基于量子级联激光器的逆向中红外波段集群激光通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于量子级联激光器的逆向中红外波段集群激光通信系统，采用激光通信方式，特别是在被动端采用了猫眼光学系统，提高了通信速率和通信效率，改善了信息收集过程中的信息安全性与保密性；针对收集系统特点，采用逆向通信方式，降低了传感器功耗；采用基于中红外量子级联激光器的中红外波段进行激光通信，降低了不良大气对激光通信的影响；该系统具有广泛的应用前景，可广泛用于需要信息收集，汇总的集群通信领域，具有高密性高、通信速率高、抗大气干扰、对传感器等子机功耗要求低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及精密光机电产品，尤其涉及基于量子级联激光器的逆向中红外波段集群激光通信系统。
技术介绍
随着现代信息技术发展，对感兴趣区域，感兴趣信息的获取成为现代信息技术的一个重点发展方向，分布式传感器技术是解决区域信息获得的一种重要手段，被广泛应用在城市监控、海洋信息获取、安防安保、空间科学实验等领域，并随着人类兴趣的延伸，向智能材料、地球物理监测、大气环境监测等方向不断拓展应用，而传感器与通信节点之间的信息收集是分布式传感器技术的关键技术。传统的信息采集系统利用无线微波方式，对区域内的传感器信息近采集，实现传感器与主节点间的信息传输。由于辐射范围广，使得信息的保密性和安全性低；同时传感器需要对收集器进行能量发射，是的传感器功耗大;而对于传感器获取信息较多的情况下，由于微波手段速率低，需要更多的传输时间，降低了收集信息的效率。
技术实现思路
针对传统信息采集系统的保密性低、功耗大、速率低的问题，本专利技术提出了一种基于量子级联激光器的逆向中红外波段集群激光通信系统，提高通信速率和通信效率，改善了信息收集过程中的信息安全性与保密性。基于量子级联激光器的逆向中红外波段集群激光通信系统，包括主动端和被动端;所述主动端包括激光发射器、主动控制器、伺服转台、激光接收天线、光电传感器以及信号解调单元；所述被动端包括猫眼光学天线阵列、光电探测器、信号解调器、被动控制器、调制驱动器以及逆向调制器；所述主动控制器用于控制所述伺服转台，同时，用于接收需要向被动端发送的通信信息以及控制被动端开始工作或停止工作的控制指令，并将所述通信信息和所述控制指令分时发送给激光发射器；所述激光发射器安装在所述伺服转台上，用于接收所述主动控制器发送的所述通信信息或所述控制指令，将当前接收的所述通信信息或所述控制指令调制为激光信号后发射出去；所述伺服转台根据控制器的控制，将激光发射器发射的激光光束指向被动端；所述激光接收天线安装在伺服转台上，伺服转台带动激光接收天线指向被动端，接收从被动端反射的激光信号；所述光电传感器用于从所述激光接收天线接收所述激光信号，并将其转变为电信号，传输给信号解调单元;所述信号解调单元解调电信号，实现被动端通信信息的获取；所述猫眼光学天线阵列接收主动端发射的激光信号后，将其分为两部分，一部分聚焦照射所述光电探测器，另外的一部分聚焦照射逆向调制器；所述光电探测器将接收的激光信号转换为电信号，并传输给信号解调器；所述信号解调器解析所述光电探测器发送的电信号，如果接收到的是主动端发送的通信信号，将其存储;如果接收的是控制指令，将其传输给被动控制器；所述被动控制器向所述调制驱动器发送控制指令；所述调制驱动器根据控制指令，开始或停止工作；当开始工作后，从被动端接收需要向主动端发送的通信信息，并对该通信信息进行编码，最后将编码数据发送给逆向调制器；所述逆向调制器根据编码数据，对猫眼光学天线阵列的开启、关闭频率进行控制，由此，使得猫眼光学天线阵列将接收的激光以所述开启、关闭频率按照频闪的方式反射回主动端，实现被动端的逆向通信。较佳的，一个所述主动端对应多个被动端，数量根据通信需求确定。较佳的，所述主动端放置于分布式传感器系统的网络节点处，用于获取传感器的信息;被动端放置在传感器端，用于发送传感器获取的信息。较佳的，所述激光发射器采用量子级联激光器。较佳的，所述猫眼光学天线阵列接收主动端发射的激光信号后，将1%?2%的光束聚焦照射所述光电探测器。本专利技术具有如下有益效果:(I)本专利技术采用激光通信方式，特别是在被动端采用了猫眼光学系统，提高了通信速率和通信效率，改善了信息收集过程中的信息安全性与保密性；针对收集系统特点，采用逆向通信方式，降低了传感器功耗；采用基于中红外量子级联激光器的中红外波段进行激光通信，降低了不良大气对激光通信的影响。该系统具有广泛的应用前景，可广泛用于需要信息收集，汇总的集群通信领域，具有高密性高、通信速率高、抗大气干扰、对传感器等子机功耗要求低等优点。【附图说明】图1为本专利技术的逆向通信系统的原理框图。图2为本专利技术的逆向调制器结构示意图。【具体实施方式】下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。如图1所示，本专利技术的基于量子级联激光器的逆向中红外波段集群激光通信系统由主动端和被动端两部分组成，其中主动端放置于分布式传感器系统的网络节点处用于获取传感器的信息;被动端放置在传感器端，用于发送传感器获取的信息。主动端通过控制系统对准被动端，发射激光束并照射被动端，被动端探测到入射光束时，将信息信号转化为调制器驱动信号变化，通过调制器将信号加载到入射光束，通过逆向调制器将调制光束原路返回到主动端，主动端通信接收器获取调制光束，最后由信号处理系统对信号进行处理，实现信息由被动端向主动端的传输。基于量子级联激光器的逆向中红外波段集群激光通信系统的主动端由激光发射器(包括激光功率器、激光驱动及调制器、激光发射天线组成)、激光接收天线、光电传感器、信息解调单元、主动控制器以及伺服转台组成。激光发射器采用量子级联激光器。所述主动控制器用于控制所述伺服转台，同时，用于接收需要向被动端发送的通信信息以及用于控制被动端开始工作或停止工作的控制指令，并将所述通信信息和所述控制指令分时发送给激光发射器；所述激光发射器安装在所述伺服转台上，用于接收所述主动控制器发送的所述通信信息或所述控制指令，将当前接收的所述通信信息或所述控制指令调制为激光信号后发射出去；所述伺服转台根据控制器的控制，使得激光发射器发射的激光光束指向被动端；<当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种逆向中红外波段集群激光通信系统，其特征在于，包括主动端和被动端；所述主动端包括激光发射器、主动控制器、伺服转台、激光接收天线、光电传感器以及信号解调单元；所述被动端包括猫眼光学天线阵列、光电探测器、信号解调器、被动控制器、调制驱动器以及逆向调制器；所述主动控制器用于控制所述伺服转台，同时，用于接收需要向被动端发送的通信信息以及控制被动端开始工作或停止工作的控制指令，并将所述通信信息和所述控制指令分时发送给激光发射器；所述激光发射器安装在所述伺服转台上，用于接收所述主动控制器发送的所述通信信息或所述控制指令，将当前接收的所述通信信息或所述控制指令调制为激光信号后发射出去；所述伺服转台根据控制器的控制，将激光发射器发射的激光光束指向被动端；所述激光接收天线安装在伺服转台上，伺服转台带动激光接收天线指向被动端，接收从被动端反射的激光信号；所述光电传感器用于从所述激光接收天线接收所述激光信号，并将其转变为电信号，传输给信号解调单元；所述信号解调单元解调电信号，实现被动端通信信息的获取；所述猫眼光学天线阵列接收主动端发射的激光信号后，将其分为两部分，一部分聚焦照射所述光电探测器，另外的一部分聚焦照射逆向调制器；所述光电探测器将接收的激光信号转换为电信号，并传输给信号解调器；所述信号解调器解析所述光电探测器发送的电信号，如果接收到的是主动端发送的通信信号，将其存储；如果接收的是控制指令，将其传输给被动控制器；所述被动控制器向所述调制驱动器发送控制指令；所述调制驱动器根据控制指令，开始或停止工作；当开始工作后，从被动端接收需要向主动端发送的通信信息，并对该通信信息进行编码，最后将编码数据发送给逆向调制器；所述逆向调制器根据编码数据，对猫眼光学天线阵列的开启、关闭频率进行控制，由此，使得猫眼光学天线阵列将接收的激光以所述开启、关闭频率按照频闪的方式反射回主动端，实现被动端的逆向通信。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴世臣，申景诗，石德乐，李振宇，郭春辉，张建德，蔡卓燃，王桢，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37