一种一点多址空间激光通信组网用端机及系统技术方案

一种一点多址空间激光通信组网用端机及系统，属于空间激光通信技术领域领域，具体涉及到一种一点多址空间激光通信组网用端机及系统。本发明专利技术包括中继节点和若干个从节点。中继节点可以同时与多个从节点建立通信链路，构成一点(中继节点)多址(多条通信链路)的通信网络。从节点通过中继节点与其他从节点实现信息交换。中继节点可以随时与任一从节点实现波长匹配，建立链路，实现随遇接入。此外，采用相同的波长体系，也容易根据实际需要增加或删减增减天线和通信收发模块数量，使得整个空间网络具备良好的外扩能力。全光转发过程不经过光电或电光转换，速率不受电子学器件影响，数据延时小。延时小。延时小。

【技术实现步骤摘要】
一种一点多址空间激光通信组网用端机及系统


[0001]本专利技术属于空间激光通信
，具体涉及到一种一点多址空间激光通信组网用端机及系统。

技术介绍

[0002]空间激光通信技术具有传输速率快、轻小型、通信容量大、安全、隐蔽等特点，近年来成为世界各国通信领域研究热点之一。目前空间激光通信主要还集中在点对点激光通信研究，但是从实际应用需求来看，建立激光通信网络实现信息交互，不仅能提高传输距离，还能提高信息传输可靠性，具有重要的实际应用价值。
[0003]目前，空间激光通信组网技术最常采用的方法有三种。一种是在搭载平台 (卫星、飞机等)上安装多个点对点激光通信端机，每个点对点激光通信端机均具有独立的通信功能，可以与一定区域范围内的目标建立激光通信链路。多个点对点激光通信端机接收到的信号通过交换机建立网络。这种方法中每个端机都是独立的，占用资源多，调度控制复杂，通信信号需要经过光电转换和电光转换两个过程，信号延时大，可靠性低。第二种是采用光分插复用器，将多个独立激光通信端机连接起来，构成可同时与多个目标通信的能力，但是该方案所采用的光分插复用模块作为光交换组件存在以下问题，若通信接收和通信发射采用相同波长，则光分插复用模块存在收发干扰问题，若通信接收与通信发射采用两个不同的波长，该路由终端只能与波长匹配的通信目标端机建立链路，不能实现随遇接入。第三种是中继节点采用特殊结构设计，例如长春理工大学提出的基于旋转抛物面拼接的光学中继方案(姜会林,胡源,丁莹,付强,赵义武,董科研,宋延嵩,娄岩.空间激光通信组网光学原理研究[J].光学学报,2012,32(10):56
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60.)。这种方案存在波长分配困难，后续子光路复杂，中继节点能量利用率低，信号传输延时大，无法适用于通信节点多的场合。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的波长分配困难，后续子光路复杂，中继节点能量利用率低，信号传输延时大，无法适用于通信节点多的场合的问题，提出一种一点多址空间激光通信组网用光端机，采用波长转换器和光开关，实现空间多点便捷、快速、轻小型化和随遇接入激光通信组网问题。
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种一点多址空间激光通信组网用端机及系统，包括中继节点和若干个从节点。中继节点可以同时与多个从节点建立通信链路，构成一点(中继节点)多址(多条通信链路)的通信网络。从节点通过中继节点与其他从节点实现信息交换。
[0006]一种一点多址空间激光通信组网用端机，包括光学天线、通信收发模块和光开关；
[0007]所述光学天线包括：
[0008]二维反射镜伺服机构，用于控制通信光束指向与跟踪，
[0009]中继天线，其光轴中心与所述二维反射镜伺服机构的方位轴同轴布置，用于将通
信光束缩束或扩束，
[0010]精跟踪振镜，
[0011]波段分光片，
[0012]所述精跟踪振镜用于提高光束指向精度，并将通信光束反射进入所述波段分光片，
[0013]所述波段分光片用于将通信光束分为通信光λ1和信标光λ3，
[0014]章动振镜，
[0015]通信耦合镜，
[0016]通信光纤，
[0017]所述章动振镜用于将通信光λ1反射进入所述通信耦合镜，
[0018]所述通信耦合镜用于将通信光λ1耦合进入所述通信光纤，
[0019]波长分光片，
[0020]信标接收镜，
[0021]CCD，
[0022]所述信标接收镜用于将经所述波长分光片透射的信标光λ3汇聚到所述CCD 上，
[0023]信标光激光器,用于发射信标光λ4，
[0024]信标扩束镜，用于将信标光λ4扩束后进入所述波长分光片中，
[0025]所述波长分光片用于使经过的信标光λ3与信标光λ4同轴反向；
[0026]所述通信收发模块包括光纤环路器、前置放大器、滤波器、分束器、探测器、波长转换器和EDFA；
[0027]所述通信光纤连接到所述光纤环路器的双向端口，所述光纤环路器的输出端口通过光纤连接到所述前置放大器上，所述滤波器一端与所述前置放大器连接，另一端与分束器连接，所述分束器用于将接收到的通信光λ1分为两个部分，一部分进入所述探测器，另一部分通过光纤进入所述光开关的输入端；
[0028]所述光开关的输出端与波长转换器连接，
[0029]所述波长转换器用于将接收到的通信光λ1改变波长成为通信光λ2，
[0030]所述EDFA与光纤环形器中连接，用于将通信光λ2放大。
[0031]一种一点多址空间激光通信组网用系统，包括中继结点和从节点，所述中继结点为上述的一种一点多址空间激光通信组网用端机，所述从节点为典型点对点用激光通信端机，每个所述中继结点与至少一个所述从节点通信连接。
[0032]本专利技术的有益效果：本专利技术包括多个光学天线和通信收发模块，利用光开关切换不同输入与输出通道构成全光转换端机。
[0033]本专利技术中所采用的光有四个不同波长，中继节点通信接收波长为λ1的通信光，发射波长为λ2的通信光，通过波长转换器实现通信光由λ1波长变成λ2 波长。信标接收波长为λ3的信标光，发射波长为λ4的信标光。于此对应。从节点均具有相同的结构，接收波长为λ2的通信光，发射波长为λ1的通信光，接收波长为λ3信标光，发射波长为λ4的信标光。
[0034]本专利技术在同一个节点中采用不同的波长，可提高收发隔离度，进而提升通信链路的信噪比。
[0035]本专利技术所有节点均采用相同波长体系(通信光波长λ1、λ2，信标光波长λ3、λ4)，使
得中继节点可以随时与任一从节点实现波长匹配，建立链路，实现接入。此外，采用相同的波长体系，也容易根据实际需要增加或删减增减天线和通信收发模块数量，使得整个空间网络具备良好的外扩能力。
[0036]本专利技术采用粗跟踪、精跟踪和章动跟踪三环跟踪策略，能够最大限度实现空间光到单模光纤的耦合效率，实现远距离、高速率空间通信网络。
[0037]本专利技术具备通信和全光转发两种能力。中继节点不仅能够通过探测器感知从节点发送的信息，还能够将信息完整转发到其他从节点。全光转发过程不经过光电或电光转换，速率不受电子学器件影响，数据延时小。
附图说明
[0038]图1为本专利技术实施例的结构示意图。
[0039]图2为本专利技术实施例的第一光学天线结构示意图。
[0040]图3为本专利技术实施例的第一通信收发模块结构示意图。
[0041]图4为本专利技术实施例的光路示意图。
[0042]图5为本专利技术实施例的通信示意图。
[0043]图中11
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第一光学天线、12
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第二光学天线、13
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第三光学天线、14
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第四光学天线、21
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第一通信收发模块、22
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第二通信收发模块、23<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一点多址空间激光通信组网用端机，其特征在于,包括光学天线、通信收发模块和光开关；所述光学天线包括：二维反射镜伺服机构，用于控制通信光束指向与跟踪，中继天线，其光轴中心与所述二维反射镜伺服机构的方位轴同轴布置，用于将通信光束缩束或扩束，精跟踪振镜，波段分光片，所述精跟踪振镜用于提高光束指向精度，并将通信光束反射进入所述波段分光片，所述波段分光片用于将通信光束分为通信光λ1和信标光λ3，章动振镜，通信耦合镜，通信光纤，所述章动振镜用于将通信光λ1反射进入所述通信耦合镜，所述通信耦合镜用于将通信光λ1耦合进入所述通信光纤，波长分光片，信标接收镜，CCD，所述信标接收镜用于将经所述波长分光片透射的信标光λ3汇聚到所述CCD上，信标光激光器,用于发射信标光λ4，信标扩束镜，用于将信标光λ4扩束后进入所述波长分光片中，所述波长分光片用于调节角...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟立新，刘智，张立中，白杨杨，姜会林，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：