一种基于单光子探测的超远距离光通信系统及方法

摘要

本发明公开一种基于单光子探测的光通信系统及方法，特别适用于超远距离通信的场合。该发明针对国际上对深空探索和深空通信需求与传统微波通信系统功耗和带宽等方面限制的矛盾，采用信道容量大、功耗低、体积小、重量轻、保密性高和抗干扰能力强等诸多优点的空间光通信方式，基于现今新兴的单光子探测技术，提出一种基于单光子探测的超远距离光通信系统和方法；其采用差分脉冲位置调制和偏振调制结合的编码调制方式，空间高精度跟踪捕获瞄准技术，通过设计合理的光机结构和系统的通信方法，降低空间光通信的链路和系统损耗，提高通信带宽，能极大地降低了通信系统的功耗，从而满足超远距离光通信的需求，尤其将适用于深空超远距离通信的场合。

主权项

一种基于单光子探测的超远距离光通信系统，它包括：电子学总控制器（1）、水平线偏通信光激光器（2）、垂直线偏通信光激光器（3）、发射偏振分光棱镜（4）、垂直线偏单光子探测器（5）、水平线偏单光子探测器（6）、接收偏振分光棱镜（7）、发射通信光与接收通信光分光片（8）、发射信标光激光器（9）、发射信标光与通信光分光片（10）、电控快速指向镜（11）、跟踪相机（12）、接收信标光与发射信标光通信光分光片（13）和望远镜系统（14），其特征在于：1）所述的电子学总控制器（1）与水平线偏通信光激光器（2）、垂直线偏通信光激光器（3）、垂直偏振单光子探侧器（5）、水平偏振单光子探测器（6）、电控快速指向镜（11）和跟踪相机（12）间存在电连接，综合控制整个电子学和软件系统；所述的水平线偏通信光激光器（2）和垂直线偏通信光激光器所发激光偏振态分别为水平线偏振和垂直线偏振；所述的发射通信光与接收通信光分光片（8）使发射通信光透射，而使接收通信光反射；所述的发射信标光与通信光分光片（10）使发射信标光透射，而使发射通信光、接收通信光反射；所述的接收信标光与发射信标光通信光分光片（13），使发射信标光、发射通信光、接收通信光透射，而使接收信标光反射；2）系统接收信标光时，所述的接收信标光由通信另一端的光通信系统发射，由望远镜系统（14）接收，经接收信标光与发射信标光通信光分光片（13）反射，由跟踪相机（12）接收；系统发射信标光时，所述的发射信标光由发射信标光激光器（9）发射，经发射信标光与通信光分光片（10）透射，电控快速指向镜（11）反射，接收信标光与发射信标光通信光分光片（13）透射，由望远镜系统（14）发射向通信另一端的光通信系统；系统发射通信光时，所述的发射通信光由水平线偏通信光激光器（2）或垂直线偏通信光激光器（3）发射，经发射偏振分光棱镜（4）透射或反射，发射通信光与接收信标光分光片（8）透射，发射信标光与通信光分光片（10）反射，电控快速指向镜（11）反射，接收信标光与发射信标光通信光分光片（13）透射，由望远镜系统（14）发射向通信另一端的光通信系统；系统接收通信光时，所述的接收通信光由通信另一端的光通信系统发射，由望远镜系统（14）接收，经接收信标光与发射信标光通信光分光片（13）透射，电控快速指向镜（11）反射，发射信标光与通信光分色片（10）反射，发射通信光与接收通信光分光片（8）反射，接收偏振分光棱镜（7）透射或反射，由水平线偏单光子探测器（6）、垂直线偏单光子探测器（5）接收。