通信激光信号捕获的方法、装置以及激光通信系统制造方法及图纸

本公开提供一种通信激光信号捕获的方法，包括：检测是否有通信激光信号输入；如果检测到无通信激光信号输入时：获取预判通信激光波长λ1；基于波长λ1的预判通信激光，确定参考激光的波长λ2；将参考激光输入至光学延迟线干涉仪，并调整光学延迟线干涉仪的偏压，使得基于光学延迟线的输出，生成满足预定电压信号关系的电压信号时，维持光学延迟线干涉仪状态；以及，如果检测到有通信激光信号输入时：接收通信激光并对通信激光进行解码，以便进行激光通信。本公开还提供一种生成通信激光和参考激光关系的方法、装置以及激光通信系统。装置以及激光通信系统。装置以及激光通信系统。

【技术实现步骤摘要】
通信激光信号捕获的方法、装置以及激光通信系统


[0001]本公开涉及一种生成通信激光和参考激光关系的方法、通信激光和通信激光信号捕获的方法、装置及激光通信系统，属于航天通信


技术介绍

[0002]现有技术一、对于星地间激光通信，光信号捕获一般通过搜索实现。首先由ATP系统完成激光通信链路的建立，当通信收发终端互相对准并稳定跟踪后，开始进入通信阶段。对于使用光学差分相移键控技术体制的高速激光通信，接收信号的关键是对经过固定相位调制的光信号进行解调，即准确读出光载波信号携带的相位信息，这个过程称为解调，解调通过光学延迟线干涉仪来完成，干涉仪通过偏压加热的方式来获得固定的光学相位延迟，这个过程称为延迟线干涉仪工作点的确定。进入通信阶段后，干涉仪的偏压控制器开始对干涉仪施加偏压，偏压值由小到大在一定范围内不断变化。当有信号光入射时，如果偏压值正好变化到一个点，使得延迟线干涉仪获得光学相位延迟正好可以解调信号，则接收端的数据处理系统可以正确读出光载波所携带的数据，光信号的捕获成功，进而完成整个通信过程。
[0003]该技术存在的问题是，首先，光学延迟线干涉仪对信号光的搜索情况需要等待信号光入射才能确定，并且，不一定当信号光入射时，干涉仪的偏压值正好是准确解调信号所需的，整个搜索的过程较长，会浪费有效的通信时间；同时，光学延迟线干涉仪对波长非常敏感，pm级的波长变化就能对信噪比产生明显影响，而对那些低于地球同步轨道的卫星或飞行器，由于其与地球之间相对运动产生的多普勒效应，会使接收端收到的实际光波长是实时变化的，这更增加了搜索的不确定性，无疑会进一步增加光信号搜索时间，极大的影响通信效率。
[0004]现有技术二、一种星间相干光通信接收系统的多普勒效应补偿方法，见于专利技术专利《一种星间自零差相干光通信接收系统的多普勒效应在轨补偿方法》，专利号CN105610488B。其主要目的为补偿由于卫星间相对运动引起的接收载波激光频率偏移造成的接收机灵敏度下降问题。其主要工作方式为，首先计算频率差，选取最大频偏，然后计算通信比特率与最大频偏的比值，判断该比值是否满足获得不间断激光通信链路的条件，如果是，则维持通信比特率的值，否则，改变通信比特率，直到比值满足不间断激光通信链路的条件。
[0005]该技术存在的问题是，虽然可以实现对激光通信收发端相对运动引起的多普勒效应的补偿，但其代价是牺牲了通信比特率，影响了数据的传递效率，这在实际的激光通信中，是不希望看到的。对于激光通信，理论上来讲，信噪比越高，越有助于提升通信速率，这也是激光通信系统不断追求的目标，而多普勒效应的存在，会导致使用相位调制等技术手段激光通信的信噪比下降，进而影响通信质量，达不到预期速率，该技术正是不断放宽通信质量的阈值条件，通过降速来实现链路的保持，牺牲了关键指标。
[0006]在星地间激光通信中，为了提升信道容量，加快通信速率，一般采用相位调制的办
法来将数据加载在载波激光上，比如DPSK、QPSK、DQPSK等，接收端的信号解调依赖光学延迟线干涉仪(DI)进行，DI通过精密控制干涉光路中的光程差来恢复载波激光上的编码数据，DI光程差的控制与接收到的载波光信号波长严格相关。当星地间存在相对运动，就会产生光学多普勒效应，即接收端收到的激光波长发生了变化，这种现象也称激光多普勒频移。受多普勒频移影响，信号光波长不断的变化，DI的光程差也需要跟着不断的变化，这个过程称为DI的波长对准，DI是否对准信号波长的判据一般为接收端对数据的解码情况，其中一个衡量指标是误码率，因此，若想DI对准信号波长，首先得有信号光进入到DI。当激光通信链路受到轨道运行、大气湍流等外界因素影响，使接收端无法接收到信号或者信号衰减很严重的情况下，DI是无法正常工作的，如果信号重新出现，DI需要重新进行波长对准，在有限的可通信时间内，将花费大量的时间在通信链路的建立、恢复上。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开提供一种生成通信激光和参考激光关系的方法、通信激光信号捕获的方法、装置及激光通信系统。
[0008]根据本公开的一个方面，提供一种生成通信激光和参考激光关系的方法，包括：
[0009]生成波长为λ1的通信激光；
[0010]生成参考激光；
[0011]将所述波长为λ1的通信激光和所述参考激光，分别输入至光学延迟线干涉仪，调整所述参考激光的波长，基于所述光学延迟线的输出，生成满足预定电压信号关系的电压信号，此时参考激光的波长记作λ2，通信激光的波长λ1和参考激光的波长λ2对应。
[0012]根据本公开至少一个实施方式的生成通信激光和参考激光关系的方法，所述波长为λ1的通信激光或参考激光分别通过可调谐波长的激光器生成。
[0013]根据本公开至少一个实施方式的生成通信激光和参考激光关系的方法，所述通信激光和参考激光至少相隔一个ITU信道。
[0014]根据本公开至少一个实施方式的生成通信激光和参考激光关系的方法，将所述波长为λ1的通信激光和所述参考激光，分别输入至光学延迟线干涉仪，调整所述参考激光的波长，基于所述光学延迟线的输出，生成满足预定电压信号关系的电压信号，此时参考激光的波长记作λ2，包括：
[0015]将所述波长为λ1的通信激光通过光电调制器调制，获得调制后的通信激光；
[0016]将所述调制后的通信激光输入至光学延迟线干涉仪，将光学延迟线干涉仪输出的通信激光信号输入至平衡探测器；
[0017]调整所述光学延迟线干涉仪的偏压直到最佳工作点偏压；
[0018]将所述平衡探测器替换为两个独立的探测器，获得两个独立的探测器的输出电压值分别为V1和V2；以及，
[0019]将所述参考激光输入光学延迟线干涉仪，保持光学延迟线干涉仪的偏压为所述最佳工作点偏压，通过调整所述参考激光的波长，使得所述V1和所述V2满足预定电压关系，此时参考激光的波长记作λ2，通信激光的波长λ1和参考激光的波长λ2对应。
[0020]根据本公开至少一个实施方式的生成通信激光和参考激光关系的方法，调整所述光学延迟线干涉仪的偏压直到最佳工作点偏压，包括：
[0021]通过连接所述平衡探测器的示波器观察信号眼图，直至示波器观察到的信号眼图最佳，或/和，
[0022]通过数据处理系统进行解码，直至解码完全正确。
[0023]根据本公开至少一个实施方式的生成通信激光和参考激光关系的方法，所述预定电压关系包括两个电压相等、两个电压成整数倍数或两个电压成非整数倍数。
[0024]根据本公开的又一个方面，提供一种通信激光信号捕获的方法，包括：
[0025]检测是否有通信激光信号输入；
[0026]如果检测到无通信激光信号输入时：
[0027]获取预判通信激光波长λ1；
[0028]基于所述波长λ1的预判通信激光，确定参考激光的波长λ2；
[0029]将所述参考激光输入至光学延迟线干涉仪，并调整所述光学延迟线干涉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生成通信激光和参考激光关系的方法，其特征在于，包括：生成波长为λ1的通信激光；生成参考激光；以及将所述波长为λ1的通信激光和所述参考激光，分别输入至光学延迟线干涉仪，调整所述参考激光的波长，基于所述光学延迟线的输出，生成满足预定电压信号关系的电压信号，此时参考激光的波长记作λ2，通信激光的波长λ1和参考激光的波长λ2对应。2.根据权利要求1所述的生成通信激光和参考激光关系的方法，其特征在于，将所述波长为λ1的通信激光和所述参考激光，分别输入至光学延迟线干涉仪，调整所述参考激光的波长，基于所述光学延迟线的输出，生成满足预定电压信号关系的电压信号，此时参考激光的波长记作λ2，包括：将所述波长为λ1的通信激光通过光电调制器调制，获得调制后的通信激光；将所述调制后的通信激光输入至光学延迟线干涉仪，将光学延迟线干涉仪输出的通信激光信号输入至平衡探测器；调整所述光学延迟线干涉仪的偏压直到最佳工作点偏压；将所述平衡探测器替换为两个独立的探测器，获得两个独立的探测器的输出电压值分别为V1和V2；以及将所述参考激光输入光学延迟线干涉仪，保持光学延迟线干涉仪的偏压为所述最佳工作点偏压，通过调整所述参考激光的波长，使得所述V1和所述V2满足预定电压关系，此时参考激光的波长记作λ2，通信激光的波长λ1和参考激光的波长λ2对应。3.一种通信激光信号捕获的方法，其特征在于，包括：检测是否有通信激光信号输入；如果检测到无通信激光信号输入时：获取预判通信激光波长λ1；基于所述波长λ1的预判通信激光，确定参考激光的波长λ2；将所述参考激光输入至光学延迟线干涉仪，并调整所述光学延迟线干涉仪的偏压，使得基于所述光学延迟线的输出，生成满足预定电压信号关系的电压信号时，维持所述光学延迟线干涉仪状态；以及如果检测到有通信激光信号输入时：接收通信激光并对通信激光进行解码，以便进行激光通信。4.根据权利要求3所述的通信激光信号捕获的方法，其特征在于，获取预判通信激光波长λ1，包括：基于轨道信息及发射端技术参数，通过计算获得激光发射端发射的通信激光的预判通信激光波长λ1。5.根据权利要求3所述的通信激光信号捕获的方法，其特征在于，基于所述波长λ1的预判通信激光，确定参考激光的波长λ2，包括：基于所述波长λ1为通信激光，以及权利要求1所述的生成通信激光和参考激光关系的方法，确定参考激光的波长λ2。6.根据权利要求3所述的通信激光信号捕获的方法，其特征在于，将所述参考激光输入至光学延迟线干涉仪，并调整所述光学延迟线干涉仪的偏压，使得基于所述光学延迟线的
输出，生成满足预定电压信号关系的电压信号时，维持所述光学延迟线干涉仪状态，包括：将所述参考激光输入至光学延迟线干涉仪；以及调整所述光学延迟线干涉仪的偏压，直至连接光学延迟线干涉仪的输出端的光探测器探测的电压值满足预定电压关系时，维持所述光学延迟线干涉仪状态，所述光学延迟线干涉仪状态包括光学延迟线干涉仪的偏压。7.一种通信激光信号捕获装置，其特征在于，包括：光学天线，所述光学天线接收通信激光，并将所述通信激光输入至光纤耦合器；参考激光器，所述参考激光器生成参考激光，并将所述参考激光输入光纤耦合器；光纤耦合器，所述光纤耦合器将所述通信激光和所述参考激光进行信号合成，生成合成信号，并将所述合成信号输入至光学延迟线干涉仪；光学延迟线干涉仪，所述光学延迟线干涉仪接收所述光纤耦合器合成的合成信号，并对所述合成信号进行解调，输出解调信号至波分复用器；两个波分复用器，分别接收所述光学延迟线干涉仪的解调信号，生成输出信号，并将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕世猛，
申请(专利权)人：北京极光星通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：