一种大视场信标光跟踪激光通信系统的制作方法

本发明涉及无线激光通信，特别是指一种具备大视场信标光接收探测能力的无线激光通信光学天线系统。

背景技术：

1、适用于远距离通信场景的无线激光通信光学天线系统受空间传输损耗影响，接收端信标光探测功率较低，容易被背景光噪声淹没，从而无法得到准确的光斑位置信息。

2、传统的典型做法是限制信标光接收视场角大小，从而压制背景杂散光对接收信标光的影响。这会显著增加激光捕获、建链和链路维持的难度，增加扫描捕获建链用时，不利于远距离无线激光通信技术的应用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种大视场信标光跟踪激光通信系统。本发明具有复杂度低，自动化程度高，响应速度快，易于实现的优点。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种大视场信标光跟踪激光通信系统，包括信标光发射模块、大视场信标光接收模块、跟踪解调模块和配套外部光路结构，跟踪解调模块与大视场信标光接收模块连接，信标光发射模块和大视场信标光接收模块共用配套外部光路结构；

4、信标光发射时，信标光发射模块发出经过调制后的信标光，经过配套外部光路结构发射进入自由空间；

5、信标光接收时，自由空间的信标光入射进入配套外部光路结构，并传给大视场信标光接收模块，大视场信标光接收模块将光信号转换成电信号，然后电信号进入跟踪解调模块，解调生成信标光光斑质心位置信息。

6、进一步地，信标光发射模块包括信标光发射镜组、信标光激光发射器件、信标光调制模块；

7、信标光发射镜组采用透射式结构、反射式结构，或透射式与反射式结合的结构，用于实现光束的整形、扩束和准直；

8、信标光激光发射器件采用半导体激光器或半导体激光器与激光功率放大器的组合，或者，采用半导体激光器、外调制器与激光功率放大器的组合；

9、信标光调制模块用于对信标光激光发射器件中的半导体激光器进行直接调制驱动，或者对信标光激光发射器件中的外调制器进行外调制驱动，将低频调制信号加载在信标光激光光束中，将信标光能量与背景杂散光能量从频域上进行区分。

10、进一步地，大视场信标光接收模块包括信标光接收镜组和信标光探测器；

11、信标光接收镜组，采用透射式结构、反射式结构，或透射式与反射式结合的结构，用于光束的收束、准直和滤光处理，从而实现大视场角度范围内信标光的探测接收；

12、信标光探测器采用具备两轴光斑位置方向探测能力的探测器(例如：四象限探测器、阵列探测器、ccd探测器或cmos探测器)，用于将探测器靶面上的信标光转换为多路电信号。

13、进一步地，跟踪解调模块包括滤波功能模块、电信号存储模块和图像处理模块；

14、滤波功能模块采用独立滤波芯片或集成在芯片内的数字滤波模块，用于将低频信标光电信号从背景杂散光电噪声中进行滤波和信号提取；

15、电信号存储模块采用电能量存储器件(如电容器)，用于将滤波功能模块提取的电信号存储起来以实现能量累积；

16、图像处理模块集成在芯片内，用于从电信号存储模块累积的电信号中解算生成信标光光斑位置信息；

17、集成有滤波功能模块或图像处理模块的芯片为dsp芯片、fpga芯片、zynq芯片或cpu。

18、进一步地，配套外部光路结构包括激光扩束镜组、整形光路、分光镜组、配套镜组；

19、其中，激光扩束镜组、整形光路、配套镜组采用透射式结构、反射式结构或透射式与反射式结合的结构，分光镜组用于实现接收、发射的信标光的收发隔离和合束。

20、进一步地，信标光发射的具体过程为：

21、信标光调制模块调制信标光电信号，将信标光电信号输入信标光激光发射器件的半导体激光器或外调制器，生成调制的信标光信号；信标光发射镜组对包含信标光信号的激光进行光束处理，通过配套外部光路结构发射进入自由空间；

22、信标光接收的具体过程为：

23、自由空间入射的信标光经由配套外部光路结构进入大视场信标光接收模块，大视场信标光接收模块将光信号转换成电信号，然后电信号进入跟踪解调模块的滤波模块，从背景杂散光电噪声中提取出需要的信标光电信号；经过滤波处理的电信号进入跟踪解调模块的电信号存储模块，实现信标光电信号能量累积；累积后的电信号输入跟踪解调模块的图像处理模块，解调生成信标光光斑质心位置信息。

24、本发明通过上述技术方案和现有技术相比具有如下有益效果：

25、1、本发明采用信标光发射端调制、信标光接收端滤波解调辅助实现信标光链路的背景噪声抑制能力，增加大视场接收端在远距离激光通信场景下的应用。

26、2、本发明复杂度低，自动化程度高，响应速度快，易于实现。

技术特征：

1.一种大视场信标光跟踪激光通信系统，其特征在于，包括信标光发射模块、大视场信标光接收模块、跟踪解调模块和配套外部光路结构，跟踪解调模块与大视场信标光接收模块连接，信标光发射模块和大视场信标光接收模块共用配套外部光路结构；

2.根据权利要求1所述的一种大视场信标光跟踪激光通信系统，其特征在于，信标光发射模块包括信标光发射镜组、信标光激光发射器件、信标光调制模块；

3.根据权利要求2所述的一种大视场信标光跟踪激光通信系统，其特征在于，大视场信标光接收模块包括信标光接收镜组和信标光探测器；

4.根据权利要求3所述的一种大视场信标光跟踪激光通信系统，其特征在于，跟踪解调模块包括滤波功能模块、电信号存储模块和图像处理模块；

5.根据权利要求4所述的一种大视场信标光跟踪激光通信系统，其特征在于，配套外部光路结构包括激光扩束镜组、整形光路、分光镜组、配套镜组；

6.根据权利要求5所述的一种大视场信标光跟踪激光通信系统，其特征在于，信标光发射的具体过程为：

技术总结
本发明公开了一种大视场信标光跟踪激光通信系统，属于无线激光通信技术领域。该系统包含信标光发射模块、大视场信标光接收模块、跟踪解调模块和配套外部光路结构。本发明采用信标光发射端调制、信标光接收端滤波解调辅助实现信标光链路的背景噪声抑制能力，增加大视场接收端在远距离激光通信场景下的应用。本发明复杂度低，自动化程度高，响应速度快，易于实现。

技术研发人员：武文周,李少波
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15