CN114244445A - 光学相控阵芯片、水下通信系统、校准系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种光学相控阵芯片、水下通信系统、校准系统及通信方法，所述方法包括：调制器，用于接收激光光源发射的第一光信号，还用于将第一电信号加载到所述第一光信号中，形成第一光电信号；光学相控阵列模块，用于将所述第一光电信号按照目标移相角进行发射，使外部通信系统根据所述第一光电信号得到所述第一电信号；还用于接收外部通信系统发射的第二光电信号；解调器，用于对所述第二光电信号进行解调，得到所述第二光电信号中的第二电信号；本申请解决现有技术中采用机械结构的扫描方式存在的体积大、信号传输质量差的问题，具有集成度高、无机械结构、可靠性高、低损耗和高调制速率等特点。

Description

光学相控阵芯片、水下通信系统、校准系统及通信方法

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，具体涉及光学相控阵芯片、水下通信系统、校准系统及通信方法。

背景技术

地球上的海洋占了三分之二的空间，具有丰富的资源和空间供人们去探索。随着人们对海洋探索的深入，如何在海洋空间实现有效的通信成了一个亟需解决的问题。

传统的自由空间光通信大部分需要进行光束扫描，采用机械扫描以及散射光束的方式，机械结构的扫描方式由于具有机械结构，所以具有体积大，容易损坏的缺点，而且对于水下设施来说，大的突出的外部机械结构很容易被外界物体附着和拖拽；发散式的扫描通信无法把能量集中到一个小的范围，影响光的传输距离。

可见，现有技术的水下通信系统存在体积大、信号传输质量差的问题。

发明内容

针对相关技术中所存在的不足，本申请提供的光学相控阵芯片、水下通信系统、校准系统及通信方法，其解决现有技术中采用机械结构的扫描方式存在的体积大、信号传输质量差的问题，具有集成度高、无机械结构、可靠性高、低损耗和高调制速率等特点。

第一方面，本申请提供一种光学相控阵芯片，所述芯片包括：调制器，用于接收激光光源发射的第一光信号，还用于将第一电信号加载到所述第一光信号中，形成第一光电信号；光学相控阵列模块，与所述调制器的输出端相连，用于将所述第一光电信号按照目标移相角进行发射，使外部通信系统根据所述第一光电信号得到所述第一电信号；还用于接收外部通信系统发射的第二光电信号；解调器，与所述光学相控阵列模块相连，用于对所述第二光电信号进行解调，得到所述第二光电信号中的第二电信号。

可选地，光学相控阵列模块包括：片上环形器和第一移相阵列；所述片上环形器的第一端与所述调制器的输出端相连，所述片上环形器的第二端与所述第一移相阵列相连，所述片上环形器的第三端与所述解调器相连；所述第一移相阵列用于将所述第一光电信号按照目标角度进行发射，还用于接收外部通信系统发射的第二光电信号。

可选地，光学相控阵列模块包括：第二移相阵列和第三移相阵列；所述第二移相阵列与所述调制器的输出端相连，用于将所述调制器输出的第一光电信号按照目标角度进行发射；所述第三移相阵列与所述解调器的输入端相连，用于接收外部通信系统发射的第二光电信号。

可选地，每个移相阵列包括：用于光信号分束的功率分配网络、用于光束移相的移相器阵列和用于光信号发射的天线。

可选地，解调器包括：耦合分束器，与所述光学相控阵列模块相连，用于将所述光学相控阵列模块输出的第二光电信号分成具有预设相位差的两束目标光电信号；探测器，与所述耦合分束器相连，用于对所述两束目标光电信号进行解调，得到两路差分电信号。

第二方面，本申请提供一种水下通信系统，所述通信系统包括激光光源和上述的光学相控阵芯片。

第三方面，本申请提供一种校准系统，所述校准系统包括：漫反射屏，用于展示上述的光学相控阵芯片发射出的光束影像；图像采集装置，用于采集所述漫反射屏中光束影像的图像数据；校准控制器，与所述图像采集装置电连接，用于根据所述图像数据对光学相控阵芯片进行校准，得到校准电压；驱动电路，分别与所述校准控制器和所述光学相控阵芯片电连接，用于根据所述校准电压驱动所述光学相控阵芯片，使所述光学相控阵芯片发射目标移相角的光束。

可选地，所述校准系统还包括：偏振控制器，与所述光学相控阵芯片相连，使激光光源发出的光信号通过所述偏振控制器耦合进所述光学相控阵芯片中。

第三方面，本申请提供水下通信方法，所述方法包括：对光学相控阵芯片进行校准，得到不同移相角度所相对应的移相信息；激光光源发射第一光信号到所述光学相控阵芯片；所述光学相控阵芯片将接收到的第一电信号加载到所述第一光信号中形成第一光电信号，并将所述第一光电信号根据目标移相角进行发射；所述光学相控阵芯片接收外部通信心跳发送的第二光电信号，并将所述第二光电信号进行解调，得到所述第二光电信号中的第二电信号。

可选地，对光学相控阵芯片进行校准，得到不同移相角度所相对应的移相信息，包括：获取当前漫反射屏中带有刻度值的图像数据；根据所述图像数据和光学相控阵列到漫反射屏的直线距离，计算出每个像素所对应角度；根据所述每个像素所对应角度，对每个移相角度进行校准，每次校准迭代后判断当前光束是否满足预设条件；若当前光束满足预设条件时，得到当前移相角度所对应的移相信息。

可选地，根据所述图像数据和光学相控阵列到漫反射屏的直线距离，计算出每个像素所对应角度的公式为：

其中，Angle_n为每个像素对应的角度，L为光学相控阵到漫反射屏幕的直线距离，P_n为每个像素所对应的刻度值，P₀为0角度像素所对应的刻度值。

相比于相关技术，本申请具有如下有益效果：

本申请提供的光学相控阵芯片通过光学相控阵列来实现激光信号的发射和扫描，通过在光学相控阵芯片上集成调制器和解调器，来实现光电信号的调制和解调，减少了通信器件的体积和器件间的耦合光损耗，从而提高了信号的调制速率和传输质量。因此，当所述光学相控阵芯片应用在水下通信系统时，可以解决现有技术中采用机械结构的扫描方式存在的体积大、信号传输质量差的问题，具有集成度高、无机械结构、可靠性高、低损耗和高调制速率等特点。

附图说明

图1所示为本申请一示例性实施例提供的一种光学相控阵芯片的结构示意图；

图2所示为本申请一示例性实施例提供的另一种光学相控阵芯片的结构示意图；

图3所示为本申请一示例性实施例提供的又一种光学相控阵芯片的结构示意图；

图4所示为本申请一示例性实施例提供的一种校准系统的结构示意图；

图5所示为本申请一示例性实施例提供的一种水下通信方法的流程示意图；

图6所示为本申请一示例性实施例提供的图5中步骤S101的具体流程示意图。

附图标记说明：1、激光光源；2、光学相控阵芯片；3、放大电路；4、外部通信系统；5、电信号；21、调制器；22、光学相控阵列模块；23、解调器；2011、调制器电极共极端；2012、调制器电极；202、片上环形器；203、功率分配网络和移相器阵列；204、天线；221、第一移相阵列；222、第二移相阵列；223、第三移相阵列；205、耦合分束器；223、探测器。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是固定连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面结合附图，对本申请示例性实施例进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互补充或相互组合。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

第一方面，本申请提供一种光学相控阵芯片，具体包括以下实施例：

示例性的实施例一

图1所示为本申请一示例性实施例提供的一种光学相控阵芯片的结构示意图，如图1所示，本申请实施例提供一种光学相控阵芯片2具体包括：

调制器21，用于接收激光光源1发射的第一光信号，还用于将第一电信号加载到所述第一光信号中，形成第一光电信号；

光学相控阵列模块22，与所述调制器21的输出端相连，用于将所述第一光电信号按照目标移相角进行发射，使外部通信系统4根据所述第一光电信号得到所述第一目标电信号；还用于接收外部通信系统4发射的第二光电信号；

解调器23，与所述光学相控阵列模块22相连，用于对所述第二光电信号进行解调，得到所述第二光电信号中的第二电信号。

需要说明的是，在本申请的实施例中所述光学相控阵芯片2的工作原理为：从可调激光光源1中发射出来的第一光信号直接耦合到光学芯片的输入波导中，传输到光学相控阵芯片2中的第一光信号通过波导注入到调制器21中，调制器21将外部电信号输入模块5输入的第一电信号加载到所述第一光信号中形成第一光电信号，所述调制器21输出的第一光电信号通过波导注入到光学相控阵列模块22中，通过光学相控阵列模块22的分束和移相，将所述第一光电信号按照目标移相角进行发射，使外部通信系统4接收到所述第一光电信号，并根据所述第一光电信号解析出所述第一电信号，从而实现所述光学相控阵芯片2的信号发射功能。进一步地，所述外部通信系统4发射出来的第二光电信号被光学相控阵列模块22接收到，通过波导发送到所述解调器23中进行解调，得到所述第二光电信号中的第二电信号，并将所述第二电信号输入后级放大电路3中，从而实现所述光学相控阵芯片2的信号接收功能。

相比于相关技术，本申请具有如下有益效果：

本申请提供的光学相控阵芯片通过光学相控阵列模块来实现激光信号的发射和扫描，提高了光学相控阵芯片的功能；通过在光学相控阵芯片上集成调制器和解调器，来实现光电信号的调制和解调，减少了通信器件的体积和器件间的耦合光损耗，从而提高了信号的调制速率和传输质量。因此，当所述光学相控阵芯片应用在水下通信系统时，可以解决现有技术中采用机械结构的扫描方式存在的体积大、信号传输质量差的问题，具有集成度高、无机械结构、可靠性高、低损耗和高调制速率等特点。

示例性的实施例二

图2所示为本申请一示例性实施例提供的另一种光学相控阵芯片的结构示意图；如图2所示，所述光学相控阵列模块22包括：片上环形器202和第一移相阵列221；所述片上环形器202的第一端与所述调制器21的输出端相连，所述片上环形器202的第二端与所述第一移相阵列221相连，所述片上环形器202的第三端与所述解调器23相连；所述第一移相阵列221用于将所述第一光电信号按照目标角度进行发射，还用于接收外部通信系统发射的第二光电信号。其中，所述第一移相阵列221包括用于光信号分束的功率分配网络、用于光束移相的移相器阵列和用于光信号发射的天线。

在本实施例中，所述解调器23包括：耦合分束器205，与所述光学相控阵列模块22相连，用于将所述光学相控阵列模块22输出的第二光电信号分成具有预设相位差的两束目标光电信号；探测器206，与所述耦合分束器205相连，用于对所述两束目标光电信号进行解调，得到两路差分电信号。

需要说明的是，本实施例提供的光学相控阵芯片2的工作原理为：激光光源1发射一束激光；激光光源1发射出来的激光直接耦合到光学芯片2的输入波导中；传输到光学芯片2中的激光通过波导注入到铌酸锂薄膜调制器21中；通过铌酸锂薄膜调制器21中的电极2011和2012把信号加载到注入到铌酸锂薄膜调制器21内的激光上。被加载信号的激光通过波导注入到片上环形器202的1号输入端口，然后经过片上环形器202的2号端口输出；由片上环形器202输出的激光通过波导注入到功率分配网络和移相器阵列203中，通过其中的功率分配网络把一束激光分成等同于OPA通道数的多束激光，然后再通过其中的移相器阵列把每一束激光进行特定的移相，以满足后面OPA天线204的发射指向；被特定移相的光束通过光束注入到光学天线204中，由于每一束都被特定的移相器进行移相，从而使得光学天线204发射出去的激光形成特定角度发射的一束激光，同时通过改变移相器阵列203的移相组合，使得发射光束角度改变。

在本实施例中，外部通信系统4发射出来激光光束被光学天线204接收到每个通道中，接收到的光束通过光波导被传入到功率分配网络和移相器阵列中203中，然后被合束成为一束激光，然后通过光波导注入到片上环形器202的2号输入端；注入到片上环形器202的2号输入端的激光通过3号输出端口进行输出，然后通过波导注入到耦合分束器205中，然后输出两束相位相差90°的激光；两束激光光束通过两组探测器206组成平衡探测器206，把调制到激光上信号解调出来，此时信号由光信号变成电信号；被解调出来的电信号通过放大电路3进行有电流信号转变成电压信号并进行放大，从而真正得到可用的解调信号5，并把信号传输到其他设备。

示例性的实施例三

图3所示为本申请一示例性实施例提供的又一种光学相控阵芯片的结构示意图；如图2所示，如图3所示，所述光学相控阵列模块22包括：第二移相阵列222和第三移相阵列223；所述第二移相阵列222与所述调制器21的输出端相连，用于将所述调制器21输出的第一光电信号按照目标角度进行发射；所述第三移相阵列223与所述解调器23的输入端相连，用于接收外部通信系统发射的第二光电信号。其中，所述第二移相阵列222和所述第三移相阵列223均包括：用于光信号分束的功率分配网络、用于光束移相的移相器阵列和用于光信号发射的天线。

在本实施例中，解调器23包括：耦合分束器205，与所述光学相控阵列模块22相连，用于将所述光学相控阵列模块22输出的第二光电信号分成具有预设相位差的两束目标光电信号；探测器206，与所述耦合分束器205相连，用于对所述两束目标光电信号进行解调，得到两路差分电信号。

需要说明的是，本实施例提供的光学相控阵芯片的工作原理为：激光光源1发射一束激光；激光光源1发射出来的激光直接耦合到光学相控阵芯片2的输入波导中；传输到光学相控阵芯片2中的激光通过波导注入到铌酸锂薄膜调制器21中；通过铌酸锂薄膜调制器21中的电极2011和2012把信号加载到注入到铌酸锂薄膜调制器21内的激光上。被加载信号的激光通过波导注入到第二移相阵列222中的功率分配网络和移相器阵列203中；第二移相阵列222中的功率分配网络和移相器阵列203中的激光通过功率分配网络把一束激光分成等同于OPA通道数的多束激光，然后再通过其中的移相器阵列把每一束激光进行特定的移相，以满足后面天线204的发射指向；被特定移相的光束通过光束注入到光学天线204中，由于每一束都被特定的移相器进行移相，从而使得光学天线204发射出去的激光形成特定角度发射的一束激光，同时通过改变移相器阵列的移相组合，使得发射光束角度改变。

在本实施例中，外部通信系统发射出来激光光束被第三移相阵列223中的光学天线204接收到每个通道中，接收到的光束通过光波导被传入到功率分配网络和移相器阵列中203中，然后被合束成为一束激光；在功率分配网络和移相器阵列203中输出的激光，然后通过波导注入到耦合分束器205中，然后输出两束相位相差90°的激光；两束激光光束通过两组探测器206组成平衡探测器，把调制到激光上信号解调出来，此时信号由光信号变成电信号；被解调出来的电信号通过放大电路3进行有电流信号转变成电压信号并进行放大，从而真正得到可用的解调信号5，并把信号传输到其他设备。

基于上述实施例二和实施例三，本申请采用了光学相控阵，可以实现无惯性的光束扫描，并且可以实现可见光传输、低损耗、器件紧凑的优点；对于信号的调制和移相控制部分，本申请可采用铌酸锂材料，通过键合工艺把铌酸锂薄膜贴合到氮化硅片上，然后在上面制作调制器和移相器。由于铌酸锂材料具有高的电光系数，可以实现低功耗下对光进行调制以及移相控制，而且可以获得高的调制和移相控制。此外，采用氮化硅材料做波导可以兼容现有的CMOS平台，可以实现低成本、大批量的生产。

第二方面，本申请提供一种水下通信系统，具体包括以下实施例：

示例性的实施例四

本实施例提供的水下通信系统包括实施例一到实施例三中的光学相控阵芯片和激光光源；为了提供信号在水下的传输性能，激光光源发出的激光为蓝光。

需要说明的是，本实施例中的水下通信系统的工作原理为：从可调激光器中发射出来的激光耦合到我们设计的有源的光学相控阵里面，然后把所需要发射的信号调制到光载波上，调制后的信号被传输到光学相控阵，相控阵每个通道的信号被移相控制器分别进行移相，就可以使光学相控阵发射出来的光进行设定方向的偏转，从而实现光束扫描。然后从有源相控阵芯片发射出来的光被发射到远距离的接收器上，从而被接收器接收。其中，远处的接收器可以也可以采用相控阵的方案进行接收，由于相控阵相对于直接用探测器接收，感光面积更大，可以实现更高的接收面积，提高了信号的灵敏度，相同功率下可以实现更远距离的传输。

本申请采用了光学相控阵，可以实现无惯性的光束扫描，并且可以实现可见光传输、低损耗、器件紧凑的优点；对于信号的调制和移相控制部分，本申请可采用铌酸锂材料，通过键合工艺把铌酸锂薄膜贴合到氮化硅片上，然后在上面制作调制器和移相器。由于铌酸锂材料具有高的电光系数，可以实现低功耗下对光进行调制以及移相控制，而且可以获得高的调制和移相控制。此外，采用氮化硅材料做波导可以兼容现有的CMOS平台，可以实现低成本、大批量的生产；本申请基于海底自由空间光通信的特点，创新性的提出采用全固态氮化硅蓝光光学相控阵以及铌酸锂薄膜做调制器和移相器的方案，可以实现集成度高，无机械结构可靠性高，低损耗和高调制速度的水下自由空间光通信。

第三方面，本申请提供一种水下通信系统，具体包括以下实施例：

示例性的实施例五

图4所示为本申请一示例性实施例提供的一种校准系统的结构示意图；如图4所示，本实施例提供的校准系统用于对上述实施例中的光学相控阵芯片进行校准。

在本实施例中，所述校准系统包括：漫反射屏，用于展示所述光学相控阵芯片发射出的光束影像；图像采集装置，用于采集所述漫反射屏中光束影像的图像数据；校准控制器，与所述图像采集装置电连接，用于根据所述图像数据对所述光学相控阵芯片进行校准，得到校准电压；驱动电路，分别与所述校准控制器和所述光学相控阵芯片电连接，用于根据所述校准电压驱动所述光学相控阵芯片，使所述光学相控阵芯片发射目标移相角的光束。

可选地，所述校准系统还包括：偏振控制器，与所述光学相控阵芯片相连，使所述激光光源发出的光信号通过所述偏振控制器耦合进所述光学相控阵芯片中。

需要说明的是，标定和校准系统由激光器、偏振控制器、光学相控阵芯片(OPA)以及光学相控驱动电路、标准漫反射屏、图像采集装置、计算机组成。激光器发射出来的激光通过偏振控制器后耦合进光学相控阵芯片，然后通过光学相控阵芯片的发射天线发射到屏幕上的影像通过红外相机写入计算机进行标定，计算机通过与驱动电路进行通信来控制光学相控阵的各个通道的光相位延迟。

第四方面，本申请提供一种水下通信方法，具体包括以下实施例：

示例性的实施例六

如图5所示，本申请提供的水下通信方法应用于上述实施例四和实施例五中的水下通信系统，所述水下通信方法包括以下步骤：

步骤S101，对光学相控阵芯片进行校准，得到不同移相角度所相对应的移相信息。

步骤S102，激光光源发射第一光信号到所述光学相控阵芯片；

步骤S103，所述光学相控阵芯片将接收到的第一电信号加载到所述第一光信号中形成第一光电信号，并将所述第一光电信号根据目标移相角进行发射。

步骤S104，所述光学相控阵芯片接收外部通信心跳发送的第二光电信号，并将所述第二光电信号进行解调，得到所述第二光电信号中的第二电信号。

具体地，在本实施例中，如图6所示，对光学相控阵芯片进行校准，得到不同移相角度所相对应的移相信息具体包括以下步骤：

步骤S201，获取当前漫反射屏中带有刻度值的图像数据；

步骤S202，根据所述图像数据和光学相控阵列到漫反射屏的直线距离，计算出每个像素所对应角度；

步骤S203，根据所述每个像素所对应角度，对每个移相角度进行校准，每次校准迭代后判断当前光束是否满足预设条件；

步骤S204，若当前光束满足预设条件时，得到当前移相角度所对应的移相信息。

在本实施例中，根据所述图像数据和光学相控阵列到漫反射屏的直线距离，计算出每个像素所对应角度的公式为：

其中，Angle_n为每个像素对应的角度，L为光学相控阵到漫反射屏幕的直线距离，P_n为每个像素所对应的刻度值，P₀为0角度像素所对应的刻度值。

需要说明的是，本实施例提供的水下通信方法需要先对光学相控阵芯片进行校准得到目标移相角，使所述光学相控阵芯片输出的光束指向所述目标移相角。然后，通过光学相控阵芯片的天线实现光学天线的收发，需要传输的数据通过调制器和解调器分别进行调制和解调，这样就可以实现不断地收发信号。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (11)

1.一种光学相控阵芯片，其特征在于，所述芯片包括：

调制器，用于接收激光光源发射的第一光信号，还用于将第一电信号加载到所述第一光信号中，形成第一光电信号；

光学相控阵列模块，与所述调制器的输出端相连，用于将所述第一光电信号按照目标移相角进行发射，使外部通信系统根据所述第一光电信号得到所述第一电信号；还用于接收外部通信系统发射的第二光电信号；

解调器，与所述光学相控阵列模块相连，用于对所述第二光电信号进行解调，得到所述第二光电信号中的第二电信号。

2.如权利要求1所述的光学相控阵芯片，其特征在于，光学相控阵列模块包括：

片上环形器和第一移相阵列；

所述片上环形器的第一端与所述调制器的输出端相连，所述片上环形器的第二端与所述第一移相阵列相连，所述片上环形器的第三端与所述解调器相连；

所述第一移相阵列用于将所述第一光电信号按照目标角度进行发射，还用于接收外部通信系统发射的第二光电信号。

3.如权利要求1所述的光学相控阵芯片，其特征在于，光学相控阵列模块包括：

第二移相阵列和第三移相阵列；

所述第二移相阵列与所述调制器的输出端相连，用于将所述调制器输出的第一光电信号按照目标角度进行发射；

所述第三移相阵列与所述解调器的输入端相连，用于接收外部通信系统发射的第二光电信号。

4.如权利要求2或3所述的光学相控阵芯片，其特征在于，每个移相阵列包括：用于光信号分束的功率分配网络、用于光束移相的移相器阵列和用于光信号发射的天线。

5.如权利要求1所述的光学相控阵芯片，其特征在于，解调器包括：

耦合分束器，与所述光学相控阵列模块相连，用于将所述光学相控阵列模块输出的第二光电信号分成具有预设相位差的两束目标光电信号；

探测器，与所述耦合分束器相连，用于对所述两束目标光电信号进行解调，得到两路差分电信号。

6.一种水下通信系统，其特征在于，所述通信系统包括激光光源和权利要求1-5任一项所述的光学相控阵芯片。

7.一种校准系统，其特征在于，所述校准系统包括：

漫反射屏，用于展示权利要求1-5任一项所述的光学相控阵芯片发射出的光束影像；

图像采集装置，用于采集所述漫反射屏中光束影像的图像数据；

校准控制器，与所述图像采集装置电连接，用于根据所述图像数据对光学相控阵芯片进行校准，得到校准电压；

驱动电路，分别与所述校准控制器和所述光学相控阵芯片电连接，用于根据所述校准电压驱动所述光学相控阵芯片，使所述光学相控阵芯片发射目标移相角的光束。

8.如权利要求7所述的校准系统，其特征在于，所述校准系统还包括：

偏振控制器，与所述光学相控阵芯片相连，使激光光源发出的光信号通过所述偏振控制器耦合进所述光学相控阵芯片中。

9.一种基于权利要求6水下通信系统的水下通信方法，其特征在于，所述方法包括：

对光学相控阵芯片进行校准，得到不同移相角度所相对应的移相信息；

激光光源发射第一光信号到所述光学相控阵芯片；

所述光学相控阵芯片将接收到的第一电信号加载到所述第一光信号中形成第一光电信号，并将所述第一光电信号根据目标移相角进行发射；

所述光学相控阵芯片接收外部通信心跳发送的第二光电信号，并将所述第二光电信号进行解调，得到所述第二光电信号中的第二电信号。

10.如权利要求9所述的水下通信方法，其特征在于，对光学相控阵芯片进行校准，得到不同移相角度所相对应的移相信息，包括：

获取当前漫反射屏中带有刻度值的图像数据；

根据所述图像数据和光学相控阵列到漫反射屏的直线距离，计算出每个像素所对应角度；

根据所述每个像素所对应角度，对每个移相角度进行校准，每次校准迭代后判断当前光束是否满足预设条件；

若当前光束满足预设条件时，得到当前移相角度所对应的移相信息。

11.如权利要求10所述的水下通信方法，其特征在于，根据所述图像数据和光学相控阵列到漫反射屏的直线距离，计算出每个像素所对应角度的公式为：

其中，Angle_n为每个像素对应的角度，L为光学相控阵到漫反射屏幕的直线距离，P_n为每个像素所对应的刻度值，P₀为0角度像素所对应的刻度值。

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