一种激光通信湍流信道补偿系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种激光通信湍流信道补偿系统，包括：接收光学系统、液晶波片、波控器、液晶光调制器、分光棱镜、相机、通信接收机以及计算机；接收光学系统将接收到的载波光信号发送至液晶波片；波控器控制液晶波片改变载波光信号的偏振态；液晶波片将载波光信号发送至液晶光调制器；液晶光调制器改变载波光信号的波前相位分布；分光棱镜将信号分别发送至相机和通信接收机；相机和通信接收机将载波光信号发送至计算机；计算机控制波控器和液晶光调制器修正载波光信号的数据参数。可动态灵活反馈激光信号空域和时域的扰动，同时补偿湍流信道产生的光斑畸变、降低接收功率抖动，从而提高激光通信链路在湍流信道中传输的稳定性，降低通信系统误码率。系统误码率。系统误码率。

【技术实现步骤摘要】
一种激光通信湍流信道补偿系统和方法


[0001]本专利技术涉及激光通信
，具体涉及一种激光通信湍流信道补偿系统和方法。

技术介绍

[0002]激光通信相比于传统的微波通信，具有带宽高、束散角小、抗电磁干扰等特点，由于激光通信具有更高的传输速率，更好的通信保密性等优势。因此激光通信被广泛的应用于通信领域中。
[0003]激光在自由空间中传输，由于自由空间中大气一直处于运动状态，因此需要考虑大气湍流的影响，大气湍流主要会造成两方面的影响：一是由于大气折射率的随机起伏而引起的接收光强的随机起伏，被称作光强闪烁效应；二是由于接收处的光斑中心发生的随机偏移，被称作光束漂移效应，因此大气湍流会在指向抖动基础上进一步影响激光信号的传输。在空间激光通信系统中，当光束穿过大气层时，接收端的信号光强将发生随机变化，从而对整个系统的通信性能造成较大的影响。
[0004]空间激光通信在大气中传输过程中受到湍流的扰动会产生光斑畸变、光强起伏，导致接收功率抖动、通信系统误码率增加。现有技术中通常通过增加发射光功率，这样可抑制部分湍流对通信链路的影响，然而当激光功率较强时，探测器将饱和甚至发生不可逆的损伤。此外，随着链路距离的增加，激光束散角在湍流信道传输后呈几何扩展增加，通信链路进性能将进一步恶化。采用激光束散角调控方法可在动态补偿湍流信道扰动的同时控制接收端探测器的输入功率，进而提高湍流信道条件下激光通信系统的稳定性。目前控制激光束散角的方法大多采用机械结构改变透镜组焦距，操作繁琐、响应时间慢且需要掌握每个透镜焦距的参数改变透镜间的相对距离，导致束散角控制系统体积重量难以压缩，无法与现有激光通信端机有效结合。
[0005]上述问题是目前亟待解决的。

技术实现思路

[0006]本专利技术要克服现有技术的上述至少一个缺点，一方面，提供了一种激光通信湍流信道补偿系统，所述系统包括：接收光学系统、液晶波片、波控器、液晶光调制器、分光棱镜、相机、通信接收机以及计算机；所述接收光学系统用于将接收到的载波光信号发送至液晶波片；所述波控器用于控制所述液晶波片改变所述载波光信号的偏振态；所述液晶波片用于将所述载波光信号发送至所述液晶光调制器；所述液晶光调制器用于改变所述载波光信号的波前相位分布；所述分光棱镜用于接收所述液晶光调制器发送的载波光信号并将其分成两部分分别发送至所述相机和所述通信接收机；所述相机用于将所述载波光信号发送至所述计算机；所述通信接收机用于将所述载波光信号发送至所述计算机；所述计算机用于控制所述波控器和所述液晶光调制器修正所述载波光信号的数据参数。
[0007]可选的，所述接收光学系统还用于：经过湍流信道传输的载波光信号通过所述接
收光学系统汇聚至所述液晶波片上。
[0008]可选的，所述波控器还用于：控制所述液晶波片改变所述载波光信号的偏振态与所述液晶光调制器的偏振态相匹配。
[0009]可选的，所述液晶光调制器还用于：基于所述计算机控制所述液晶光调制器改变所述载波光信号的波前相位分布。
[0010]可选的，所述分光棱镜还用于：将所述载波光信号分别投射至所述相机的靶面上和所述通信接收机的探测器上。
[0011]可选的，所述相机还用于：将基于所述载波光信号探测到的光斑图像发送至所述计算机中。
[0012]可选的，所述通信接收机还用于：所述通信接收机对所述载波光信号进行解调，同时探测接收所述载波光信号的光功率和功率抖动，发送至所述计算机。
[0013]可选的，所述载波光信号的数据参数包括：所述数据参数包括光斑的尺寸、畸变、激光束散角、平均光功率和功率抖动方差中的一种或其组合。
[0014]可选的，所述计算机还用于：通过解析所述相机和所述通信接收机发送的数据后，生成驱动信号分别控制所述波控器和液晶光调制器。
[0015]另一方面，本专利技术还提供了一种激光通信湍流信道补偿方法，所述方法包括：接收光学系统将接收到的载波光信号发送至液晶波片；波控器控制所述液晶波片改变所述载波光信号的偏振态；液晶波片将所述载波光信号发送至所述液晶光调制器；液晶光调制器改变所述载波光信号的波前相位分布；分光棱镜接收所述液晶光调制器发送的载波光信号并将其分成两部分分别发送至所述相机和所述通信接收机；相机将所述载波光信号发送至所述计算机；通信接收机将所述载波光信号发送至所述计算机；计算机控制所述波控器和所述液晶光调制器修正所述载波光信号的数据参数。
[0016]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种激光通信湍流信道补偿系统，包括：接收光学系统、液晶波片、波控器、液晶光调制器、分光棱镜、相机、通信接收机以及计算机；所述接收光学系统用于将接收到的载波光信号发送至液晶波片；所述波控器用于控制所述液晶波片改变所述载波光信号的偏振态；所述液晶波片用于将所述载波光信号发送至所述液晶光调制器；所述液晶光调制器用于改变所述载波光信号的波前相位分布；所述分光棱镜用于接收所述液晶光调制器发送的载波光信号并将其分成两部分分别发送至所述相机和所述通信接收机；所述相机用于将所述载波光信号发送至所述计算机；所述通信接收机用于将所述载波光信号发送至所述计算机；所述计算机用于控制所述波控器和所述液晶光调制器修正所述载波光信号的数据参数。可动态灵活反馈激光信号空域和时域的扰动，同时补偿湍流信道产生的光斑畸变、降低接收功率抖动，从而提高激光通信链路在湍流信道中传输的稳定性，降低通信系统误码率，并且可广泛应用于地
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地、星
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地等大气激光通信系统中。
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一种激光通信湍流信道补偿系统结构图。
[0019]图2是本专利技术一个实施例所述的灰度图示意图。
[0020]图3是本专利技术实施例所提供的一种激光通信湍流信道补偿方法流程图。
[0021]附图标记如下：
[0022]接收光学系统
‑
1；
[0023]液晶波片
‑
2；
[0024]波控器
‑
3；
[0025]液晶光调制器
‑
4；
[0026]分光棱镜
‑
5；
[0027]相机
‑
6；
[0028]通信接收机
‑
7；
[0029]计算机
‑
8。
具体实施方式
[0030]在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
[0031]应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光通信湍流信道补偿系统，其特征在于，所述系统包括：接收光学系统、液晶波片、波控器、液晶光调制器、分光棱镜、相机、通信接收机以及计算机；所述接收光学系统用于将接收到的载波光信号发送至液晶波片；所述波控器用于控制所述液晶波片改变所述载波光信号的偏振态；所述液晶波片用于将所述载波光信号发送至所述液晶光调制器；所述液晶光调制器用于改变所述载波光信号的波前相位分布；所述分光棱镜用于接收所述液晶光调制器发送的载波光信号并将其分成两部分分别发送至所述相机和所述通信接收机；所述相机用于将所述载波光信号发送至所述计算机；所述通信接收机用于将所述载波光信号发送至所述计算机；所述计算机用于控制所述波控器和所述液晶光调制器修正所述载波光信号的数据参数。2.如权利要求1所述的激光通信湍流信道补偿系统，其特征在于，所述接收光学系统还用于：经过湍流信道传输的载波光信号通过所述接收光学系统汇聚至所述液晶波片上。3.如权利要求1所述的激光通信湍流信道补偿系统，其特征在于，所述波控器还用于：控制所述液晶波片改变所述载波光信号的偏振态与所述液晶光调制器的偏振态相匹配。4.如权利要求1所述的激光通信湍流信道补偿系统，其特征在于，所述液晶光调制器还用于：基于所述计算机控制所述液晶光调制器改变所述载波光信号的波前相位分布。5.如权利要求1所述的激光通信湍流信道补偿系统，其特征在于，所述分光棱镜还用于：将所述载波光信号分别投射至所述相机的靶...

【专利技术属性】
技术研发人员：林鹏，于笑楠，杨翘楚，马万卓，刘智，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：