CN112994788B - 激光通信终端隔离度测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光通信终端隔离度测试方法。本发明的方法包括对激光通信终端进行信标隔离度测试和进行信号隔离度测试，在进行激光通信终端的信标隔离度测试时，通过加长曝光时间探测信标光回光；在进行激光通信终端的信号隔离度测试时，把信号接收光纤收到的信号光回光耦合到对该波段敏感的CCD探测器上，通过加长曝光时间探测信号光回光。本发明采取有效的方法对隔离度指标进行检测，在不破坏系统结构的前提下，依然能够检测出较高的隔离度指标，使得隔离度满足要求不会导致通信失败。

Description

激光通信终端隔离度测试方法
技术领域
本发明涉及一种激光通信终端隔离度测试方法，属于激光通信技术领域。
背景技术
激光通信是一种利用激光，以自由空间为传播介质进行通信的技术。该技术具有灵活性强，安全性高，通信带宽高等优点。激光通信终端光学部分通常包括信标发射光路、信标接收光路、信号发射光路、信号接收光路4部分。
隔离度是激光通信终端的一项重要指标，包括信号隔离度与信标隔离度。隔离度是指本地探测器接收到发射光的功率与本地发光功率的比值。若该项比值较大则反映系统隔离度较差。信标隔离度差现象是本地信标探测器始终探测到很强的本地信标光功率，覆盖了接收到的对端微弱的信标光功率，造成无法精跟踪信标光，通信链路无法对接。信号隔离度差现象是本地信号探测器始终探测到很强的本地信号光功率，覆盖了接收到的对端微弱的信号光功率，造成无法解析对端发射的信号，通信失败。
现有技术一般使用光功率计测试隔离度，需要高灵敏度的光功率计，测试信标光隔离度时还需要拆除信标光接收相机，破坏光路结构。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供一种激光通信终端隔离度测试方法，采取有效的方法对隔离度指标进行检测，使得隔离度满足要求不会导致通信失败。本发明的方法把信号接收光纤经过一组透镜准直之后，再经过一组透镜会聚到信号光波段的CCD探测器上，根据探测器的光电响应参数求出探测到的信号光功率，从而得出信号光隔离度。本发明的方法把信号接收光纤收到的信号光回光耦合到对该波段敏感的CCD探测器上，利用信标光探测器自身具有光电转换功能的特性，通过加长曝光时间可以探测微弱的信标光回光，可以在不破坏系统结构的前提下，依然能够检测出较高的隔离度指标。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
激光通信终端隔离度测试方法，该方法包括对激光通信终端进行信标隔离度测试和进行信号隔离度测试，在进行激光通信终端的信标隔离度测试时，通过加长曝光时间探测信标光回光；在进行激光通信终端的信号隔离度测试时，把信号接收光纤收到的信号光回光耦合到对信号光波段敏感的CCD探测器上，通过加长曝光时间探测信号光回光，具体方法如下：
（1）进行信标隔离度测试：
①将待测激光通信终端的信标光路关闭时，该待测激光通信终端的出光口通畅无遮拦情况下，设置该待测激光通信终端的信标接收CCD曝光时间t1,采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 1；
②开启待测激光通信终端的信标光路，记录信标光出射功率P 0b ，保持信标接收CCD曝光时间t1不变，采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 2；
③查询信标探测CCD的参数：对应信标光波长的量子效率η，单像素饱和所需电子数k，计算得到信标光隔离度I 1 为：
Figure 575685DEST_PATH_IMAGE001
其中P 1b 为：
Figure 458321DEST_PATH_IMAGE002
h是普朗克常数，c是光速，λ是波长；
（2）进行信号隔离度测试：
①测试系统搭建：将待测激光通信终端的信号接收尾纤输出的光信号输入光纤&CCD耦合透镜组，然后从光纤&CCD耦合透镜组输出的光信号输入到信号探测CCD；
②将待测激光通信终端的信标光路关闭时，该待测激光通信终端的出光口通畅无遮拦情况下，设置信号探测CCD曝光时间t2,采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 3；
③开启待测激光通信终端的信标光路，记录信号光出射功率P 0s，保持信标接收CCD曝光时间不变，采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 4；
④查询信号探测CCD的参数：对应信标光波长的量子效率η，单像素饱和所需电子数k，光纤&CCD耦合透镜组透过率为T，计算得到信标光隔离度I 2 为：
Figure 826723DEST_PATH_IMAGE003
其中P 1s 为：
Figure 436696DEST_PATH_IMAGE004
h是普朗克常数，c是光速，λ是波长。
所述的激光通信终端隔离度测试方法，步骤（1）中所述设置该待测激光通信终端的信标接收CCD曝光时间t1，t1取5000us~20000us。
所述的激光通信终端隔离度测试方法，步骤（2）中所述设置信号探测CCD曝光时间t2，t2取20000-500000us。
所述的激光通信终端隔离度测试方法，步骤（2）中所述光纤&CCD耦合透镜组的透过率大于90%，口径15mm，焦距45mm。
有益效果：
本发明提出了一种激光通信终端隔离度测试方法，指导本公司激光通信终端隔离度进行迭代改进，最终使得信标与信号光隔离度达到优于-120dB，本机探测器探测不到本地的出射光。本发明利用了CCD光电转换的特性，无需高灵敏度光功率计，不需要破坏光路。
附图说明
图1是本发明的信标隔离度测试装置示意图。
图2是本发明的信号隔离度测试装置示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的激光通信终端隔离度测试方法，该方法包括对激光通信终端进行信标隔离度测试和进行信号隔离度测试，在进行激光通信终端的信标隔离度测试时，通过加长曝光时间探测信标光回光；在进行激光通信终端的信号隔离度测试时，把信号接收光纤收到的信号光回光耦合到对信号光波段(1550nm波段)敏感的CCD探测器上，通过加长曝光时间探测信号光回光，具体方法如下：
（1）进行信标隔离度测试：
①如图1所示将待测激光通信终端1与控制计算机2连接。待测激光通信终端的信标光路关闭时，该待测激光通信终端的出光口通畅无遮拦情况下，设置该待测激光通信终端的信标接收CCD曝光时间t1,采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 1；
②开启待测激光通信终端的信标光路，记录信标光出射功率P 0b ，保持信标接收CCD曝光时间t1不变，采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 2；
③查询信标探测CCD的参数：对应信标光波长的量子效率η，单像素饱和所需电子数k，计算得到信标光隔离度I 1 为：
Figure 482144DEST_PATH_IMAGE001
其中P 1b 为：
Figure 316108DEST_PATH_IMAGE002
h是普朗克常数，c是光速，λ是波长；
（2）进行信号隔离度测试：
①测试系统搭建：将待测激光通信终端1的信号接收尾纤3输出的光信号输入光纤&CCD耦合透镜组4，然后从光纤&CCD耦合透镜组输出的光信号输入到信号探测CCD 5，信号探测CCD 5连接控制计算机2；
②将待测激光通信终端的信标光路关闭时，该待测激光通信终端的出光口通畅无遮拦情况下，设置信号探测CCD曝光时间t2,采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 3；
③开启待测激光通信终端的信标光路，记录信号光出射功率P 0s，保持信标接收CCD曝光时间不变，采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 4；
④查询信号探测CCD的参数：对应信标光波长的量子效率η，单像素饱和所需电子数k，光纤&CCD耦合透镜组透过率为T，计算得到信标光隔离度I 2 为：
Figure 797905DEST_PATH_IMAGE003
其中P 1s 为：
Figure 460836DEST_PATH_IMAGE004
h是普朗克常数，c是光速，λ是波长。
所述的激光通信终端隔离度测试方法，步骤（1）中所述设置该待测激光通信终端的信标接收CCD曝光时间t1，t1取5000us~20000us。
所述的激光通信终端隔离度测试方法，步骤（2）中所述设置信号探测CCD曝光时间t2，t2取20000-500000us。
所述的激光通信终端隔离度测试方法，步骤（2）中所述光纤&CCD耦合透镜组的透过率大于90%，口径15mm，焦距45mm。
本实施例中装调完毕的光学终端,天线口径100mm,放大倍率12.5倍；
本实施例中的计算机：测试计算机为一台常规办公电脑，CPU为i5 7500，硬盘西部数据1GB，显卡为英伟达GTX1050，内改存为金士顿8GB单根内存条;
本实施例中所需波段激光配套CCD：产品为XENICS公司（总部为于比利时鲁文）的产品，具体型号为Bobcat-320-Gige。
以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。

Claims (2)

1.一种激光通信终端隔离度测试方法，其特征是：该方法包括对激光通信终端进行信标隔离度测试和进行信号隔离度测试，在进行激光通信终端的信标隔离度测试时，通过加长曝光时间探测信标光回光；在进行激光通信终端的信号隔离度测试时，把信号接收光纤收到的信号光回光耦合到对信号光波段敏感的CCD探测器上，通过加长曝光时间探测信号光回光，具体方法如下：
（1）进行信标隔离度测试：
①将待测激光通信终端的信标光路关闭时，该待测激光通信终端的出光口通畅无遮拦情况下，设置该待测激光通信终端的信标接收CCD曝光时间t1,采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 1；
②开启待测激光通信终端的信标光路，记录信标光出射功率P 0b ，保持信标接收CCD曝光时间t1不变，采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 2；
③查询信标探测CCD的参数：对应信标光波长的量子效率η，单像素饱和所需电子数k，计算得到信标光隔离度I 1 为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中P 1b 为：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
h是普朗克常数，c是光速，λ是波长；
（2）进行信号隔离度测试：
①测试系统搭建：将待测激光通信终端的信号接收尾纤输出的光信号输入光纤&CCD耦合透镜组，然后从光纤&CCD耦合透镜组输出的光信号输入到信号探测CCD；
②将待测激光通信终端的信标光路关闭时，该待测激光通信终端的出光口通畅无遮拦情况下，设置信号探测CCD曝光时间t2,采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 3；
③开启待测激光通信终端的信标光路，记录信号光出射功率P 0s，保持信标接收CCD曝光时间不变，采集多幅图像取平均，得到靶面灰度值之和平均值为S 4；
④查询信号探测CCD的参数：对应信标光波长的量子效率η，单像素饱和所需电子数k，光纤&CCD耦合透镜组透过率为T，计算得到信标光隔离度I 2 为：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
其中P 1s 为：
Figure DEST_PATH_IMAGE008
h是普朗克常数，c是光速，λ是波长;
步骤（1）中所述设置该待测激光通信终端的信标接收CCD曝光时间t1，t1取5000us~20000us;
步骤（2）中所述设置信号探测CCD曝光时间t2，t2取20000-500000us。
2.根据权利要求1所述的激光通信终端隔离度测试方法，其特征是：步骤（2）中所述光纤&CCD耦合透镜组的透过率大于90%，口径15mm，焦距45mm。
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Pledgor: NANJING INTANE OPTICS ENGINEERING Co.,Ltd.

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