一种基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置包括：发射机和光束指向控制模块；其中发射机包括激光发射模块和通信发射模块，所述激光发射模块用于发射呈高斯分布的空间激光光束以及激光功率，所述通信发射模块用于发射信息数据；所述光束指向控制模块用于对光束指向进行控制和调整；所述接收设备包括接收机和闪烁方差统计模块；其中接收机包括光电接收模块和通信接收模块，所述光电接收模块用于将接收到的光信号转化为电信号，所述通信接收模块用于对接收到的信息数据进行解调；所述闪烁方差统计模块用于导引所述光束指向控制模块控制所述光束的指向。该装置能够更稳定可靠地实现空间激光通信光束耦合，提高大气激光通信建链效率。气激光通信建链效率。气激光通信建链效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置


[0001]本专利技术属于空间激光通信
，具体涉及一种基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置和方法。

技术介绍

[0002]空间激光通信技术具有远高于射频通信的载波频率，因此获得了极大的信道容量和链路增益，是解决高速率、远距离、高保密通信的新兴手段。但是由此带来了urad量级的窄波束难以跟踪瞄准的问题，针对该问题，现有技术中普遍采用基于信标的或无信标体制的激光跟瞄装置，实现激光链路的建立。
[0003]而激光链路建立的重要标志是双端光束在中心轴线的准确覆盖，已知激光通信光功率在空间上呈高斯分布，双端轴线的覆盖即表明高斯分布中心的双端重合，会带来最优的通信质量。然而，在实际系统中，由于存在信标/信号、发射/接收通道的系统偏差，通常无法同归开环指向和间接跟踪实现通信光功率的高效耦合，这对光机装调精度和稳定性都提出了苛刻的要求，因此，通常采用通信光功率扫描技术，以通信光功率作为反馈，光端机进行空间角度扫描，当通信光功率产生极大值时，认为是通信光指向的最优位置。这种以通信光功率作为反馈的耦合装置，可以自动实现双端光束的耦合，但是，由于存在着旁瓣、杂光等影响，产生空间光场的多极值问题，即通过功率反馈获得的最大功率点处于旁瓣峰值或主瓣边沿跳变峰值处，由此虽然产生了极值，但是由于极值点过于陡峭，难以产生稳定的功率分布，从而也是无法满足要求的通信质量，造成了激光通信的错误对准。
[0004]上述问题是目前亟待解决的。

技术实现思路

[0005]本专利技术要克服现有技术的上述缺点，提供一种基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置，包括发射设备和接收设备，所述发射设备包括：发射机和光束指向控制模块；其中发射机包括激光发射模块和通信发射模块，所述激光发射模块用于发射呈高斯分布的空间激光光束以及激光功率，所述通信发射模块用于发射信息数据；所述光束指向控制模块用于对光束指向进行控制和调整；所述接收设备包括接收机和闪烁方差统计模块；其中接收机包括光电接收模块和通信接收模块，所述光电接收模块用于将接收到的光信号转化为电信号，所述通信接收模块用于对接收到的信息数据进行解调；所述闪烁方差统计模块用于将统计的最小闪烁方差值反馈发送至发射设备，导引所述光束指向控制模块控制所述光束的指向。
[0006]进一步的，所述装置还包括：数据传输模块，用于对所述发射设备和接收设备之间进行信息交互。
[0007]进一步的，所述数据传输模块配置为链路勤务数据传输通道，用于进行发射设备和接收设备之间低速勤务数据传输。
[0008]进一步的，所述光束指向控制模块包括：二维伺服转台和光束指向控制单元，所述
光束指向控制单元控制所述二维伺服转台的转动进而对所述光束指向进行控制和调整。
[0009]进一步的，所述闪烁方差统计模块包括：通信激光功率读取单元、激光功率方差统计单元以及激光功率分布直方图单元；所述通信激光功率读取单元配置有激光功率计，用于读取实时通信光功率；所述激光功率方差统计单元和所述激光功率分布直方图单元用于同步读取所述通信光功率，分别生成激光功率方差值和激光功率分布直方图。
[0010]进一步的，所述闪烁方差统计模块还包括：最小闪烁方差值单元，用于基于所述激光功率分布直方图和激光功率方差值生成最小闪烁方差值。
[0011]进一步的，所述闪烁方差统计模块还包括：用于导引所述光束指向控制模块控制所述光束向闪烁方差最小值对应的方向调节的单元。
[0012]本专利技术还公开了一种基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合方法，所述方法包括：调制载波并发射激光功率和信息数据；基于所述激光功率和信息数据将所述光信号转化为电信号；对所述信息数据进行解调；基于解调后的数据读取实时通信光功率；对所述实时通信光功率进行同步读取分别生成激光功率方差和激光功率分布直方图；基于所述激光功率分布直方图验证所述激光功率方差生成最小闪烁方差值；基于所述最小闪烁方差值调整光束的指向。
[0013]本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或一个以上的指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合方法。
[0014]本专利技术还公开了一种电子设备，包括：存储器和处理器；所述存储器中存储有至少一条程序指令；所述处理器通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现上述的基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合方法。
[0015]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置，包括发射设备和接收设备，所述发射设备包括：发射机和光束指向控制模块；其中发射机包括激光发射模块和通信发射模块，所述激光发射模块用于调制载波并发射激光功率，所述通信发射模块用于发射信息数据；所述光束指向控制模块用于对光束指向进行控制和调整；所述接收设备包括接收机和闪烁方差统计模块；其中接收机包括光电接收模块和通信接收模块，所述光电接收模块用于将接收到的光信号转化为电信号，所述通信接收模块用于对接收到的信息数据进行解调；所述闪烁方差统计模块用于将统计的最小闪烁方差值反馈发送至发射设备，导引所述光束指向控制模块控制所述光束的指向。
[0016]通过快速统计一段时间内的接收通信光功率抖动分布直方图和激光功率方差，获得反映光功率抖动的闪烁方差，利用最小闪烁方差，控制摆镜进行空间螺旋扫描，得到了空间扫描区域范围内的光功率抖动分布情况，结合空间光功率均值，找到满足门限均值条件下的最小闪烁方差空间位置，即为理论上的光斑高斯分布中心值，能够获得稳定准确的通信状态。该装置能够更稳定可靠地实现空间激光通信光束耦合，提高大气激光通信建链效率。
附图说明
[0017]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0018]图1是本专利技术实施例所提供的基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置示意
图；
[0019]图2是本专利技术实施例所提供的闪烁方差统计模块示意图；
[0020]图3
‑
4是本专利技术实施例所提供的激光功率分布直方图；
[0021]图5是本专利技术实施例所提供的基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合方法流程图；
[0022]图6是本专利技术实施例所提供的电子设备的部分框图。
[0023]其中，图中各附图标记：
[0024]1‑
发射设备；2
‑
接收设备；3
‑
光学透镜；100
‑
发射机；110
‑
光束指向控制模块；101
‑
激光发射模块；102
‑
通信发射模块；111
‑
光束指向控制单元；200
‑ꢀ
接收机；300
‑
闪烁方差统计模块；201
‑
光电接收模块；202
‑
通信接收模块；400
‑ꢀ
数据传输模块；301
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置，包括发射设备和接收设备，其特征在于，所述发射设备包括：发射机和光束指向控制模块；其中发射机包括激光发射模块和通信发射模块，所述激光发射模块用于发射呈高斯分布的空间激光光束以及激光功率，所述通信发射模块用于发射信息数据；所述光束指向控制模块用于对光束指向进行控制和调整；所述接收设备包括接收机和闪烁方差统计模块；其中接收机包括光电接收模块和通信接收模块，所述光电接收模块用于将接收到的光信号转化为电信号，所述通信接收模块用于对接收到的信息数据进行解调；所述闪烁方差统计模块用于将统计的最小闪烁方差值反馈发送至发射设备，导引所述光束指向控制模块控制所述光束的指向。2.如权利要求1所述的基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置，其特征在于，所述装置还包括：数据传输模块，用于对所述发射设备和接收设备之间进行信息交互。3.如权利要求1所述的基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置，其特征在于，所述数据传输模块配置为链路勤务数据传输通道，用于进行发射设备和接收设备之间低速勤务数据传输。4.如权利要求1所述的基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置，其特征在于，所述光束指向控制模块包括：二维伺服转台和光束指向控制单元，所述光束指向控制单元控制所述二维伺服转台的转动进而对所述光束指向进行控制和调整。5.如权利要求1所述的基于光功率抖动分布的空间激光通信耦合装置，其特征在于，所述闪烁方差统计模块包括：通信激光功率读取单元、激光功率方差统计单元以及激光功率分布直方图单元；所述通信激光功率读取单元配置...

【专利技术属性】
技术研发人员：于笑楠，赵佰秋，张磊，林鹏，王潼，韩杰，王伯文，宋延嵩，佟首峰，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：