CN105897368A - 可重构的星载全光分插复用设备 - Google Patents

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Abstract

可重构的星载全光分插复用设备，属于空间信息网络技术领域，空间光经过卡塞格伦光学天线、耦合透镜依次进入第一环行器、第二环行器、光纤布拉格光栅可调谐滤波器，一部分光被反射，通过第二环行器输出，由光探测器探测，其余透射光通过光纤布拉格光栅滤波器、第三环行器进入光放大器，再经第一环行器进入耦合透镜，最后由卡塞格伦光学天线出射，控制器对光纤布拉格光栅进行调谐；同时，控制器对可调谐光源进行波长选择，使其发射波长与光纤布拉格光栅反射波长一致，光通过第三环行器进入光纤布拉格光栅，经光纤布拉格光栅可调谐滤波器反射后与其它波长复用，经第三环行器、光放大器和第一环行器端进入耦合透镜，再通过卡塞格伦光学天线发射。

Description

可重构的星载全光分插复用设备
技术领域
本发明涉及一种可重构的星载全光分插复用设备，属于空间信息网络技术领域。
背景技术
空间信息网络服务航天测控、对地观测、空间科学实验、应急救援等方面的高动态、宽带实时传输，还可支持深空探测的超远程、大时延可靠传输。未来空间信息的获取和传输发展方向就是大容量、超宽带，仅高分辨率对地观测系统研制计划就要求单载荷数据传输速率达30Gbit/s以上。采用激光链路技术的波分复用组网成为空间大容量信息保密、实时传输的重要模式和发展方向。
空间激光波分复用组网技术中，最重要的路由设备之一就是可重构的空间激光分插复用设备(OADM)，是空间激光组网的主要节点技术设备和网络运行的保障。OADM可分为固定波长OADM和可重构OADM(ROADM)两种类型。其中固定型只能上下一个或多个固定的波长，节点的路由是确定的，缺乏灵活性。而可重构型能动态调节OADM节点上下通道的波长，可实现光网络的动态重构，使网络的波长资源得到良好的分配。目前，ROADM已成为发展方向，除了利用光开关动态选择上下波长外，利用可调谐滤波器也是一个热点。
参考文献为黄勇林，项阳，李杰等.光纤光栅和环行器组成的光分插复用器同频串扰特性研究[J].光学学报.2003(04)：438-440。其中所提到的三种结构都能实现波分复用光由输入端进入环行器，与光纤光栅中心波长匹配的信号被光纤光栅反射经环行器下路到本地，其他波长的信号通过光纤光栅经另一环行器与上路波长合波，由输出端口输出。但其结构均无法实现对空间波分复用激光的分插复用功能，同时波分复用激光无法实现由同一端口进出，受限于星载设备的需求，其结构不适用于空间网络技术领域。
发明内容
本发明为了解决现有技术无法实现对空间波分复用激光的分插复用功能，不适用于空间网络技术领域的问题，提供一种可重构的星载全光分插复用设备，其控制简单、成本低、插入损耗小、信道隔离度高、结构紧凑，该设备可实现同一天线进出、波分复用的多信道波长可重构功能。
本发明采取如下技术方案：
可重构的星载全光分插复用设备，其特征是：该设备包括卡塞格伦天线、耦合透镜、第一环行器、第二环行器、光纤布拉格光栅可调谐滤波器、第三环行器、光放大器、可调谐光源、光调制器、控制器和探测器；
波分复用的空间光入射到卡塞格伦光学天线，经过卡塞格伦光学天线输出的平行光通过耦合透镜进入第一环行器端口b，由第一环行器端口c输出，进入第二环行器端口d，由第二环行器端口e输出，进入光纤布拉格光栅可调谐滤波器，符合反射波长的光被反射，反射光通过第二环行器端口f输出，由光探测器接收，其余透射的光依次通过光纤布拉格光栅可调谐滤波器、第三环行器端口h和端口i进入光放大器，光被光放大器放大后进入第一环行器端口a，经第一环行器端口b进入耦合透镜，再通过卡塞格伦光学天线出射；
控制器与光纤布拉格光栅可调谐滤波器电连接，用于调节光纤布拉格光栅可调谐滤波器的反射波长，实现下路信号波长的重构；
控制器与可调谐光源电连接，通过控制器对可调谐光源进行波长选择；
可调谐光源发出的光入射到光调制器，光经过光调制器后由第三环行器端口g进入第三环行器，然后由第三环行器端口h进入光纤布拉格光栅可调谐滤波器，经光纤布拉格光栅可调谐滤波器反射后，经第三环行器端口h和端口i进入光放大器，被光放大器放大后进入第一环行器端口a，经第一环行器端口b进入耦合透镜，再通过卡塞格伦光学天线出射。
所述卡塞格伦天线包括主反射镜、副反射镜和准直镜，波分复用的空间光入射到卡塞格伦光学天线，入射光首先经主反射镜反射，反射光再经副反射镜反射，然后经过准直镜平行输出。
控制器调节可调谐光源使其发射的光波长与光纤布拉格光栅可调谐滤波器反射的光波长一致。
本发明的有益效果是：
本发明通过控制对光纤布拉格光栅可调滤波器和可调谐光源的控制，实现波分复用信号任一信道波长分插功能，并通过同一光学天线系统接收和发射光信号；信号的上下路交换采用可调谐光源、光纤布拉格光栅可调谐滤波器结构，能够动态重构节点波长信道，使系统结构更加紧凑；本发明能够实现同一天线进出、信道波长可重构，结构简单、信号隔离度好、控制简单、成本低及体积小；通过本发明可重构星载全光分插复用设备，下载到达本地的星载信息，并上载需要发射的本地星载信息进入波分复用空间激光网络，适用于未来宽带空间信息网络。
附图说明
图1为本发明可重构的星载全光分插复用设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，可重构的星载全光分插复用设备，包括卡塞格伦天线1、耦合透镜2、第一环行器3、第二环行器4、光纤布拉格光栅可调谐滤波器5、第三环行器6、光放大器7、可调谐光源8、光调制器9、控制器10和探测器11。
所述卡塞格伦天线1包括主反射镜1-1、副反射镜1-2和准直镜1-3。
第一环行器3、第二环行器4、光纤布拉格光栅可调谐滤波器5、可调谐光源8、光调制器9、第三环行器6、探测器11和光放大器7之间均为光纤连接。
波分复用的空间光入射到卡塞格伦光学天线1，入射光首先经主反射镜1-1反射，反射光再经副反射镜1-2反射，然后经过准直镜1-3平行输出。输出的平行光通过耦合透镜2进入第一环行器3端口b，由第一环行器3端口c输出，进入第二环行器4端口d，由第二环行器4端口e输出，进入光纤布拉格光栅可调谐滤波器5，符合反射波长的光被反射，反射光通过第二环行器4端口f输出，由光探测器11接收，其余透射的复用光依次通过光纤布拉格光栅可调谐滤波器5、第三环行器6端口h和端口i进入光放大器7输入端口，被光放大器7放大后，进入第一环行器3端口a，经第一环行器3端口b进入耦合透镜2，再通过卡塞格伦光学天线1出射。
控制器10与光纤布拉格光栅可调谐滤波器5电连接，用于调节光纤布拉格光栅可调谐滤波器5的反射波长，实现下路信号波长的重构。同时，控制器10与可调谐光源8电连接，通过控制器10对可调谐光源8进行波长选择，使其发射波长与光纤布拉格光栅可调谐滤波器5反射波长一致。可调谐光源8发出的光入射到光调制器9，光经过光调制器9后由第三环行器6端口g进入第三环行器6，然后由第三环行器6端口h进入光纤布拉格光栅可调谐滤波器5，经光纤布拉格光栅可调谐滤波器5反射后，经第三环行器6端口h和端口i进入光放大器7输入端口，被光放大器7放大后，进入第一环行器3端口a，经第一环行器3端口b进入耦合透镜2，再通过卡塞格伦光学天线1出射。
通过控制器10对光纤布拉格光栅可调滤波器5和可调谐光源8的控制，实现波分复用信号任一信道波长分插功能，并通过同一光学天线实现光在系统系统中的进出。

Claims (3)

1.可重构的星载全光分插复用设备，其特征是：该设备包括卡塞格伦天线(1)、耦合透镜(2)、第一环行器(3)、第二环行器(4)、光纤布拉格光栅可调谐滤波器(5)、第三环行器(6)、光放大器(7)、可调谐光源(8)、光调制器(9)、控制器(10)和探测器(11)；
波分复用的空间光入射到卡塞格伦光学天线(1)上，经过卡塞格伦光学天线(1)输出的平行光通过耦合透镜(2)进入第一环行器(3)端口b，由第一环行器(3)端口c输出，进入第二环行器(4)端口d，由第二环行器(4)端口e输出，进入光纤布拉格光栅可调谐滤波器(5)，符合反射波长的光被反射，反射光通过第二环行器(4)端口f输出，由光探测器(11)接收，其余透射的光依次通过光纤布拉格光栅可调谐滤波器(5)、第三环行器(6)端口h和端口i进入光放大器(7)，光被光放大器(7)放大后进入第一环行器(3)端口a，经第一环行器(3)端口b进入耦合透镜(2)，再通过卡塞格伦光学天线(1)出射；
控制器(10)与光纤布拉格光栅可调谐滤波器(5)电连接，用于调节光纤布拉格光栅可调谐滤波器(5)的反射波长，实现下路信号波长的重构；
控制器(10)与可调谐光源(8)电连接，通过控制器(10)对可调谐光源(8)进行波长选择；
可调谐光源(8)发出的光入射到光调制器(9)，光经过光调制器(9)后由第三环行器(6)端口g进入第三环行器(6)，然后由第三环行器(6)端口h进入光纤布拉格光栅可调谐滤波器(5)，经光纤布拉格光栅可调谐滤波器(5)反射后，经第三环行器(6)端口h和端口i进入光放大器(7)，被光放大器(7)放大后进入第一环行器(3)端口a，经第一环行器(3)端口b进入耦合透镜(2)，再通过卡塞格伦光学天线(1)出射。
2.根据权利要求1所述的可重构的星载全光分插复用设备，其特征在于：所述卡塞格伦天线(1)包括主反射镜(1-1)、副反射镜(1-2)和准直镜(1-3)，波分复用的空间光入射到卡塞格伦光学天线(1)，入射光首先经主反射镜(1-1)反射，反射光再经副反射镜(1-2)反射，然后经过准直镜(1-3)平行输出。
3.根据权利要求1所述的可重构的星载全光分插复用设备，其特征在于：控制器(10)调节可调谐光源(8)使其发射的光波长与光纤布拉格光栅可调谐滤波器(5)反射的光波长一致。
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