无线激光通信传输方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了无线激光通信传输方法及系统，其中，该系统包括光源激光器、次镜和主镜，并在光源激光器与次镜之间依次设置第一光调制器、第二光调制器和分束镜；所述第一光调制器，对来自光源激光器的激光束进行光强调制，调制成光强中空的激光光束，传输到所述第二光调制器；所述第二光调制器，对来自第一光调制器的激光束进行位相调制，将等位相面调制到一个平面，将调制后的激光束传输到所述分束镜；所述分束镜，将来自所述第二光调制器的激光束透传到所述次镜；所述次镜，将来自所述分束镜的激光束反射到所述主镜；所述主镜，将来自所述次镜的激光束进行反射后发射出去。本发明方案能够提高进行无线激光信号发射的发射效率。
【专利说明】无线激光通信传输方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线通信技术，尤其涉及无线激光通信传输方法及系统。
【背景技术】
[0002] 目前，自由空间无线激光通信系统由于其成本低、保密性好、便于快速组网等优 势，已成为军事和航天通信领域中的一个重要分支。
[0003] 参见图1，为现有技术无线激光通信传输系统的结构示意图，其包括光源激光器、 王镜和次镜；
[0004] 所述次镜，接收来自所述光源激光器的激光束，反射到所述主镜；
[0005] 所述主镜，将来自所述次镜的激光束进行反射后发射出去。
[0006] 主镜和次镜同轴，无线激光通信系统也常成为反射式望远镜系统，图1的无线激 光通信系统具体为马克苏脱附-卡塞格林式望远镜。光源激光器发出的光束为高斯光束， 为了能够提高通信距离，须尽量扩大高斯光束的束腰半径，进而压缩发散角，这样就需要采 用大口径无线激光通信系统，即图中R的值较大。
[0007] 由于反射式望远镜系统具有无透射损失、不产生色差且易于加工大口径的原因， 成为目前在自自由空间光通信系统中广泛使用的光学天线。在具有上述优点的同时，反射 式望远镜系统由于大多采用主镜和次镜同轴的结构，造成很大一部分光被遮挡的现象，有 时甚至可以挡光50%以上，这对于提高通信距离非常不利，须通过系统改造加以解决。
[0008] 图1所示的反射式光学天线由于次镜的遮挡，会有一部分光不能发射出去以被接 收光学天线收到，具体参见图2所示的发射示意图；这样就降低了发光效率，对于远距离自 由空间激光通信不利。具体分析如下：
[0009] 此时光源激光器发射的激光束为高斯光束，高斯光束的光强可以表不为：
[0010] = -p[-J%] ⑴
[0011] 其中，1〇表示中心光强度，表示有效截面半径，^和％都为常量，p、z为变量， z为图1中所示的光轴方向，P为径向轴，也就是垂直于z轴的平面上的半径轴，W (z)表 示z处的束腰半径；
[0012] 高斯光束的截面光功率可以表示为：
[0013] Ρ = ?〇 Κρ^πρ?ρ (2)
[0014] 将（1)代入（2)，得到在束腰处的光功率，在束腰处的光功率可视为发射到次镜上 的激光束的光功率，表不为：
[0015]
[0016] 环型孔径的高斯光束的光强，也就是经过图1的主镜发射出去的高斯光束的光 强，表示为：
[0017]
【权利要求】
1. 一种无线激光通信传输系统，该系统包括光源激光器、次镜和主镜，其特征在于，该 系统还在光源激光器与次镜之间依次设置第一光调制器、第二光调制器和分束镜； 所述第一光调制器，对来自光源激光器的激光束进行光强调制，调制成光强中空的激 光光束，传输到所述第二光调制器； 所述第二光调制器，对来自所述第一光调制器的激光束进行位相调制，将等位相面调 制到一个平面，将调制后的激光束传输到所述分束镜； 所述分束镜，将来自所述第二光调制器的激光束透传到所述次镜； 所述次镜，将来自所述分束镜的激光束反射到所述主镜； 所述主镜，将来自所述次镜的激光束进行反射后发射出去。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括探测器； 所述主镜，接收空间传输的光强中空的激光束，反射到所述次镜； 所述次镜，接收来自所述主镜的激光束，进行反射后传输到所述分束镜； 所述分束镜，接收来自所述次镜的激光束，进行反射后发射到所述探测器； 所述探测器，接收来自所述分束镜的激光束，转换成电信号。
3. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二光调制器输出的激光束为TEM1(I模 式的一阶高斯光束。
4. 如权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，所述第一光调制器和第二光调制器都 为空间光调制器或相位板。
5. -种基于权利要求1系统进行无线激光通信传输方法，其特征在于，该方法包括： 第一光调制器对来自光源激光器的激光束进行光强调制，调制成光强中空的激光光 束，传输到第二光调制器； 第二光调制器对来自第一光调制器的激光信号的位相调制，将等位相面调制到一个平 面，将调制后的激光束传输到分束镜； 分束镜将来自第二光调制器的激光束透传到次镜； 次镜将来自分束镜的激光束反射到主镜； 主镜将来自次镜的激光束进行反射后发射出去。
6. 如权利要求5的方法，其特征在于，该方法还包括： 主镜接收空间传输的光强中空的激光束，反射到次镜； 次镜接收来自主镜的激光束，进行反射后传输到分束镜； 分束镜接收来自次镜的激光束，进行反射后发射到探测器； 探测器接收来自分束镜的激光束，转换成电信号。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，第二光调制器传输到分束镜的激光束为 TEM10模式的一阶高斯光束。
8. 如权利要求5、6或7所述的方法，其特征在于，所述第一光调制器和第二光调制器都 为空间光调制器或相位板。
【文档编号】H04B10/11GK104104435SQ201310126096
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月12日 优先权日:2013年4月12日
【发明者】牛春晖 申请人:北京国科环宇空间技术有限公司