔径接收光信号，多孔径接收光信号经过对应的光学耦合透镜聚焦后，可以形成多路聚焦接收光信号。多根空间光耦合光纤用于供多束多孔径接收光信号对应的耦合进入多根空间光耦合光纤以形成多路光纤传输光信号。需要说明的是，空间光学接收系统接收空间光后形成的多孔径接收光信号聚焦后可以一一对应耦合至多根空间光耦合光纤内以形成多路光纤传输光信号。由此，通过将多孔径接收光信号耦合至对应的空间光耦合光纤内，可以利用成熟的光纤通信器件对光纤传输光信号进行信号处理，从而将空间光通信和地面光纤有线网紧密的结合在一起，提高了光信号传输的稳定性和可靠性。光电信号处理系统可以用于将多路光纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间光通信多孔径接收装置，其特征在于，包括：空间光学接收系统，用于接收空间光以形成多孔径接收光信号；多根空间光耦合光纤，用于供所述多孔径接收光信号对应的耦合进入多根所述空间光耦合光纤以形成多路光纤传输光信号；光电信号处理系统，用于将多路所述光纤传输光信号转换为多路电信号，并对多路所述电信号进行电信号处理。

【技术特征摘要】
1.一种空间光通信多孔径接收装置，其特征在于，包括：空间光学接收系统，用于接收空间光以形成多孔径接收光信号；多根空间光耦合光纤，用于供所述多孔径接收光信号对应的耦合进入多根所述空间光耦合光纤以形成多路光纤传输光信号；光电信号处理系统，用于将多路所述光纤传输光信号转换为多路电信号，并对多路所述电信号进行电信号处理。2.根据权利要求1所述的空间光通信多孔径接收装置，其特征在于，所述空间光耦合光纤上设有用于对多路所述光纤传输光信号进行信号放大的掺铒光纤放大器。3.根据权利要求1所的述空间光通信多孔径接收装置，其特征在于，所述光电信号处理系统包括：光电探测器，用于将多路所述光纤传输光信号转换为多路所述电信号；电信号放大器，用于放大多路所述电信号；信号合成器，用于将多路所述电信号进行信号合并，以形成合并信号；信号解调器，用于解调所述合并信号。4.根据权利要求1所述的空间光通信多孔径接收装置，其特征在于，所述空间光通信多孔径接收装置包括四根所述空间光耦合光纤；所述空间光学接收系统包括四个接收孔径和四个光学耦合透镜，四根所述空间光耦合光纤与四个所述光学耦合透镜一一对应。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺博，李康宁，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司电子科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11