CN102983904A - 基于调制回射器的自由空间光通讯系统及其通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空间光通讯技术领域，具体是涉及一种基于调制回射器的自由空间光通讯系统及其通讯方法。本地的光束发射端，用于发射经过编码的激光光束；分光镜，用于偏转发射光和透过回射光；望远镜系统，用于自动扫描和跟踪远程目标；空间远程的调制回射器系统，用于将采集到的信号加载在入射光束上，并将光束沿原路回射；本地的光束接收端，用于接收回射的光束，并将信号解调出来。本发明的远程部分采用特殊设计的回射增强散射表面或角锥棱镜作为光回射器，极大的降低系统成本和减小了系统的重量及厚度，且可以制作任意面积的回射表面，非常利于集成，适合各种场合的使用，具有非常广阔的推广和应用前景。

Description

基于调制回射器的自由空间光通讯系统及其通讯方法

 

技术领域

本发明涉及空间光通讯技术领域，具体是涉及一种基于调制回射器的自由空间光通讯系统及其通讯方法。

背景技术

自由空间光通讯，近年已经展现出非常吸引人的前景。由于激光器和集成光系统的成熟，以及近红外光的人眼安全等固有特性，使得空间光通讯成为一种非常有魅力的数据传输手段。光通讯固有的优点是：巨大的带宽、被截获的可能性小、体积小、有效载荷轻、具有抗干扰能力等。

对于传统的空间光学链路传输系统，除了常用的调制／解调、控制、捕获设备以及相关软件外，还需要高质量的望远镜提供精确定向和跟踪、两台功率足够大激光光源等。但是，由于设备成本较高，仪器要求也比较苛刻，限制了这种光通讯系统的推广使用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种实现双向通讯、易集成、设计合理的基于调制回射器的自由空间光通讯系统及其通讯方法。

为了实现上述目的，采用的技术方案如下：

基于调制回射器的自由空间光通讯系统，其特征在于，具有，

本地的光束发射端，用于发射经过编码的激光光束；

分光镜，用于偏转发射光和透过回射光；

望远镜系统，用于自动扫描和跟踪远程目标；

空间远程的调制回射器系统，用于将采集到的信号加载在入射光束上，并将光束沿原路回射；

本地的光束接收端，用于接收回射的光束，并将信号解调出来。

进一步，所述光束发射端由编码器和红外激光器组成，编码器用于给发射光束编码。

优选地，所述红外激光器工作在人眼安全的1.55μm波段。

进一步，所述望远镜系统由望远镜、偏转镜及其自动控制系统组成，自动控制系统实时跟踪调制回射器系统的位置，并调整偏转镜的角度，使得光束始终入射到调制回射器系统上。

较为完善的是，所述自动控制系统由成像用的光学成像设备以及控制终端组成，调制回射器成像在光学成像设备上，若成像位置偏离图像中心位置，控制终端向偏转镜发出指令，调整光束方向，使光束可以始终入射到调制回射器系统上，实现自动跟踪功能。

进一步，所述调制回射器系统由光回射器、光调制器及其控制单元组成，光调制器用于给回射光束加载需要传递的信号，光回射器用于将光束沿原路回射。

较为完善的是，所述光回射器为回射增强散射表面或角锥棱镜，控制单元设有电源模块。

进一步，所述调制回射器系统集成有探测器和解码器a（108），探测器和解码器a（108）解读来自本地的信息，在正确识别入射光之后，光调制器在控制单元的驱动下将采集到的信号加载到回射的光束上。

进一步，所述光束接收端由光探测器、解码器b（113）和显示器组成，光探测器接收回射的光束，通过解码器b（113）将信号解码出来，并显示在显示器上。

基于调制回射器的自由空间光通讯系统的通讯的方法，其特征在于，步骤如下：

①、对入射激光束进行编码，加载需要向远程目标传递的信息；

②、入射光束通过分光镜反射后进入望远镜系统，通过望远镜系统的自动跟踪功能，入射光束被射向空间远程的调制回射器系统；

③、激光信号被空间远程的调制回射器系统的探测器所接收，经过解码器a（108）识别出信号后，需要传输回本地系统的信号经过控制单元驱动光调制器，将信号加载到经光回射器原路回射的激光束上；

④、原路返回的回射光束透过分光镜进入本地的光束接收端，光探测器在探测到回射的光束之后，利用解码器b（113）将信号解读出来，并在显示器上显示。

本发明基于调制回射器的自由空间光通讯系统及其通讯方法，其发射/接收系统都在本地搭建，工作波长处于人眼安全波段，功率小，且结构简单，系统的工作温度范围很宽。

同时，通讯系统分为本地和远程两个部分，本地部分只需要使用一台激光器就可以实现双向通讯。远程部分采用特殊设计的回射增强散射表面或角锥棱镜作为光回射器，极大的降低系统成本和减小了系统的重量及厚度，且可以制作任意面积的回射表面，非常利于集成，非常适合各种场合的使用。

本发明基于调制回射器的自由空间光通讯系统及其通讯方法，具有非常广阔的推广和应用前景，它将为楼间通讯、高空气象探测、工业加工实时通讯、意外灾难营救以及军事侦察和指挥等奠定坚实的基础和提供发展保障。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是基于调制回射器的自由空间光通讯系统的结构示意框图。

具体实施方式

请参阅图1，基于调制回射器的自由空间光通讯系统，具有：

本地的光束发射端，用于发射经过编码的激光光束，由编码器101和红外激光器102组成，编码器101用于给发射光束编码，红外激光器102工作在人眼安全的1.55μm波段。

分光镜104，用于偏转发射光和透过回射光；

望远镜系统，用于自动扫描和跟踪远程目标，由望远镜103、偏转镜105及其自动控制系统115组成，自动控制系统115由成像用的光学成像设备以及控制终端组成，调制回射器成像在光学成像设备上，若成像位置偏离图像中心位置，控制终端向偏转镜105发出指令，调整光束方向，使光束可以始终入射到调制回射器系统上，实现自动跟踪功能。

空间远程的调制回射器系统，用于将采集到的信号加载在入射光束上，并将光束沿原路回射。调制回射器系统由光回射器109、光调制器106及其控制单元110组成，光调制器106用于给回射光束加载需要传递的信号，光回射器109用于将光束沿原路回射，光回射器109为回射增强散射表面或角锥棱镜。

同时，控制单元110设有电源模块111。调制回射器系统集成有解读来自本地的信息的探测器107和解码器a108，在正确识别入射光之后，光调制器106在控制单元110的驱动下将采集到的信号加载到回射的光束上。

本地的光束接收端，用于接收回射的光束，并将信号解调出来。由光探测器112、解码器b113和显示器114组成，光探测器112接收回射的光束，通过解码器b113将信号解码出来，并显示在显示器114上。

 

基于调制回射器的自由空间光通讯系统的通讯的方法，步骤如下：

①、对入射激光束进行编码，加载需要向远程目标传递的信息；

②、入射光束通过分光镜104反射后进入望远镜系统，通过望远镜系统的自动跟踪功能，入射光束被射向空间远程的调制回射器系统；

③、激光信号被空间远程的调制回射器系统的探测器107所接收，经过解码器a108识别出信号后，需要传输回本地系统的信号经过控制单元110驱动光调制器106，将信号加载到经光回射器109原路回射的激光束上；

④、原路返回的回射光束透过分光镜104进入本地的光束接收端，光探测器112在探测到回射的光束之后，利用解码器b113将信号解读出来，并在显示器114上显示。

 

以上内容仅仅是对本发明结构及构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构及构思或者不超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于调制回射器的自由空间光通讯系统，其特征在于，具有，

本地的光束发射端，用于发射经过编码的激光光束；

分光镜，用于偏转发射光和透过回射光；

望远镜系统，用于自动扫描和跟踪远程目标；

空间远程的调制回射器系统，用于将采集到的信号加载在入射光束上，并将光束沿原路回射；

本地的光束接收端，用于接收回射的光束，并将信号解调出来。

2.根据权利要求1所述的基于调制回射器的自由空间光通讯系统，其特征在于，所述光束发射端由编码器和红外激光器组成，编码器用于给发射光束编码。

3.根据权利要求2所述的基于调制回射器的自由空间光通讯系统，其特征在于，所述红外激光器工作在人眼安全的1.55μm波段。

4.根据权利要求1所述的基于调制回射器的自由空间光通讯系统，其特征在于，所述望远镜系统由望远镜、偏转镜及其自动控制系统组成，自动控制系统实时跟踪调制回射器系统的位置，并调整偏转镜的角度，使得光束始终入射到调制回射器系统上。

5.根据权利要求4所述的基于调制回射器的自由空间光通讯系统，其特征在于，所述自动控制系统由成像用的光学成像设备以及控制终端组成，调制回射器成像在光学成像设备上，若成像位置偏离图像中心位置，控制终端向偏转镜发出指令，调整光束方向，使光束可以始终入射到调制回射器系统上，实现自动跟踪功能。

6.根据权利要求1所述的基于调制回射器的自由空间光通讯系统，其特征在于，所述调制回射器系统由光回射器、光调制器及其控制单元组成，光调制器用于给回射光束加载需要传递的信号，光回射器用于将光束沿原路回射。

7.根据权利要求6所述的基于调制回射器的自由空间光通讯系统，其特征在于，所述光回射器为回射增强散射表面或角锥棱镜，控制单元设有电源模块。

8.根据权利要求6所述的基于调制回射器的自由空间光通讯系统，其特征在于，所述调制回射器系统集成有探测器和解码器a（108），探测器和解码器a（108）解读来自本地的信息，在正确识别入射光之后，光调制器在控制单元的驱动下将采集到的信号加载到回射的光束上。

9.根据权利要求1所述的基于调制回射器的自由空间光通讯系统，其特征在于，所述光束接收端由光探测器、解码器b（113）和显示器组成，光探测器接收回射的光束，通过解码器b（113）将信号解码出来，并显示在显示器上。

10.利用如权利要求1—9任一项所述的基于调制回射器的自由空间光通讯系统进行通讯的方法，其特征在于，步骤如下：

①、对入射激光束进行编码，加载需要向远程目标传递的信息；

②、入射光束通过分光镜反射后进入望远镜系统，通过望远镜系统的自动跟踪功能，入射光束被射向空间远程的调制回射器系统；

③、激光信号被空间远程的调制回射器系统的探测器所接收，经过解码器a（108）识别出信号后，需要传输回本地系统的信号经过控制单元驱动光调制器，将信号加载到经光回射器原路回射的激光束上；

④、原路返回的回射光束透过分光镜进入本地的光束接收端，光探测器在探测到回射的光束之后，利用解码器b（113）将信号解读出来，并在显示器上显示。

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