具有针对自由空间光通信中的闪烁补偿的闭环控制的光放大器制造技术

本申请的各实施例涉及具有针对自由空间光通信中的闪烁补偿的闭环控制的光放大器。一种方法(900)包括在第一通信终端(302，302a)处通过自由空间光链路(322)从第二通信终端(302，302b)接收第一光信号(320，320a)以及基于第一光信号来确定用于光链路的接收功率(326)。该方法还包括基于用于光链路的接收功率来调节在第一通信终端处的输出放大(324)。输出放大被调节以提供具有用于维持光链路的最小传输功率(310)的第二光信号(320，320b)。该方法通过光链路从第一通信终端向第二通信终端传输第二光信号。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容涉及在通信终端处调节输出放大以补偿自由空间光中的空气闪烁(airscintillation)。
技术介绍
诸如在高海拔工作的航空通信设备之类的通信终端可以通过自由空间光链路传输和接收光信号。空气的密度、风速、气压和湍流可以使得跨光链路的空气闪烁波动。空气闪烁可以扰乱在通信终端之间传送的光信号中的一个或多个光信号。例如，空气闪烁可以使得通信终端中的接收通信终端处的光信号的接收的光功率从通信终端中的传输通信终端处的光信号的传输功率减小。作为结果，光链路损失可能发生并且光信号中包括的数据可能未被接收通信终端接收到或者被接收通信终端部分地接收到。尽管为光信号选择高传输功率可以克服空气闪烁为高时的可能结果，但是在空气闪烁为低时为光信号使用高传输功率可能对接收通信终端处的接收光学器件造成损坏并且功耗在通信终端处过度地增加。
技术实现思路
本公开内容的一个方面提供了一种用于操作光放大器的方法。该方法包括在第一通信终端处通过自由空间光链路从第二通信终端接收第一光信号，以及由第一通信终端的控制硬件基于第一光信号来确定用于光链路的接收功率。该方法还包括由控制硬件基于用于光链路的接收功率来调节第一通信终端处的输出放大，以及通过光链路从第一通信终端向第二通信终端传输第二光信号。输出放大被调节以对具有用于维持光链路的最小传输功率的第二光信号供能。本公开内容的实现方式可以包括以下可选特征中的一个或多个特征。在一些实现方式中，确定用于光链路的接收功率基于当第一通信终端接收到第一光信号时的第一光信号的光功率。确定用于光链路的接收功率可以还基于与第一光信号相关联的数据分组的错误率。在一些示例中，当接收第一光信号时，该方法包括在第一通信终端处通过光链路从第二通信终端接收遥测信号，以及由控制硬件基于提供第二通信终端处的用于光链路的接收功率的遥测信号来确定用于光链路的接收功率。遥测信号可以提供第二通信终端处的用于光链路的接收功率。当接收第一光信号时，该方法还可包括在第一通信终端处通过光链路从第二通信终端的激光二极管接收激光二极管信号，以及由控制硬件确定激光二极管信号的接收的功率。该方法还可包括由控制硬件基于激光二极管信号的接收的功率来确定用于光链路的接收功率。在一些实现方式中，第二通信终端以恒定输出功率从激光二极管传输激光二极管信号。在这些实现方式中，当激光二极管信号的接收的功率与激光二极管的恒定输出功率不同时，该方法可包括由控制硬件按照基于激光二极管信号的接收的功率与激光二极管的恒定输出功率之间的差异的数量来调节第一通信终端处的输出放大。第二通信终端可以按照在与第一光信号相关联的增益带宽范围之外的波长从激光二极管传输激光二极管信号。当从第一通信终端向第二通信终端传输第二光信号时，该方法可包括通过光链路从第一通信终端向第二通信终端传输遥测信号。遥测信号可以基于第一光信号的接收的光功率或者与第一光信号相关联的数据分组的错误率中的至少一个来提供第一通信终端处的用于光链路的接收功率。遥测信号可包括与关联于第二光信号的信号信道不同的专用信道。在向第二通信终端传输第二光信号和遥测信号之前可以在第一通信终端处通过光放大器共同传播遥测信号和第二光信号。在一些示例中，调节第一通信终端处的输出放大包括：当用于光链路的接收功率小于阈值接收功率时，增大第一通信终端处的输出放大以增大当第二通信终端接收第二光信号时的用于光链路的接收功率。当用于光链路的接收功率大于阈值接收功率时，该方法可包括减小第一通信终端处的输出放大以减小当第二通信终端接收第二光信号时的用于光链路的接收功率。减小输出放大可包括以避免当第一通信终端传输第二光信号时的振荡的速率来减小输出放大。第一通信终端或第二通信终端可包括高海拔平台。第一通信终端和第二通信终端在维持彼此之间的视线的同时在地球上的共同海拔处操作。本公开内容的另一方面提供了一种包括接收器光学器件、发射器光学器件和通信硬件的高海拔平台。接收器光学器件被配置为通过自由空间光链路从另一高海拔平台接收第一光信号。发射器光学器件被配置为通过光链路向该另一高海拔平台传输第二光信号。控制硬件与接收器光学器件和发射器光学器件通信。控制硬件被配置为基于第一光信号来确定用于光链路的接收功率，以及基于用于光链路的接收功率来调节发射器光学器件处的输出放大。输出放大被调节以提供具有用于维持光链路的最小传输功率的第二光信号。该方面可以包括以下可选特征中的一个或多个特征。在一些示例中，控制硬件基于当接收器光学器件接收第一光信号时的第一光信号的光功率或者当接收器光学器件接收第一光信号时的与第一光信号相关联的数据分组的错误分组率中的至少一个来确定用于光链路的接收功率。接收器光学器件在接收第一光信号时可被配置为通过光链路从另一高海拔平台接收遥测信号。遥测信号可提供另一高海拔平台处的用于光链路的接收功率。控制硬件可被配置为基于另一高海拔平台处的用于光链路的接收功率来确定用于光链路的接收功率。接收器光学器件在接收第一光信号时还可被配置为通过光链路从高海拔平台的激光二极管接收激光二极管信号。控制硬件还可被配置为确定激光二极管信号的接收的功率以及基于激光二极管信号的接收的功率来确定用于光链路的接收功率。在一些示例中，高海拔平台包括与控制硬件和发射器光学器件通信的光放大器。该光放大器可被配置为当另一高海拔平台处的激光二极管传输激光二极管信号时按照基于激光二极管信号的接收的功率与激光二极管信号的恒定输出功率之间的差异的数量来调节高海拔平台处的输出放大。在向另一高海拔平台传输第二光信号时，发射器光学器件可通过光链路向另一高海拔平台传输遥测信号。遥测信号可基于第一光信号的接收的光功率或者与第一光信号相关联的数据分组的错误率中的至少一个来提供高海拔平台处的用于光链路的接收功率。高海拔平台还可包括与控制硬件和发射器光学器件通信的遥测发射器。遥测发射器可提供具有与关联于第二光信号的信号信道不同的专用信道的遥测信号。在一些实现方式中，高海拔平台包括与控制硬件和发射器光学器件通信的光放大器。光放大器可被配置为在发射器光学器件向另一高海拔平台传输遥测信号和第二光信号之前共同传播遥测信号和第二光信号。高海拔平台还可包括与控制硬件和发射器光学器件通信的光放大器。该光放大器可被配置为：当用于光链路的接收功率小于阈值接收功率时，增大发射器光学器件处的输出放大以增大当另一高海拔平台接收第二光信号时的用于光链路的接收功率。光放大器还可被配置为，当用于光链路的接收功率大于阈值接收功率时，减小发射器光学器件处的输出放大以减小当另一高海拔平台接收第二光信号时的用于光链路的接收功率。光放大器也可被配置为以避免当发射器光学器件传输第二光信号时的振荡的速率来减小输出放大。本公开内容的又一方面提供了一种包括第一通信终端的通信系统。第一通信终端包括被配置为通过自由空间光链路接收第一光信号的第一接收器光学器件、被配置为通过光链路传输第二光信号的第一发射器光学器件以及与第一接收器光学器件和第一发射器光学器件通信的第一控制硬件。第一控制硬件被配置为基于第一光信号来确定用于光链路的接收功率，以及基于用于光链路的接收功率来调节第一发射器处的输出放大。输出放大被调节以提供具有用于维持光链路的最小传输功率的第二光信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法(900)，包括：在第一通信终端(302，302a)处通过自由空间光链路(322)从第二通信终端(302，302b)接收第一光信号(320，320a)；由所述第一通信终端(302，302a)的控制硬件(800，800a)基于所述第一光信号(320，320a)来确定用于所述光链路(322)的接收功率(326)；由所述控制硬件(800，800a)基于用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)来调节在所述第一通信终端(302，302a)处的输出放大(324)，所述输出放大(324)被调节以提供具有用于维持所述光链路(322)的最小传输功率(310)的第二光信号(320，320b)；以及通过所述光链路(322)从所述第一通信终端(302，302a)向所述第二通信终端(302，302b)传输所述第二光信号(320，320b)。

【技术特征摘要】
2015.08.05 US 14/818,7061.一种方法(900)，包括：在第一通信终端(302，302a)处通过自由空间光链路(322)从第二通信终端(302，302b)接收第一光信号(320，320a)；由所述第一通信终端(302，302a)的控制硬件(800，800a)基于所述第一光信号(320，320a)来确定用于所述光链路(322)的接收功率(326)；由所述控制硬件(800，800a)基于用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)来调节在所述第一通信终端(302，302a)处的输出放大(324)，所述输出放大(324)被调节以提供具有用于维持所述光链路(322)的最小传输功率(310)的第二光信号(320，320b)；以及通过所述光链路(322)从所述第一通信终端(302，302a)向所述第二通信终端(302，302b)传输所述第二光信号(320，320b)。2.根据权利要求1所述的方法(900)，其中确定用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)基于当所述第一通信终端(302，302a)接收所述第一光信号(320，320a)时所述第一光信号(320，320a)的光功率(330)。3.根据权利要求1所述的方法(900)，其中确定用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)是基于与所述第一光信号(320，320a)相关联的数据分组(331)的错误率。4.根据权利要求1所述的方法(900)，还包括：当接收所述第一光信号(320，320a)时：在所述第一通信终端(302，302a)处通过所述光链路(322)从所述第二通信终端(302，302b)接收遥测信号(720，720a)，所述遥测信号(720，720a)提供在所述第二通信终端(302，302b)处的用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)；以及由所述控制硬件(800，800a)基于提供在所述第二通信终端(302，302b)处的用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)的所述遥测信号(720，720a)来确定用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)。5.根据权利要求1所述的方法(900)，还包括：当接收所述第一光信号(320，320a)时：在所述第一通信终端(302，302a)处通过所述光链路(322)从所述第二通信终端(302，302b)的激光二极管(606)接收激光二极管信号(620)；以及由所述控制硬件(800，800a)确定所述激光二极管信号(620)的接收的功率；以及由所述控制硬件(800，800a)基于所述激光二极管信号(620)的所述接收的功率来确定用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)。6.根据权利要求5所述的方法(900)，其中所述第二通信终端(302，302b)以恒定输出功率(610)从所述激光二极管(606)传输所述激光二极管信号(620)。7.根据权利要求6所述的方法(900)，还包括：当所述激光二极管信号(620)的所述接收的功率与所述激光二极管(606)的所述恒定输出功率(610)不同时，由所述控制硬件(800，800a)按照基于所述激光二极管信号(620)的所述接收的功率与所述激光二极管(606)的所述恒定输出功率(610)之间的差异的数量来调节在所述第一通信终端(302，302a)处的所述输出放大(324)。8.根据权利要求5所述的方法(900)，其中所述第二通信终端(302，302b)以在与所述第一光信号(320，320a)相关联的增益带宽范围之外的波长从所述激光二极管(606)传输所述激光二极管信号(620)。9.根据权利要求1所述的方法(900)，还包括：当从所述第一通信终端(302，302a)向所述第二通信终端(302，302b)传输所述第二光信号(320，320b)时，通过所述光链路(322)从所述第一通信终端(302，302a)向所述第二通信终端(302，302b)传输遥测信号(720，720b)，所述遥测信号(720，720b)基于以下各项中的至少一项来提供在所述第一通信终端(302，302a)处的用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)：所述第一光信号(320，320a)的接收的光功率(330)；或者与所述第一光信号(320，320a)相关联的数据分组(331)的错误率。10.根据权利要求9所述的方法(900)，其中所述遥测信号(720，720b)包括与关联于所述第二光信号(320，320b)的信号信道不同的专用信道。11.根据权利要求9所述的方法(900)，其中在向所述第二通信终端(302，302b)传输所述第二光信号(320，320b)和所述遥测信号(720，720b)之前在所述第一通信终端(302，302a)处通过光放大器(304，304a，304b)共同传播所述遥测信号(720，720b)和所述第二光信号(320，320b)。12.根据权利要求1所述的方法(900)，其中调节在所述第一通信终端(302，302a)处的所述输出放大(324)包括：当用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)小于阈值接收功率(326)时：增大在所述第一通信终端(302，302a)处的所述输出放大(324)以增大当所述第二通信终端(302，302b)接收所述第二光信号(320，320b)时的用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)；或者当用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)大于所述阈值接收功率(326)时：减小在所述第一通信终端(302，302a)处的所述输出放大(324)以减小当所述第二通信终端(302，302b)接收所述第二光信号(320，320b)时的用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)。13.根据权利要求12所述的方法(900)，其中减小所述输出放大(324)包括以避免当所述第一通信终端(302，302a)传输所述第二光信号(320，320b)时的振荡的速率来减小所述输出放大(324)。14.根据权利要求1所述的方法(900)，其中所述第一通信终端(302，302a)或者所述第二通信终端(302，302b)包括高海拔平台。15.根据权利要求1所述的方法(900)，其中所述第一通信终端(302，302a)和所述第二通信终端(302，302b)在维持彼此之间的视线的同时在地球上的共同海拔处操作。16.一种高海拔平台(200，200a-b)，包括：接收器光学器件(308，308a-b)，其被配置为通过自由空间光链路(322)从另一高海拔平台(200，200a-b)接收第一光信号(320，320a)；发射器光学器件(306，306a-b)，其被配置为通过所述光链路(322)向所述另一高海拔平台(200，200a-b)传输第二光信号(320，320a-b)；以及控制硬件(800，800a-b)，其与所述接收器光学器件(308，308a-b)和所述发射器光学器件(306，306a-b)通信，所述控制硬件(800，800a)被配置为：基于所述第一光信号(320，320a-b)来确定用于所述光链路(322)的接收功率(326)；以及基于用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)来调节在所述发射器光学器件(306，306a-b)处的输出放大(324)，所述输出放大(324)被调节以提供具有用于维持所述光链路(322)的最小传输功率(310)的所述第二光信号(320，320a-b)。17.根据权利要求16所述的高海拔平台(200，200a-b)，其中所述控制硬件(800，800a，800b)基于以下各项中的至少一项来确定用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)：当所述接收器光学器件(308，308a-b)接收所述第一光信号(320，320a)时的所述第一光信号(320，320a-b)的光功率(330)；或者当所述接收器光学器件(308，308a-b)接收所述第一光信号(320，320a-b)时的与所述第一光信号(320，320a-b)相关联的数据分组(331)的错误分组率。18.根据权利要求16所述的高海拔平台(200，200a-b)，其中：所述接收器光学器件(308，308a-b)当接收所述第一光信号(320，320a-b)时被配置为通过所述光链路(322)从所述另一高海拔平台(200，200a-b)接收遥测信号(720，720a-b)，所述遥测信号(720，720a-b)提供在所述另一高海拔平台(200，200a-b)处的用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)；并且所述控制硬件(800，800a-b)被配置为基于在所述另一高海拔平台(200，200a-b)处的用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)来确定用于所述光链路(322)的所述接收功率(326)。19.根据权利要求16所述的高海拔平台(200，200a-b)，其中：所述接收器光学器件(308，308a-b)当接收所述第一光信号(320，320a-b)时被配置为通过所述光链路(322)从所述另一高海拔平台(200，200a-b)的激光二极管(606)接收激光二极管信号(620)；并且所述控制硬件(800，800a-b)被配置为确定所述激光二极管信号(620)的接收的功率以及基于所述激光二极管信号(...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·王，C·J·S·伊托，
申请(专利权)人：谷歌公司，
类型：发明
国别省市：美国;US