一种光信号的调制方法及其发射系统技术方案

本发明专利技术是关于一种光信号的调制方法及其发射系统。该光信号的调制方法，包括：获取周期激光脉冲和待发送的信息；通过可编程集成电路对待发送的所述信息进行编码得到加载信息，并提取时钟信息；依据所述时钟信息对所述加载信息进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行粗同步；对所述周期激光脉冲进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行精同步；根据所述加载信息对所述周期激光脉冲进行调制，并发射调制后的光信号。本发明专利技术实施例可以通过对电信号和激光脉冲分别进行延时以达到高精度的同步，从而实现更高功率短脉冲的调制信号输出，提高了水下通信质量。提高了水下通信质量。提高了水下通信质量。

【技术实现步骤摘要】
一种光信号的调制方法及其发射系统


[0001]本专利技术实施例涉及水下无线光通信
，尤其涉及一种光信号的调制方法及其发射系统。

技术介绍

[0002]与传统的水声、射频等通信方式相比，无线激光通信具有通信速率高、体积功耗小、重量轻、延迟小等突出优点。但由于水下环境复杂，受海水介质吸收和散射的影响，通信距离受限一直制约着水下无线光通信的发展和应用。激光放大技术能够提高水下输出功率，但由于连续激光器本身功率很低，经过放大技术后的激光虽然平均功率有所提高，但仍未能满足水下长距离通信的需求。而脉冲激光器不仅能够提供高脉冲能量、高平均功率和高峰值功率，还能够降低水下激光通信中激光脉冲在传输过程中受海水介质中粒子的吸收和散射的影响，在较大的路径损耗下仍然能够观察到输出响应信号。以脉冲激光器为发射光源的水下通信发射系统是未来水下长距离通信的发展趋势。
[0003]相关技术中，2006年，上海光学精密机械研究所的Kong等人选用连续单频激光器作为种子源，利用一段4m长的掺镱大模场双包层光纤，在1064nm的波长和100k Hz的重复频率下，实现在20k Hz处获得15ns脉冲持续时间下300k W的峰值功率。2018年，武汉邮电科学研究院采用半导体激光器作为种子源，构造了两级光发大系统，得到了中心波长为1064nm、峰值功率为10.4kW、最大平均功率为21.3W的脉冲激光输出。以上均为未调制的周期光脉冲输出。而实现通信必须要对脉冲激光进行信息加载，保证信息信号能够加载到脉冲激光上是实现水下高速长距离通信的前提。/>[0004]关于上述技术方案，专利技术人发现至少存在如下一些技术问题：
[0005]在信息进行编码处理的过程中，由于FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)器件的响应速度和器件内部连接，信息信号输出就会存在一定的延时。这些传递过程引起的延时会导致信息信号与激光无法同步进入调制器。调制后出现的波形出现差频或不同步现象，信息无法完全加载到脉冲激光上，从而导致最终传输数据的错误。因此在调制前需要对信息信号与载波信号进行同步处理。
[0006]因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。
[0007]需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的技术方案提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种光信号的调制方法及其发射系统，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。
[0009]根据本专利技术的第一方面，提供一种光信号的调制方法，包括：
[0010]获取周期激光脉冲和待发送的信息；
[0011]通过可编程集成电路对待发送的所述信息进行编码得到加载信息，并提取时钟信
息；
[0012]依据所述时钟信息对所述加载信息进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行粗同步；
[0013]对所述周期激光脉冲进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行精同步；
[0014]根据所述加载信息对所述周期激光脉冲进行调制，并发射调制后的光信号。
[0015]本专利技术中，通过可编程集成电路对待发送的所述信息进行编码得到加载信息，并提取时钟信息，包括：
[0016]通过可编程集成电路采用低密度奇偶校验码对所述待发送信息进行编码得到加载信息。
[0017]本专利技术中，通过可编程集成电路对待发送的所述信息进行编码得到加载信息，并提取时钟信息，包括：
[0018]提取D触发器输出的所述时钟信息。
[0019]本专利技术中，对所述周期激光脉冲进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行精同步，包括：
[0020]通过改变所述周期激光脉冲进行调制前的传输距离对所述周期激光脉冲进行延时。
[0021]本专利技术中，依据所述时钟信息对所述加载信息进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行粗同步，包括：
[0022]测出所述加载信息和所述周期激光脉冲之间的时间差量，对所述加载信息进行延时的时间范围在所述时间差量加1ns到所述时间差量之间。
[0023]本专利技术中，对所述周期激光脉冲进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行精同步，包括：
[0024]对所述周期激光脉冲进行延时的时间为对所述加载信息进行延时的时间减去所述时间差量的差值。
[0025]本专利技术中，还包括：通过受激辐射对调制后的光信号进行能量放大。
[0026]本专利技术中，还包括：将调制后的光信号经倍频处理后进行发射传输。
[0027]本专利技术中，还包括：将调制后的光信号在水下进行发射并传输给探测器，在所述探测器接收到光信号后，对所述光信号进行解调和译码并获得所述信息。
[0028]根据本专利技术的第二方面，一种基于上述任一项光信号的调制方法的发射系统，包括：
[0029]脉冲光源，用于获取周期激光脉冲；
[0030]可编程集成电路，用于接收待发送的信息并进行编码得到加载信息，并提取时钟信息；
[0031]电延时模块，用于依据所述时钟信息对所述加载信息进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行粗同步；
[0032]光延时模块，用于对所述周期激光脉冲进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行精同步；
[0033]调制模块，用于根据所述加载信息对所述周期激光脉冲进行调制，并发射调制后
的光信号。
[0034]本专利技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0035]本专利技术中，通过上述方法及系统，通过对电信号和激光脉冲分别进行延时以达到高精度的同步，从而实现更高功率短脉冲的调制信号输出，提高了水下通信质量。
附图说明
[0036]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1示出本专利技术示例性实施例中光信号的调制方法流程示意图；
[0038]图2示出本专利技术示例性实施例中光信号的调制方法关联示意图；
[0039]图3示出本专利技术示例性实施例中信号同步示意图；
[0040]图4示出本专利技术示例性实施例中脉冲同步实验结果示意图。
具体实施方式
[0041]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本专利技术将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0042]此外，附图仅为本专利技术实施例的示意性图解，并非一定是按比本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光信号的调制方法，其特征在于，包括：获取周期激光脉冲和待发送的信息；通过可编程集成电路对待发送的所述信息进行编码得到加载信息，并提取时钟信息；依据所述时钟信息对所述加载信息进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行粗同步；对所述周期激光脉冲进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行精同步；根据所述加载信息对所述周期激光脉冲进行调制，并发射调制后的光信号。2.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，通过可编程集成电路对待发送的所述信息进行编码得到加载信息，并提取时钟信息，包括：通过可编程集成电路采用低密度奇偶校验码对所述待发送信息进行编码得到加载信息。3.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，通过可编程集成电路对待发送的所述信息进行编码得到加载信息，并提取时钟信息，包括：提取D触发器输出的所述时钟信息。4.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，对所述周期激光脉冲进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行精同步，包括：通过改变所述周期激光脉冲进行调制前的传输距离对所述周期激光脉冲进行延时。5.根据权利要求1所述的调制方法，其特征在于，依据所述时钟信息对所述加载信息进行延时，以使所述加载信息和所述周期激光脉冲进行粗同步，包括：测出所述加载信息和所述周期激光脉冲之间的时间差量，对所述加载信息进行延...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺锋涛，杨祎，李碧丽，宋雨芹，刘浩宇，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：