一种用于空间相干光通信的自适应光纤阵列式激光收发系统

摘要

本发明公开了一种用于空间相干光通信的自适应光纤阵列式激光收发系统，包括自适应光纤耦合器阵列、集成装置、子单元光纤分路器组、耦合能量光电探测器组、多通道高压放大器、多通道倾斜像差控制器、N×1自适应光束合成模块、三端口光纤环形器、信号加载相位调制器、信号发射激光器、本振激光器、本振光相位调制器、混频器、平衡探测器、数字信号解调模块、低通滤波器、混频活塞像差控制器。利用自适应光纤耦合器阵列分割光束，并校正子孔径内的倾斜像差；采用优化控制算法补偿光纤阵列间的活塞像差，实现光束合成以增强接收信号光能量，提高信号光与本征光的混频效率，从而降低误码率；还可作为发射端，利用光路的互惠原理实现对发射信号光的波前预补偿。

主权项

一种用于空间相干光通信的自适应光纤阵列式激光收发系统，其特征在于包括：自适应光纤耦合器(1)阵列、集成装置(2)、子单元光纤分路器(3)组、耦合能量光电探测器(4)组、多通道高压放大器(5)、多通道倾斜像差控制器(6)、N×1自适应光束合成模块(7)、三端口光纤环形器(8)、信号加载相位调制器(9)、信号发射激光器(10)、本振激光器(11)、本振光相位调制器(12)、混频器(13)、平衡探测器(14)、数字信号解调模块(15)、低通滤波器(16)和混频活塞像差控制器(17)；其中，N×1自适应光束合成模块(7)由合成相位调制器(7‑1)、2×2端口3‑dB光纤耦合器(7‑2)、合成光电探测器(7‑3)、合成活塞像差控制器(7‑4)组成；作为通信接收端，受大气湍流影响产生了畸变的信号光波前被自适应光纤耦合器(1)阵列分割、耦合接收，由N×1自适应光束合成模块(7)实现相干合束，合束后的信号光与由本振激光器(11)发射并经过本振光相位调制器(12)的本振光在混频器(13)中实现光混频，随后接入平衡探测器(14)，平衡探测器(14)的输出电信号连接至数字信号解调模块(15)，通过设置门限判决的方法解调出数字信号作为输出数据；此系统同样可以作为通信发射端，输入数据通过信号加载相位调制器(9)加载到信号发射激光器(10)发射的光波上，再根据光路的互惠性原理实现对发射信号光的波前预补偿；自适应光纤耦合器(1)阵列固定于集成装置(2)上，与子单元光纤分路器(3)组、耦合能量光电探测器(4)组、多通道高压放大器(5)和多通道倾斜像差控制器(6)构成倾斜像差控制子系统，探测并校正子孔径内的倾斜像差；N×1自适应光束合成模块(7)用于补偿三端口光纤环形器(8)前端光纤阵列间的活塞像差，其中，合成相位调制器(7‑1)、2×2端口3‑dB光纤耦合器(7‑2)、合成光电探测器(7‑3)和合成活塞像差控制器(7‑4)构成相干合成子单元，探测并校正两个子光路间的相位失配；本振光相位调制器(12)、平衡探测器(14)、低通滤波器(16)和混频活塞像差控制器(17)构成混频活塞像差控制子系统，探测并校正三端口光纤环形器(8)后端光纤光路中信号光与本振光之间的相位失配。