本发明专利技术提供一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，通过一个偏振分光镜将发射光路和接收光路分开，利用另一个偏振分光镜将发射光路和接收光路的光束进行合束；采用汇聚透镜和光功率计对经过发射光路和接收光路的合束光功率进行监测，通过控制发射光路中的移相器使得合束后的光功率最大，实现发射光路与接收光路的光束共相；在各孔径之间激光接收光束相干合成的基础上实现激光的共相发射。本发明专利技术在发射光路中增加提前瞄准镜，可以补偿和修正两个激光终端之间存在切向相对速度造成的发射指向误差，降低对准失配引起的功率损耗，从而提高多孔径相干合成激光通信系统的作用距离，可广泛应用于星间、星地、空空、空地等空间激光通信链路中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传输，具体涉及一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法。
技术介绍
1、多孔径相干合成的激光通信系统不仅可以通过孔径的拼接可扩大接收面积，也可提高激光通信系统的传输距离和降低通信误码率。
2、cn115567115a专利申请提供一种多孔径相干合成的技术和系统，通过各孔径光学相控阵角度偏转的分时控制，克服了大偏转角光学相控阵响应时间造成激光通信中断的影响，实现大偏转角光学相控阵激光通信的连续不间断高速通信。该系统采用收发共光路技术，在确保多路孔径共相接收的同时，同时实现了发射的共相。
3、但是由于收发共光路设计，该系统无法克服切向相对运动和时间延迟带来超前角的影响。只有通过扩大激光发射束散角，确保发射激光光束覆盖对方接收终端并且相对中心光斑辐照度下降不超过1db，因此要求发射束散角大于6～8倍超前角，发射束散角的增大将导致系统通信距离大幅度下降。
4、传统的多孔径共相发射均采用目标在回路的相干合成技术(光纤激光目标在回路相干合成技术研究，国防科技大学博士学位论文)，其最大的特点是以直接接收来自目标反射回来的激光功率作为评价函数，该方法可较好的克服大气湍流带来的影响，但受发射光束特性、信道介质特性和目标特性等诸多因素的影响。尤其对于激光通信系统而言，由于通信距离较远，目标反射回来的光功率十分微弱，难以实现对其功率的监测，导致该方法无法适用于远距离的激光通信系统。
5、因此，需要一种可以克服切向相对运动和时间延迟带来超前角的影响的多孔径相干合成激光通信系统。
/>技术实现思路
1、本专利技术是为了解决多孔径相干合成激光通信系统中切向相对运动和时间延迟带来超前角的影响，提供一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，通过一个偏振分光镜将多孔径相干合成激光通信系统中发射光路和接收光路分开，发射光路中有提前瞄准镜、移相器，接收光路中有收束系统、反射镜，利用另一个偏振分光镜将发射光路和接收光路的光束进行合束；采用汇聚透镜和光功率计对经过发射光路和接收光路的合束光功率进行监测，通过控制发射光路中的移相器使得合束后的光功率最大，实现发射光路与接收光路的光束共相；由于多孔径相干合成激光通信系统已实现了各孔径之间激光接收光束相干合成，从而可以实现激光的共相发射。本专利技术在发射光路中增加提前瞄准镜，可以补偿和修正两个激光终端之间存在切向相对速度造成的发射指向误差，降低对准失配引起的功率损耗，从而提高多孔径相干合成激光通信系统的作用距离，可广泛应用于星间、星地、空空、空地等空间激光通信链路中。
2、本专利技术提供一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，包括以下步骤：
3、s1、设置各孔径发射光路和接收光路，各孔径发射光路和接收光路均包括与激光发射单元输出端依次光连接的耦合准直器、电控1/4波片、第一偏振分光镜，与第一偏振分光镜的反射输出端依次光连接的提前瞄准镜、光学移相器，与第一偏振分光镜的透射输出端光连接的收束系统、反射镜，与反射镜的反射输出端和光学移相器的输出端均光连接的第二偏振分光镜，与第二偏振分光镜的透射输出端依次光连接的汇聚透镜、光功率计和与光功率计电连接的移相控制器，移相控制器与光学移相器电连接，第二偏振分光镜的反射端与天线单元光连接，耦合准直器与多孔径相干合成激光通信系统的相干合成单元光连接；
4、发射光路包括：激光发射单元、耦合准直器、电控1/4波片、第一偏振分光镜、提前瞄准镜、光学移相器、第二偏振分光镜和天线单元；
5、接收光路依次包括天线单元、第二偏振分光镜、反射镜、收束系统、第一偏振分光镜、电控1/4波片和耦合准直器；
6、s2、通信前先对各孔径的发射光路和接收光路进行等相位校准，激光发射单元发射线偏振光，电控1/4波片的相位延迟为π/2，光功率计对分别通过发射光路和接收光路到达汇聚透镜后的合成光光功率进行实时监测并将监测结果反馈到相位控制器，相位控制器对光学移相器进行控制以使得通过发射光路与接收光路的光共相；
7、s3、多孔径相干合成激光通信系统开始通信，电控1/4波片的相位延迟为0，激光发射单元发射线偏振光并通过各孔径的发射光路输出至天线单元进行共相发射，一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法完成。
8、本专利技术所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，作为优选方式，发射光路中，线偏振光依次经过耦合准直器、电控1/4波片后由偏振分光镜反射，再依次经过提前瞄准反射镜、光学移相器到达第二偏振分光镜，第二偏振分光镜将线偏振光反射到天线单元。
9、本专利技术所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，作为优选方式，接收光路中，光信号经第二偏振分光镜透射至反射镜，再经过反射镜反射后由收束系统进行收束以匹配发射光路，最后透过第一偏振分光镜再依次经过电控1/4波片、耦合准直器耦合到相干合成单元。
10、本专利技术所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，作为优选方式，耦合准直器将空间光耦合到单模光纤，电控1/4波片为可实现相位延迟0、π/2切换的波片控制装置。
11、本专利技术所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，作为优选方式，电控1/4波片为液晶电控1/4波片。
12、本专利技术所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，作为优选方式，第一偏振分光镜和第二偏振分光镜将发射光路和接收光路分离；
13、第一偏振分光镜和第二偏振分光镜为消光比＞1000:1的偏振分光棱镜或偏振分光镜片。
14、本专利技术所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，作为优选方式，提前瞄准镜进行超前角的修正，提前瞄准镜为压电陶瓷快反镜或者音圈电机快反镜或者液晶反射镜；
15、移相器为液晶移相器或压电陶瓷移相器。
16、本专利技术所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，作为优选方式，收束系统的放大倍率为系统设计的发射光路焦距与接收光路焦距的比值；
17、反射镜为平面反射镜；
18、汇聚透镜为单片式凸透镜或组合式透镜组。
19、本专利技术所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，作为优选方式，光功率计为pin光电二极管或apd光电二极管。
20、本专利技术所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，作为优选方式，移相控制器控制发射光路、接收光路的光程差并确保各孔径的发射光路、接收光路的光程差相同；
21、移相控制器所使用的控制算法为以下任意一种：随机并行梯度算法、爬山法、多抖动法、单抖动法、遗传算法、进化算法和神经网络算法。
22、本专利技术在自由空间激光通信、激光雷达等领域有着重要的应用前景。
23、本专利技术的技术方案是：一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，包括耦合准直器、电控1/4波片、第一偏振分光镜、提前瞄准镜、光学移相器、收束系统、反射镜、第二偏振分光镜、汇聚透镜、光功率计、移相控制器。
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【技术保护点】
1.一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述发射光路中，所述线偏振光依次经过所述耦合准直器(1)、所述电控1/4波片(2)后由所述偏振分光镜(3)反射，再依次经过所述提前瞄准反射镜(4)、所述光学移相器(5)到达所述第二偏振分光镜(8)，所述第二偏振分光镜(8)将所述线偏振光反射到所述天线单元。
3.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述接收光路中，所述光信号经所述第二偏振分光镜(8)透射至所述反射镜(7)，再经过所述反射镜(7)反射后由所述收束系统(6)进行收束以匹配所述发射光路，最后透过所述第一偏振分光镜(3)再依次经过所述电控1/4波片(2)、所述耦合准直器(1)耦合到所述相干合成单元。
4.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述耦合准直器(1)将空间光耦合到单模光纤，所述电控1/4波片(2)为可实现相位延迟0、π/2切换的波片控制装置。p>
5.根据权利要求4所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述电控1/4波片(2)为液晶电控1/4波片。
6.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述第一偏振分光镜(3)和所述第二偏振分光镜(8)将所述发射光路和所述接收光路分离；
7.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述提前瞄准镜(4)进行超前角的修正，所述提前瞄准镜(4)为压电陶瓷快反镜或者音圈电机快反镜或者液晶反射镜；
8.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述收束系统(6)的放大倍率为系统设计的发射光路焦距与接收光路焦距的比值；
9.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述光功率计(10)为PIN光电二极管或APD光电二极管。
10.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述移相控制器(11)控制所述发射光路、所述接收光路的光程差并确保各孔径的所述发射光路、所述接收光路的光程差相同；
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【技术特征摘要】
1.一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述发射光路中，所述线偏振光依次经过所述耦合准直器(1)、所述电控1/4波片(2)后由所述偏振分光镜(3)反射，再依次经过所述提前瞄准反射镜(4)、所述光学移相器(5)到达所述第二偏振分光镜(8)，所述第二偏振分光镜(8)将所述线偏振光反射到所述天线单元。
3.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述接收光路中，所述光信号经所述第二偏振分光镜(8)透射至所述反射镜(7)，再经过所述反射镜(7)反射后由所述收束系统(6)进行收束以匹配所述发射光路，最后透过所述第一偏振分光镜(3)再依次经过所述电控1/4波片(2)、所述耦合准直器(1)耦合到所述相干合成单元。
4.根据权利要求1所述的一种多孔径相干合成激光通信系统共相发射方法，其特征在于：所述耦合准直器(1)将空间光耦合到单模光纤，所述电控1/4波片(2)为可实现相位延迟0、π/2切换的波片控制装置。
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，李晓亮，张靓，于勇，
申请(专利权)人：北京遥测技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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