【技术实现步骤摘要】
本申请实施例涉及激光通信领域，尤其涉及一种激光通信系统。
技术介绍
1、随着航天技术的不断发展以及商业航天活动的日益增加，卫星通信得到更为广泛的应用。其中，自由空间激光通信是卫星通信的重要发展方向。自由空间激光通信组网具备高带宽、无需频带许可、通信距离远、安全性好等诸多优势，是下一代通信网络的重要组成。
2、捕获、跟踪、瞄准(acquiring,tracking,pointing，atp)技术，是自由空间激光通信的关键技术之一。atp技术通过独立安装的信标光激光器发射信标光实现对目标星的捕获和初步的跟踪和瞄准，通过信号光发射装置发射信号光实现数据的传输，以及对目标星更为精确的跟踪和瞄准。激光通信网络通过atp系统，可以在卫星平台抖动、背景粒子辐射、空间温差大等恶劣环境下实现微弧度级别的高精度光束指向控制。也正因此，atp系统需要由诸多高性能的执行、反馈机构组成，而这些高性能的执行、反馈机构通常需要占据较大的空间，并且会产生较大的功耗。
3、但是，对于卫星等航天器平台，可分配的资源有限。为了减少卫星平台的负载和体积，降低发射成本，需要atp系统尽可能的减少不必要的机构。其中，去除独立信标光激光器，利用信号光发射装置实现为目标星的捕获、跟踪以及瞄准提供信标光，是当前atp系统的研究热点。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种激光通信系统，通过切换装置实现对信号光发射装置的分时复用，使信号光发射装置发射的信号光既可以用于数据的传输，也可以为捕获、跟踪以及瞄准目
2、本申请第一方面提供了一种激光通信系统。该激光通信系统包括信号光发射装置、信号光接收装置、信号光传输装置、切换装置以及反射装置。其中，信号光传输装置包括望远系统，望远系统提供扩束和缩束功能。信号光发射装置用于发射第一信号光；切换装置用于对第一信号光进行处理，得到第二信号光或第三信号光；第二信号光经由反射装置射出激光通信系统；第三信号光经由信号光传输装置发射至反射装置，再由反射装置射出激光通信系统；信号光接收装置用于接收目标星发射的第四信号光和第五信号光，第四信号光为目标星收到第二信号光后发射，第五信号光为目标星收到第三信号光后发射，第四信号光以及第五信号光经由反射装置发射至信号光传输装置后，再发射至信号光接收装置。
3、其中，望远系统对发射的信号光起扩束作用，对接收的信号光起缩束作用。信号光在扩束后直径变大，发散角变小，在缩束后则相反。
4、信号光发射装置发射的第一信号光可以用于传输数据。第一信号光经处理后得到的第二信号光经由反射装置射出激光通信系统，用于对不确定区域进行扫描，进而捕获目标星。第一信号光经处理后得到的第三信号光经由信号光传输装置发射至反射装置，再由反射装置射出，用于实现对目标星的跟踪和瞄准。
5、信号光接收装置根据接收的第四信号光可以实现对目标星的捕获和初步的跟踪和瞄准，根据第五信号光可以对目标星进行更为精确的跟踪和瞄准，实现通信链路的建立，并可以通过第五信号光获取目标星传输的数据。
6、本申请第一方面中，信号光发射装置发射的第一信号光既可以用于传输数据，并且通过切换装置处理后还可以用于捕获目标星，以及对目标星的跟踪和瞄准。从而无需另外安装信标光激光器，降低了激光通信系统的重量、体积以及功耗。
7、在第一方面的一种可能的实现方式中，信号光发射装置用于发射至少两种不同波长的第一信号光；切换装置包括波长分光片以及透射式快速反射镜；切换装置对第一信号光进行透射处理得到第二信号光，或者，对第一信号光进行反射处理得到第三信号光。
8、该种可能的实现方式中，切换装置通过波长分光片结合透射式快速反射镜实现。其中，可以是波长分光片安装在透射式快速反射镜上，也可以是是透射式快速反射镜安装在波长分光片上，对具体安装形式不做限定。
9、波长分光片会对一些波长的信号光做透射处理，对另一些波长的信号光做反射处理。因此，信号光发射装置最少需要发送两种不同波长的第一信号光，例如，信号光发射装置可以发射波长为a的第一信号光，也可以发射波长为b的第一信号光。切换装置在接收到波长为a的第一信号光后，对第一信号光做透射处理，得到第二信号光；在接收到波长为b的第一信号光后，对第一信号光做反射处理，得到第三信号光。
10、透射式快速反射镜可以起到超前瞄准振镜的作用，超前瞄准振镜用于消除目标星与本星在相对运动时，产生的大于对准误差的相对角位移，从而可以更精确的对目标星进行跟踪和瞄准。
11、该种可能的实现方式中，切换装置通过波长分光片结合透射式快速反射镜实现，通过波长分布片实现对信号光传输装置的分时复用。透射式fsm可以起到超前瞄准振镜的作用，因此可以不用安装超前瞄准振镜，减少了光学元件，有利于紧凑的排布光路，使结构更小。
12、在第一方面的一种可能的实现方式中，切换装置为光开关。
13、光开关是一种具有一个或多个可选择的传输端口的光学器件，用于将光信号从一个光通道转换到另一个光通道。
14、当切换装置为光开关时，信号光传输装置通常包括两个信号光发射端，分别为捕获信号光发射端和跟瞄信号光发射端。其中，捕获信号光发射端发射的光信号用于捕获目标星，跟瞄信号光发射端发射的光信号用于对目标星进行跟踪和瞄准。
15、在需要对目标星进行捕获时，光开关将光路切换至捕获光路，将第一信号光发射至捕获信号光发射端，得到第二信号光。在需要对目标星进行跟踪瞄准时，光开关将光路切换至跟瞄光路，将第一信号光发射至跟瞄信号光发射端，得到第三信号光。本实施例中，信号光的波长可以是固定的也可以是可调的，因此当切换装置为光开关时，可以降低对信号光传输装置的要求。
16、在第一方面的一种可能的实现方式中，波长分光片的投射面为曲面。该种可能的实现方式中，带有曲面的波长分光片可以对信号光进行扩束或者缩束，从而可以扩大信号光的发散角，进而增加捕获概率，减少捕获时间。并且，与另外加装发散角调整装置相比，减少了光学元件，有利于紧凑的排布光路。
17、在第一方面的一种可能的实现方式中，激光通信系统还包括发散角调整装置，发散角调整装置用于调整第二信号光的发散角；第二信号光经由发散角调整装置后，再发射至反射装置。该种可能的实现方式中，通过发散角调整装置可以扩大信号光的发散角，从而可以增加捕获概率，减少捕获时间。
18、在第一方面的一种可能的实现方式中，激光通信系统还包括滤光片，第二信号光经由滤光片后，再发射至反射装置。该种可能的实现方式中，通过使用滤光片可以将杂散光过滤掉，以防止杂散光对激光通信系统造成干扰。
19、在第一方面的一种可能的实现方式中，信号光传输装置还包括能量分光镜，能量分光镜用于将第五信号光分为第一部分和第二部分。
20、能量分光镜可以对信号光透射与反射的比例进行设定，例如设置为对9本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光通信系统，其特征在于，包括信号光发射装置、信号光接收装置、信号光传输装置、切换装置以及反射装置，所述信号光传输装置包括望远系统，所述望远系统提供扩束和缩束功能，其中：
2.根据权利要求1所述的激光通信系统，其特征在于，所述信号光发射装置用于发射至少两种不同波长的所述第一信号光；所述切换装置包括波长分光片以及透射式快速反射镜；所述切换装置对所述第一信号光进行透射处理得到所述第二信号光，或者，对所述第一信号光进行反射处理得到所述第三信号光。
3.根据权利要求1所述的激光通信系统，其特征在于，所述切换装置为光开关。
4.根据权利要求1或2所述的激光通信系统，所述波长分光片的投射面为曲面。
5.根据权利要求1至4任一项所述的激光通信系统，其特征在于，所述激光通信系统还包括发散角调整装置，所述发散角调整装置用于调整所述第二信号光的发散角；所述第二信号光经由所述发散角调整装置后，再发射至所述反射装置。
6.根据权利要求1至5任一项所述的激光通信系统，其特征在于，所述激光通信系统还包括滤光片，所述第二信号光经由所述滤光片后
7.根据权利要求1至6任一项所述的激光通信系统，其特征在于，所述信号光传输装置还包括能量分光镜，所述能量分光镜用于将所述第五信号光分为第一部分和第二部分。
8.根据权利要求7所述的激光通信系统，其特征在于，所述信号光接收装置包括探测器和信号接收端，所述探测器用于接收所述第四信号光和所述第五信号光的第一部分，所述第四信号光和所述第五信号光的第一部分用于对所述目标星进行捕获、跟踪和瞄准；所述信号接收端用于接收所述第五信号光的第二部分，所述第五信号光的第二部分用于获取所述目标星传输的数据。
9.根据权利要求8所述的激光通信系统，其特征在于，所述信号光接收装置还包括解调器，所述解调器用于对所述信号接收端接收的所述第五信号光的第二部分进行解调处理，以获取所述目标星传输的数据。
10.根据权利要求1至9任一项所述的激光通信系统，其特征在于，所述激光通信系统还包括功率探测器，所述信号光传输装置还包括精跟踪振镜；所述功率探测器用于检测所述第五信号光的功率，并且根据所述第五信号光的功率调整所述精跟踪振镜的位置。
11.根据权利要求1至10任一项所述的激光通信系统，其特征在于，所述反射装置包括主反射镜、俯仰电机及其轴系和方位电机及其轴系，所述主反射镜用于将所述第二信号光和所述第三信号光射出所述激光通信系统，以及接收所述第四信号光和所述第五信号光；所述俯仰电机及其轴系和所述方位电机及其轴系用于调整所述主反射镜的位置。
...【技术特征摘要】
1.一种激光通信系统，其特征在于，包括信号光发射装置、信号光接收装置、信号光传输装置、切换装置以及反射装置，所述信号光传输装置包括望远系统，所述望远系统提供扩束和缩束功能，其中：
2.根据权利要求1所述的激光通信系统，其特征在于，所述信号光发射装置用于发射至少两种不同波长的所述第一信号光；所述切换装置包括波长分光片以及透射式快速反射镜；所述切换装置对所述第一信号光进行透射处理得到所述第二信号光，或者，对所述第一信号光进行反射处理得到所述第三信号光。
3.根据权利要求1所述的激光通信系统，其特征在于，所述切换装置为光开关。
4.根据权利要求1或2所述的激光通信系统，所述波长分光片的投射面为曲面。
5.根据权利要求1至4任一项所述的激光通信系统，其特征在于，所述激光通信系统还包括发散角调整装置，所述发散角调整装置用于调整所述第二信号光的发散角；所述第二信号光经由所述发散角调整装置后，再发射至所述反射装置。
6.根据权利要求1至5任一项所述的激光通信系统，其特征在于，所述激光通信系统还包括滤光片，所述第二信号光经由所述滤光片后，再发射至所述反射装置。
7.根据权利要求1至6任一项所述的激光通信系统，其特征在于，所述信号光传输装置还包括能量分光镜，所述能量分光镜用于将...
【专利技术属性】
技术研发人员：方楚，付体明，廖文哲，吴裕平，于瀛，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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