CN114499665A - 一种多对多激光通信组网装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多对多激光通信组网装置和方法，所述装置包括：光场阵列控制模块、收发透镜阵列模块、阵列相位探测模块、阵列特征分光模块、光束切换阵列模块和信号传输模块；光场阵列控制模块用于接收多束不同角度的激光，并对激光进行对应的角度调整；收发透镜阵列模块用于将经过角度调整后的激光转换为多束第二光纤光；阵列特征分光模块用于对第二光纤光进行分析得到第二特征信息；光束切换阵列模块用于根据第二特征信息控制第二光纤光经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发。通过光束切换阵列模块根据第二特征信息控制多束第二光纤光，经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发，实现同时灵活收发多束激光，并减少了功耗。

Description

一种多对多激光通信组网装置和方法
技术领域
本发明涉及空间激光通信技术领域，特别涉及一种多对多激光通信组网装置和方法。
背景技术
空间激光通信因具有极小的波束宽度和极高的载波频率，具有高速率、高增益、抗干扰、指向性好等优点，近年来在星间链路技术领域得到了广泛重视和快速发展，星间光链路（Optical Inter-Satellite Link，OISL）应用呈现快速上升趋势。美、欧、日、俄以及我国已经先后完成了激光通信空间试验，典型在轨及在研的LEO星座如美国的Starlink、英国的One Web、中国的行云2号等都已具备星间点对点的激光通信能力。但另一方面，极小的波束宽度和极好的指向性也限制了激光通信系统的视场覆盖范围和同时对多通信能力，难以支撑未来大规模星间组网的多向建链、同时收发、灵活部署等需求。
大规模星间组网要求卫星建立和维护多个星间激光通信链路，即实现激光通信终端（Laser Communication Terminal, LCT）多点对多点（简称多对多）组网通信。美国国防部太空发展局（SDA）在2021年项目征询书中的一个关键要求就需要支持OISL同时建立和维护至少3条光链路，目标是5个或更多。
对于可支持多链路组网的激光通信系统的探索，研究领域内一类技术方案是一拖多堆叠扩展技术：该技术方案需在一个卫星平台上布置多台点对点LCT，实现多条通信链路的搭建。然而这会大大增加有效载荷的尺寸、重量、功耗和成本（SWPaC, Size, Weight,Power and Cost），且无法实现多个端机之间的有效协同。另一类技术方案是光学相控阵等天线集成或拼接技术，如仿生复眼、MEMS阵列光天线等，然而受限于现有器件及工艺水平，基于光天线集成/拼接的组网端机系统目前工程实现难度较大、技术成熟度较低。
因而现有技术还有待改进和提高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多对多激光通信组网装置和方法，旨在解决现有技术在大规模的卫星间进行激光通信时，无法实现同时收发、灵活组网和功耗大问题。
为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种多对多激光通信组网装置，包括：光场阵列控制模块、收发透镜阵列模块、阵列相位探测模块、阵列特征分光模块、光束切换阵列模块和信号传输模块；
所述收发透镜阵列模块、所述阵列特征分光模块和所述光束切换阵列模块依次连接，所述信号传输模块还分别与所述光场阵列控制模块、所述收发透镜阵列模块、所述阵列特征分光模块和所述光束切换阵列模块连接，所述收发透镜阵列模块还与所述阵列相位探测模块连接；
所述光场阵列控制模块用于接收多个卫星发送的多束不同角度的激光后对所述激光进行对应的角度调整，并将经过角度调整后的所述激光传输到所述收发透镜阵列模块；所述收发透镜阵列模块用于将经过角度调整后的所述激光转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块；所述阵列相位探测模块用于根据多束所述第一光纤光相应地生成多个不同的第一特征信息，并将所述第一特征信息传输至所述信号传输模块；所述阵列特征分光模块用于分析多束所述第二光纤光后相应地生成多个不同的第二特征信息，并将所述第二特征信息传输至所述信号传输模块；所述信号传输模块用于将所述第一特征信息传输至所述光场阵列控制模块和所述收发透镜阵列模块，并将所述第二特征信息传输至所述光束切换阵列模块；所述光束切换阵列模块用于根据所述第二特征信息控制多束所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发。
所述多对多激光通信组网装置中，所述收发透镜阵列模块包括：耦合透镜单元、束散角控制单元和光纤光控制单元；所述束散角控制单元分别与所述耦合透镜单元和所述束散角控制单元连接，所述束散角控制单元还与所述信号传输模块连接，所述光纤光控制单元还分别与所述阵列相位探测模块和阵列特征分光模块连接；所述耦合透镜单元用于对将经过角度调整后的所述激光耦合为多束光纤光，并将多束所述光纤光传输至所述束散角控制单元；所述束散角控制单元用于根据所述第一特征信息对多束所述光纤光的束散角进行相应调节，以及用于将多束所述光纤光传输至所述光纤光控制单元；所述光纤光控制单元用于将多束所述光纤光分割为多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光后，将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块，并将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块。
所述多对多激光通信组网装置中，所述光场阵列控制模块包括：N个反射镜组、N个阵列位移执行器和高精度控制器；每一个所述阵列位移执行器与每一个所述反射镜组一一连接，每一个所述阵列位移执行器还均与所述高精度控制器连接，所述高精度控制器还与所述信号传输模块连接。
所述多对多激光通信组网装置中，所述阵列相位探测模块包括：阵列探测器和相位处理器；所述阵列探测器分别与所述光纤光控制单元和所述相位处理器连接，所述相位处理器还与所述信号传输模块连接。
所述多对多激光通信组网装置中，所述阵列特征分光模块包括：N个偏振波长检测器、N个偏振波长分光器和分光控制器；每一个所述偏振波长检测器分别与所述光纤光控制单元和每一个偏振波长分光器连接，每一个偏振波长分光器还分别均与所述分光控制器和所述光束切换阵列模块连接，所述分光控制器还与所述信号传输模块连接。
所述多对多激光通信组网装置中，所述光束切换阵列模块包括：N个光开关、N个通信收发板、N个第一光纤光控制器、N个第二光纤光控制器和通信控制器；每一个所述光开关分别与每一个所述偏振波长分光器和每一个所述第一光纤光控制器连接，每一个所述光开关还均与所述通信控制器连接，每一个所述第一光纤光控制器还分别与每一个所述第二光纤光控制器和每一个所述通信收发板连接，每一个所述第二光纤光控制器还与所述光纤光控制单元连接。
所述多对多激光通信组网装置中，所述信号传输模块包括：高速总线；所述高速总线分别与所述光场阵列控制模块、所述束散角控制单元、所述阵列相位探测模块、所述分光控制器和所述通信控制器连接。
所述多对多激光通信组网装置中，所述耦合透镜单元包括：N个耦合透镜组；每一个所述耦合透镜组均与所述束散角控制单元连接。
所述多对多激光通信组网装置中，所述束散角控制单元包括：N个束散角调整器和N个束散角控制器；每一个所述束散角调整器分别与每一个所述耦合透镜组、每一个所述束散角控制器和所述光纤光控制单元连接。
所述多对多激光通信组网装置中，所述光纤光控制单元包括：N个光纤、N个第三光纤光控制器和N个光环形器；每一个所述光纤光控制器分别于每一个所述光纤、每一个所述光环形器和所述收发透镜阵列模块连接，每一个所述光环形器还与所述阵列特征分光模块连接。
所述多对多激光通信组网装置中，所述光场阵列控制模块还用于根据所述第一特征信息调整自身与所述激光的入射角度；所述收发透镜阵列模块还用于根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光的束散角。
一种基于如上所述的多对多激光通信组网装置的多对多激光通信组网方法，所述多对多激光通信组网方法包括以下步骤：
所述光场阵列控制模块接收多个所述卫星发送的多束不同角度的所述激光，并对所述激光进行对应的角度调整后传输至所述收发透镜阵列模块；
所述收发透镜阵列模块将经过角度调整后的所述激光转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块；
所述阵列相位探测模块根据多束所述第一光纤光生成相应的第一特征信息，并将所述第一特征信息传输至所述信号传输模块，其中，所述第一特征信息为相对角度信息；
所述阵列特征分光模块对多束所述第二光纤光分析后生成相应的第二特征信息，并将所述第二特征信息传输至所述信号传输模块，其中，所述第二特征信息为偏振波长特征信息；
所述信号传输模块将所述相对角度信息传输至所述光场阵列控制模块和所述收发透镜阵列模块，并将所述偏振波长特征信息传输至所述光束切换阵列模块；
所述光场阵列控制模块根据所述第一特征信息调整自身与所述激光的入射角度，同时所述收发透镜阵列模块根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光的束散角；
所述光束切换阵列模块根据所述偏振波长特征信息控制所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发。
所述多对多激光通信组网方法中，所述收发透镜阵列模块将经过角度调整后的所述激光转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块的步骤，具体包括：
耦合透镜组接收反射镜组传输的经过角度调整后的所述激光后，进行耦合处理得到多束光纤光，并将多束所述光纤光传输至第三光纤光控制器；
所述第三光纤光控制器将多束所述光纤光分割为多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光后，将多束所述第一光纤光传输至阵列探测器，并将多束所述第二光纤光传输至光环形器；
所述光环形器再将多束所述第二光纤光传输至偏振波长检测器。
所述多对多激光通信组网方法中，所述光场阵列控制模块根据所述第一特征信息调整自身与所述激光的入射角度，同时所述收发透镜阵列模块根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光的束散角的步骤，具体包括：
高精度控制器接收高速总线传输的所述相对角度信息后，根据所述相对角度信息控制阵列位移执行器对反射镜组的角度进行调整；
束散角控制器接收所述高速总线传输的所述相对角度信息后，根据所述相对角度信息控制束散角调器对经过角度调整后的所述激光的束散角进行调节。
所述多对多激光通信组网方法中，所述光束切换阵列模块根据所述偏振波长特征信息控制所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发的步骤，具体包括：
通信控制器接收所述高速总线传输的所述偏振波长特征信息后，将所述偏振波长特征信息与预设偏振波长特征信息进行比较；
当所述偏振波长特征信息与所述预设偏振波长特征信息相同时，通信控制器控制光开关将所述第二光纤光经过第一光纤控制器传输至通信收发板；
所述通信收发板对所述第二光纤光进行解调处理，得到所述基带信号后，将所述基带信号发送出去；
当所述偏振波长特征信息与所述预设偏振波长特征信息不同时，通信控制器控制光开关将所述第二光纤光经过所述第一光纤控制器传输至第二光纤控制器后，所述第二光纤控制器将所述第二光纤光传输至光环形器；
所述光环形器将所述第二光纤光传输至第三光纤光控制器后，所述第三光纤光控制器将所述第二光纤光传输至相应的阵元，以便所述阵元将所述第二光纤光进行转发，其中，所述阵元包括所述反射镜组、所述阵列位移执行器、耦合透镜组和所述束散角调整器。
相较于现有技术，本发明提供的一种多对多激光通信组网装置和方法，所述装置包括：光场阵列控制模块、收发透镜阵列模块、阵列相位探测模块、阵列特征分光模块、光束切换阵列模块和信号传输模块；光场阵列控制模块用于接收多束不同角度的激光，并对激光进行对应的角度调整；收发透镜阵列模块用于将经过角度调整后的激光转换为多束第二光纤光；阵列特征分光模块用于对第二光纤光进行分析得到第二特征信息；光束切换阵列模块用于根据第二特征信息控制第二光纤光经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发。通过光束切换阵列模块根据第二特征信息控制多束第二光纤光，经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发，实现同时灵活收发多束激光，并减少了功耗。
附图说明
图1为本发明提供的多对多激光通信组网装置的结构框图；
图2为本发明提供的多对多激光通信组网装置的结构简图；
图3为本发明提供的多对多激光通信组网装置工作在广播模式的阵元分布图；
图4为本发明提供的对多对多激光通信组网装置进行调整束散角后的阵元分布图；
图5为本发明提供的多对多激光通信组网装置中阵元调整后的分布图；
图6为本发明提供的多对多激光通信组网方法的较佳实施例的流程图；
图7为本发明提供的多对多激光通信组网方法的较佳实施例中步骤S200的流程图；
图8为本发明提供的多对多激光通信组网方法的较佳实施例中步骤S300的流程图；
图9为本发明提供的多对多激光通信组网方法的较佳实施例中步骤S600的流程图；
图10为本发明提供的多对多激光通信组网方法的较佳实施例中步骤S700的流程图。
附图标记：1：光场阵列控制模块；1-1：反射镜组；1-2：阵列位移执行器；1-3：高精度控制器；2：收发透镜阵列模块；21：耦合透镜单元；22：束散角控制单元；23：光纤光控制单元；2-1：耦合透镜组；2-2：束散角调整器；2-3：束散角控制器；2-4：光纤；2-5：第三光纤光控制器；2-6：光环形器；3：阵列相位探测模块；3-1：阵列探测器；3-2：相位处理器；4：阵列特征分光模块；4-1：偏振波长检测器；4-2：偏振波长分光器；4-3：分光控制器；5：光束切换阵列模块；5-1：光开关；5-2：通信收发板；5-3：第一光纤光控制器；5-4：第二光纤光控制器；5-5：通信控制器；6：信号传输模块；6-1：高速总线；7：阵元；8：激光；9：基带信号；10-1：Z卫星；10-2：A卫星；10-3：B卫星；10-4：N卫星。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明提供的一种多对多激光通信组网装置和方法；本发明中通过所述光场阵列控制模块首先对多个卫星发送的多束不同角度的激光进行对应的角度调整，所述收发透镜阵列模块则将经过角度调整后的所述激光转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，然后，所述阵列相位探测模块根据多束所述第一光纤光生成第一特征信息，同时，所述阵列特征分光模块对多束所述第二光纤光进行分析后生成第二特征信息，接下来，所述光束切换阵列模块用于根据所述第二特征信息控制多束所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发，而所述光场阵列控制模块和所述收发透镜阵列模块则根据所述第一特征信息，分别进行调整自身与所述激光的入射角度，以及调节经过角度调整后的所述激光的束散角，从而实现了灵活协同收发多束激光，并且无需对所有激光进行电调解，从而有效地降低了系统功耗和系统复杂度。
下面通过具体示例性的实施例对多对多激光通信组网装置和方法设计方案进行描述，需要说明的是，下列实施例只用于对发明的技术方案进行解释说明，并不做具体限定：
请参阅图1，本发明提供的一种多对多激光通信组网装置，包括：光场阵列控制模块1、收发透镜阵列模块2、阵列相位探测模块3、阵列特征分光模块4、光束切换阵列模块5和信号传输模块6；
所述收发透镜阵列模块2、所述阵列特征分光模块4和所述光束切换阵列模块5依次连接，所述信号传输模块6还分别与所述光场阵列控制模块1、所述收发透镜阵列模块2、所述阵列特征分光模块4和所述光束切换阵列模块5连接，所述收发透镜阵列模块2还与所述阵列相位探测模块3连接；
所述光场阵列控制模块1用于接收多个卫星发送的多束不同角度的激光8后对所述激光8进行对应的角度调整，并将经过角度调整后的所述激光8传输到所述收发透镜阵列模块2；所述收发透镜阵列模块2用于将经过角度调整后的所述激光8转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块3，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块4；所述阵列相位探测模块3用于根据多束所述第一光纤光相应地生成多个不同的第一特征信息，并将所述第一特征信息传输至所述信号传输模块6；所述阵列特征分光模块4用于分析多束所述第二光纤光后相应地生成多个不同的第二特征信息，并将所述第二特征信息传输至所述信号传输模块6；所述信号传输模块6用于将所述第一特征信息传输至所述光场阵列控制模块1和所述收发透镜阵列模块2，并将所述第二特征信息传输至所述光束切换阵列模块5；所述光束切换阵列模块5用于根据所述第二特征信息控制多束所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号9或经第二路径进行转发。其中，所述第一特征信息和第二特征信息均属于电信号，所述多对多激光通信组网装置可以是天线。其中，所述基带信号9由“0”和“1”组成的编码通信信息。
更进一步地，所述光场阵列控制模块1还用于根据所述第一特征信息调整自身与所述激光8的入射角度；所述收发透镜阵列模块2还用于根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光8的束散角。
具体地，卫星群被发送至天空后形成了星座，所述星座会依据光的偏振和波长特征对卫星动态设定标签，并形成动态路由表（所述动态路由表是通信的路由表）。
在一个卫星和多个卫星进行通信时，例如当A、B...N多颗卫星同时接收到与Z卫星10-1进行通信的任务时，A、B...N多颗卫星会根据星历表(所述星历表是卫星测控预测的每一时刻的卫星位置)上的粗略位置信息向Z卫星10-1方向发射通信光束（所述激光8），Z卫星10-1组网系统（本发明中的多对多激光通信组网装置）的初始状态为广播模式，该状态下，首先，所述阵列相位探测模块3接收到来自A、B...N多颗卫星的微弱光信号（所述微弱光信号是多束不同角度的激光8）后，对多束不同角度的所述激光8进行对应角度地调整，得到经过角度调整后的所述激光8，并将经过角度调整后的所述激光8传输到所述收发透镜阵列模块2，所述收发透镜阵列模块2则对所述激光8进行耦合后分割得到多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块3，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块4；
然后，所述阵列相位探测模块3会根据所述多束所述第一光纤光分别将A、B...N多颗卫星与Z卫星10-1的相对角度进行解算，相应地得到多个不同的所述第一特征信息，也即多个不同的相对角度信息，并将所述第一特征信息通过所述信号传输模块6传输到所述光场阵列控制模块1和所述收发透镜阵列模块2，以便所述光场阵列控制模块1根据所述第一特征信息调整自身与所述激光8的入射角度，同时，所述收发透镜阵列模块2根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光8的束散角；接着，所述阵列特征分光模块4对多束所述第二光纤光的偏振和波长特征进行分析后相应地生成多个不同的所述第二特征信息，即生成多个不同的偏振波长特征信息，并将所述第二特征信息通过所述信号传输模块6传输至所述光束切换阵列模块5；
最后，所述光束切换阵列模块5根据所述动态路由表中的Z卫星10-1自身的偏振和波长特征，将所述第二特征信息与Z卫星10-1自身的偏振和波长特征信息进行比较判断，即与预设偏振波长特征信息进行比较判断，若所述第二特征信息与预设偏振波长特征信息相同时，所述光束切换阵列模块5控制多束所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号9后，发送出去，若所述第二特征信息与预设偏振波长特征信息不同时，所述光束切换阵列模块5控制多束所述第二光纤光经第二路径依次经过所述收发透镜阵列模块2和所述光场阵列控制模块1后，进行转发出去。根据光路可逆原理，Z卫星10-1组网系统发射通信光束同理，从而构成双向全双工组网通信系统。
本发明中先通过所述光场阵列控制模块1接收多个卫星发送的多束不同角度的激光8后对所述激光8进行对应的角度调整，然后，所述收发透镜阵列模块2将经过角度调整后的所述激光8转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，所述阵列相位探测模块3和所述光束切换阵列模块5则分别对多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光进行解算和分析相应地得到多个所述相对角度信息和多个所述偏振波长特征信息，所述光场阵列控制模块1根据所述相对角度信息调整自身与所述激光8的入射角度，同时所述收发透镜阵列模块2根据所述相对角度信息调节经过角度调整后的所述激光8的束散角，实现了在灵活部署的基础上，同时收发多个卫星的通信信号，而所述光束切换阵列模块5则会对所述偏振波长特征信息与预设偏振波长特征信息进行比较后，将多束不同的所述第二光纤光分别经不同路径对应进行解调或转发，从而无需对所有光束信息进行光电解调，大幅度降低了系统的功耗和复杂度，扩大了光域在激光8通信系统中的占比。
进一步地，请参阅图2，所述光场阵列控制模块1包括：N个反射镜组1-1、N个阵列位移执行器1-2和高精度控制器1-3；每一个所述阵列位移执行器1-2与每一个所述反射镜组1-1一一连接，每一个所述阵列位移执行器1-2还均与所述高精度控制器1-3连接，所述高精度控制器1-3还与所述信号传输模块6连接。
具体地，N个所述反射镜组1-1接收来自不同卫星发送的多束不同角度的激光8后，对多束不同角度的所述激光8进行反射，得到多束经过角度调整后的所述激光8，并将多束经过角度调整后的所述激光8反射发送到收发透镜阵列模块2，以便进行下一步操作。其中，每一个所述反射镜组1-1上均设置有一个所述阵列位移执行器1-2，通过所述高精度控制器1-3则根据所述第一特征信息对每一个所述阵列位移执行器1-2进行相应地控制，然后所述阵列位移执行器1-2对所述反射镜组1-1的角度进行相应地调整。
进一步地，所述收发透镜阵列模块2包括：耦合透镜单元21、束散角控制单元22和光纤光控制单元23；所述束散角控制单元22分别与所述耦合透镜单元21和所述束散角控制单元22连接，所述束散角控制单元22还与所述信号传输模块6连接，所述光纤光控制单元23还分别与所述阵列相位探测模块3和阵列特征分光模块4连接；所述耦合透镜单元21用于对将经过角度调整后的所述激光8耦合为多束光纤光，并将多束所述光纤光传输至所述束散角控制单元22；所述束散角控制单元22用于根据所述第一特征信息对多束所述光纤光的束散角进行相应调节，以及用于将多束所述光纤光传输至所述光纤光控制单元23；所述光纤光控制单元23用于将多束所述光纤光分割为多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光后，将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块3，并将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块4。其中，所述束散角指的是波束宽度。
具体地，当所述反射镜组1-1将经过角度调整后的所述激光8发送到所述耦合透镜单元21后，首先，所述耦合透镜单元21进行耦合处理得到多束所述光纤光，并将多束所述光纤光传输至所述束散角控制单元22；然后，所述束散角控制单元22将多束所述光纤光传输至所述光纤光控制单元23；再者，所述光纤光控制单元23将多束所述光纤光分割为多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块3，同时将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块4，接着，所述阵列相位探测模块3对多束所述第一光纤光进行解算后，相应地得到多个不同的所述第一特征信息，并将所述第一特征信息经过所述信息传输模块传输至所述束散角控制单元22，最后，所述束散角控制单元22根据所述第一特征信息对多束所述光纤光的束散角进行相应地调节。
本发明中先通过所述耦合透镜单元21对经过角度调整后的所述激光8进行耦合后得到多束所述光纤光，然后，所述束散角控制单元22则根据所述光纤光的第一特征信息对多束所述光纤光的束散角进行调节，从而实现根据所述第一特征信息调节所述光纤光的束散角，有效地增加了对光束进行收发的增益，同时，所述光纤光控制单元23则将多束所述光纤光进行分割处理，得到多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光，以便进行分别传输和分析等处理，从而高效地对多束所述光纤光进行传输的同时进行数据的采集，最终增加了对所述激光8的相对角度等进行调整的效率。
进一步地，所述耦合透镜单元21包括：N个耦合透镜组2-1；每一个所述耦合透镜组2-1均与所述束散角控制单元22连接。
具体地，每一个所述耦合透镜组2-1对经过调整角度后的所述激光8进行耦合得到所述光纤光，并将所述光纤光传输至束散角控制单元22，以便进行下一步操作。
进一步地，所述束散角控制单元22包括：N个束散角调整器2-2和N个束散角控制器2-3；每一个所述束散角调整器2-2分别与每一个所述耦合透镜组2-1、每一个所述束散角控制器2-3和所述光纤光控制单元23连接。
具体地，当所述耦合透镜组2-1对经过调整角度后的所述激光8进行耦合得到所述光纤光后，所述耦合透镜将所述光纤光传输至所述束散角调整器2-2，所述束散角调整器2-2再将所述光纤光传输至所述光纤光控制单元23，以便光纤光控制单元23进行下一步操作。
而所述束散角控制器2-3则会根据多个不同的所述第一特征信息控制所述束散角调整器2-2对所述光纤光的束散角进行相应地调节，得到经过调节束散角后的光纤光，并将经过调节束散角后的光纤光传输至所述光纤光控制单元23，以便所述光纤光控制单元23进行下一步地操作。
本发明中通过所述束散角控制器2-3根据所述第一特征信息控制所述束散角调整器2-2对多束所述光纤光的束散角进行相应地调节，实现了根据不同的所述第一特征信息相应地控制所述束散角调整器2-2对多束所述光纤光的束散角进行相应地调节，即实现了协同地对多个卫星发送的激光8的束散角分别进行灵活调整，从而有效地提升了同时对多光束进行分别处理的效率。
进一步地，所述光纤光控制单元23包括：N个光纤2-4、N个第三光纤光控制器2-5和N个光环形器2-6；每一个所述光纤光控制器分别于每一个所述光纤2-4、每一个所述光环形器2-6和所述收发透镜阵列模块2连接，每一个所述光环形器2-6还与所述阵列特征分光模块4连接。
具体地，所述束散角控制器2-3将所述光纤光经过所述光纤2-4传输至所述第三光纤光控制器2-5中，然后，所述第三光纤光控制器2-5将所述光纤光一分为二，分割为所述第一光纤光和所述第二光纤光，并将所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块3，同时将所述第二光纤光传输至所述光环形器2-6，接着，所述光环形器2-6将所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块4，以便进行下一步的操作。
其中，所述光环形器2-6为无源器件，不需要电控，主要是用于隔离光束，所述光环形器2-6具备方向性，有三个端口1、2和3，如果光束从1端口进就从2端口出，从3端口进就从1端口出，但从1端口进不会从3端口出，基于这种原理，所以起到了收发分离的作用。
进一步地，所述阵列相位探测模块3包括：阵列探测器3-1和相位处理器3-2；所述阵列探测器3-1分别与所述光纤光控制单元23和所述相位处理器3-2连接，所述相位处理器3-2还与所述信号传输模块6连接。
具体地，当所述第三光纤光控制器2-5将所述光纤光一分为二，分割为所述第一光纤光后，所述第三光纤光控制器2-5将所述第一光纤光传输至所述阵列探测器3-1，然后，所述阵列探测器3-1再将所述第一光纤光传输至所述相位处理器3-2，同时，所述阵列探测器3-1会探测多束所述第一光纤光的光强信息，并将所述光强信息传输至所述相位处理器3-2，再者，所述相位处理器3-2则根据多束所述第一光纤光分别对A卫星10-2、B卫星10-3...N卫星10-4与Z卫星10-1的相对角度进行解算，得到所述第一特征信息，即得到所述相对角度信息，并将所述第一特征信息和所述光强信息一并传输至所述信号传输模块6，以便所述信号传输模块6进行下一步地操作。
本发明中通过所述阵列探测器3-1对所述第一光纤光进行检测后传输至所述相位处理模块，所述相位处理模块再根据多束所述第一光纤光分别对A卫星10-2、B卫星10-3...N卫星10-4与Z卫星10-1的相对角度进行解算，得到所述第一特征信号，以便最终根据所述第一特征信息相应地调节所述反射镜组1-1的角度和调节多束所述光纤光的束散角，即通过所述相位处理模块生成了角度调整反馈信号去及时调整所述反射镜组1-1的角度和多束所述光纤光的束散角，从而尽可能地接收或者发送更多的光束，有效地增加了对光束进行收发的增益。
进一步地，所述阵列特征分光模块4包括：N个偏振波长检测器4-1、N个偏振波长分光器4-2和分光控制器4-3；每一个所述偏振波长检测器4-1分别与所述光纤光控制单元23和每一个偏振波长分光器4-2连接，每一个偏振波长分光器4-2还分别均与所述分光控制器4-3和所述光束切换阵列模块5连接，所述分光控制器4-3还与所述信号传输模块6连接。
具体地，当所述第三光纤光控制器2-5将所述第二光纤光传输至所述光环形器2-6后，首先，所述光环形器2-6将所述第二光纤光传输至偏振波长检测器4-1，然后，所述偏振波长检测器4-1对所述第二光纤光的偏振波长特征进行检测，得到所述第二特征信息，即得到所述偏振波长特征信息，并将所述第二特征信息经过所述偏振波长分光器4-2传输至所述分光控制器4-3，同时将所述第二光纤光经过所述偏振波长分光器4-2传输至所述光束切换阵列模块5，以便所述光束切换阵列模块5进行下一步操作，最后，所述分光控制器4-3将所述第二特征信息传输至所述信号传输模块6，以便所述信号传输模块6进行下一步操作。
本发明中通过所述偏振波长检测器4-1对所述第二光纤光的偏振波长特征进行检测后，得到所述第二特征信息，以便最终根据所述第二特征信息控制多束所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号9或经第二路径进行转发，即通过所述偏振波长检测器4-1生成了特征反馈信号，去控制所述第二光纤光经不同路径相应地进行解调或转发，从而无需对所有激光8进行电解调，有效地降低了系统功耗和系统复杂度。
进一步地，所述信号传输模块6包括：高速总线6-1；所述高速总线6-1分别与所述光场阵列控制模块1、所述束散角控制单元22、所述阵列相位探测模块3、所述分光控制器4-3和所述通信控制器5-5连接。
具体地，当所述相位处理器3-2将所述第一特征信息和所述光强信息一并传输至所述高速总线6-1，然后，所述高速总线6-1再将所述第一特征信息和所述光强信息一并传输至所述束散角控制器2-3和所述高精度控制器1-3，以便进行下一步地操作；
当所述偏振波长检测器4-1将所述第二特征信息经过所述偏振波长分光器4-2传输至所述分光控制器4-3后，所述分光控制器4-3将所述第二特征信息传输至所述高速总线6-1，然后，所述高速总线6-1再将所述第二特征信息传输至所述光束切换阵列模块5，以便所述光束切换阵列模块5进行下一步操作。
本发明中通过所述高速总线6-1集中高效地传输所述第一特征信息、所述第二特征信息和光强信号等电信号，能够有效地节约传输时间、简化线路布局和减少系统的复杂度。
进一步地，所述光束切换阵列模块5包括：N个光开关5-1、N个通信收发板5-2、N个第一光纤光控制器5-3、N个第二光纤光控制器5-4和通信控制器5-5；每一个所述光开关5-1分别与每一个所述偏振波长分光器4-2和每一个所述第一光纤光控制器5-3连接，每一个所述光开关5-1还均与所述通信控制器5-5连接，每一个所述第一光纤光控制器5-3还分别与每一个所述第二光纤光控制器5-4和每一个所述通信收发板5-2连接，每一个所述第二光纤光控制器5-4还与所述光纤光控制单元23连接。其中，N个光开关5-1共同构成了光开关5-1阵列；第一路径为从所述光开关5-1到所述第一光纤光控制器5-3再到所述通信收发板5-2。所述第二路经为从所述光开关5-1到所述第一光纤光控制器5-3到第二光纤光控制器5-4，到所述光环形器2-6再到相应连接的阵元7；所述阵元7由阵列反射镜组1-1、所述阵列位移执行器1-2、所述耦合透镜组2-1和所述束散角调整器2-2共同构成，形成Z卫星10-1组网系统中的独立阵元7。
具体地，当所述偏振波长检测器4-1将所述第二光纤光传输至所述偏振波长分光器4-2后，首先，所述偏振波长分光器4-2再将所述第二光纤光传输至所述光开关5-1，同时，所述通信控制器5-5也会接收经所述高速总线6-1传输的所述第二特征信息，然后，所述通信控制器5-5将所述动态路由表中查询到的Z卫星10-1自身的偏振和波长特征信息（预设偏振波长特征信息）与所述第一特征信息进行比较判断：
若所述第二特征信息与预设偏振波长特征信息相同时，所述通信控制器5-5控制所述光开关5-1阵列将所述第二光纤光经过第一光纤光控制器5-3直接传输至所述通信收发板5-2，所述通信收发板5-2将所述第二光纤光解调为基带信号9后发送出去；若所述第二特征信息与预设偏振波长特征信息不同时，所述通信控制器5-5进一步地根据所述星历表和所述阵元7的实时位置，进行路由计算，然后所述通信控制器5-5控制所述光开关5-1阵列将所述第二光纤光依次经过所述第一光纤光控制器5-3、所述第二光纤光控制器5-4和所述光环形器2-6至所述阵元7，最后，由所述阵元7将所述第二光纤光进行转发出去，即最终由所述阵列反射镜组1-1将所述第二光纤光进行转发出去。
为了更好的理解本发明，以下结合图1-2对本发明的多对多激光通信组网装置的工作原理进行详细的说明：
当A、B...N多颗卫星同时接收到与Z卫星10-1进行通信的任务时，A卫星10-2、B卫星10-3...N卫星10-4会根据星历表(所述星历表是卫星测控预测的每一时刻的卫星位置)上的粗略位置信息向Z卫星10-1方向发射通信光束（所述激光8），Z卫星10-1组网系统（本发明中的多对多激光通信组网装置）的初始状态为广播模式，此时所述阵元7的排布方式如图3所示，该状态下，首先，N个阵元7接收来自不同卫星发送的多束不同角度的激光8后，进行入射角度调整和耦合处理后得到多束所述光纤光，即N个所述反射镜组1-1接收来自不同卫星发送的多束不同角度的激光8后，对多束不同角度的所述激光8进行反射，得到多束经过角度调整后的所述激光8，并将多束经过角度调整后的所述激光8反射发送至相应的所述耦合透镜组2-1，所述耦合透镜组2-1则对经过调整角度后的所述激光8进行耦合得到多束所述光纤光，并将多束所述光纤光经过所述束散角调整器2-2传输至相应连接的第三光纤光控制器2-5；
然后，所述第三光纤光控制器2-5将所述光纤光一分为二，得到所述第一光纤光和所述第二光纤光后，再将所述第一光纤光传输至所述阵列探测器3-1，同时将所述第二光纤光传输至所述光环形器2-6，所述阵列探测器3-1再将所述第一光纤光传输至所述相位处理器3-2，同时，所述阵列探测器3-1会对多束所述第一光纤光进行探测，得到所述光强信息后，传输至所述相位处理器3-2，所述相位处理器3-2则会根据多束所述第一光纤光分别对A卫星10-2、B卫星10-3...N卫星10-4与Z卫星10-1的相对角度进行解算，即所述相位处理器3-2接收到来自A、B...N多颗卫星的微弱光信号，得到所述相对角度信息（所述第一特征信息），并将所述相对角度信息和所述光强信息一并传输至所述高速总线6-1，所述高速总线6-1再将所述相对角度信息和所述光强信息一并发送至所述束散角控制器2-3和所述高精度控制器1-3，所述高精度控制器1-3根据所述相对角度信息控制所述阵列位移执行器1-2对所述反射镜组1-1的角度进行调整，所述束散角控制器2-3则会根据所述相对角度信息控制束散角调器对经过角度调整后的所述激光8的束散角进行调节，此时所述阵元7的排布方式如图4所示，同时，所述束散角控制器2-3和所述高精度控制器1-3根据所述光强信息调度和控制各自的数量，即根据所述光强信息调度和控制所述阵元7的数量，此时所述阵元7的排布方式如图5所示。
其次，所述光环形器2-6则将所述第二光纤光传输至所述偏振波长检测器4-1，所述偏振波长检测器4-1对所述第二光纤光的偏振波长特征进行检测得到所述偏振波长特征信息（所述第二特征信息）后，将所述偏振波长特征信息经过所述偏振波长分光器4-2传输至所述分光控制器4-3，并将所述第二光纤光经过所述偏振波长分光器4-2传输至所述光开关5-1，所述分光控制器4-3再将所述偏振波长特征信息经过所述高速总线6-1传输至所述通信控制器5-5；
最后，所述通信控制器5-5将所述动态路由表中查询到的Z卫星10-1自身的偏振和波长特征信息（预设偏振波长特征信息）与所述第一特征信息进行比较判断：若所述第二特征信息与预设偏振波长特征信息相同时，所述通信控制器5-5控制所述光开关5-1阵列将所述第二光纤光经过第一光纤光控制器5-3直接传输至所述通信收发板5-2，所述通信收发板5-2将所述第二光纤光解调为基带信号9后发送出去；若所述第二特征信息与预设偏振波长特征信息不同时，所述通信控制器5-5进一步地根据所述星历表和所述阵元7的实时位置，进行路由计算，然后所述通信控制器5-5控制所述光开关5-1阵列将所述第二光纤光依次经过所述第一光纤光控制器5-3、所述第二光纤光控制器5-4和所述光环形器2-6传输至相应的所述阵元7，最后，由所述阵元7将所述第二光纤光进行转发出去，即最终由所述阵列反射镜组1-1将所述第二光纤光进行转发出去。并且根据光线可逆原理，对激光8的发送也是如此，由此构成了双向全双工组网通信系统。
进一步地，请参阅图6，本发明提供的一种基于如上所述的多对多激光通信组网装置的多对多激光通信组网方法，所述多对多激光通信组网方法包括以下步骤：
S100、所述光场阵列控制模块1接收多个所述卫星发送的多束不同角度的所述激光8，并对所述激光8进行对应的角度调整后传输至所述收发透镜阵列模块2；
具体地，当A、B...N多颗卫星同时接收到与Z卫星10-1进行通信的任务时，A、B...N多颗卫星会根据星历表上的粗略位置信息向Z卫星10-1方向发射通信光束，Z卫星10-1组网系统中的所述阵列相位探测模块3接收到来自A、B...N多颗卫星的多束不同角度的激光8后，将经过角度调整后的所述激光8传输到所述收发透镜阵列模块2，从而实现对多束不同角度的所述激光8进行分别调整，以便能够将所述激光8按照预定的路线进行传输。
S200、所述收发透镜阵列模块2将经过角度调整后的所述激光8转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块3，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块4；
具体地，所述收发透镜阵列模块2则对所述激光8进行耦合后分割得到多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块3，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块4，从而实现了将所述激光8进行耦合后分割得到不同的光纤光，以便进行分别的处理。
更进一步地，请参阅图7，所述收发透镜阵列模块2将经过角度调整后的所述激光8转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块3，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块4的步骤，具体包括：
S210、耦合透镜组2-1接收反射镜组1-1传输的经过角度调整后的所述激光8后，进行耦合处理得到多束光纤光，并将多束所述光纤光传输至第三光纤光控制器2-5；
S220、所述第三光纤光控制器2-5将多束所述光纤光分割为多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光后，将多束所述第一光纤光传输至阵列探测器3-1，并将多束所述第二光纤光传输至光环形器2-6；
S230、所述光环形器2-6再将多束所述第二光纤光传输至偏振波长检测器4-1。
具体地，当所述反射镜组1-1将多束经过角度调整后的所述激光8反射发送至相应的所述耦合透镜组2-1后，首先，所述耦合透镜组2-1则对经过调整角度后的所述激光8进行耦合得到所述光纤光，并将所述光纤光经过所述束散角调整器2-2传输至相应连接的第三光纤光控制器2-5；然后，所述第三光纤光控制器2-5将所述光纤光一分为二，得到所述第一光纤光和所述第二光纤光后，再将所述第一光纤光传输至所述阵列探测器3-1，同时将所述第二光纤光传输至所述光环形器2-6，所述阵列探测器3-1则会将所述第一光纤光传输至所述相位处理器3-2，所述光环形器2-6则将所述第二光纤光传输至所述偏振波长检测器4-1，从而真正实现将所述光纤光一分为二后进行分别处理。
请继续参阅图6，S300、所述阵列相位探测模块3根据多束所述第一光纤光生成相应的第一特征信息，并将所述第一特征信息传输至所述信号传输模块6；其中，所述第一特征信息为相对角度信息；
具体地，所述阵列相位探测模块3根据多束所述第一光纤光分别对A卫星10-2、B卫星10-3...N卫星10-4与Z卫星10-1的相对角度进行解算，即所述相位处理器3-2接收到来自A、B...N多颗卫星的微弱光信号，得到多个不同的所述相对角度信息（所述第一特征信息），并将所述相对角度信息传输至所述信号传输模块6，以便所述信号传输模块6将所述相对角度信息传输至相应的模块中，实现了根据所述第一光纤光得到本卫星与其他卫星间的角度调整反馈信号（所述相对角度信息），从而以此来相应地调整所述激光8的入射角度和束散角，有效地增加了对通信光束的增益。
进一步地，请参阅图8，所述阵列相位探测模块3根据多束所述第一光纤光生成相应的第一特征信息，并将所述第一特征信息传输至所述信号传输模块6的步骤，具体包括：
S310、所述阵列探测器3-1接收所述第一光纤光后，将所述第一光纤光传输至相位处理器3-2；
S320、所述相位处理器3-2根据多个卫星与阵元7的相对角度进行解算，得到相对角度信息，并将所述相对角度信息传输至所述高速总线6-1；
S330、所述高速总线6-1再将所述相对角度信息传输至高精度控制器1-3和束散角控制器2-3。其中，所述阵元7包括所述反射镜组1-1、所述阵列位移执行器1-2、耦合透镜组2-1和所述束散角调整器2-2。
具体地，所述第三光纤光控制器2-5将所述光纤光分割为所述第一光纤光和所述第二光纤光，并将所述第一光纤光传输至所述阵列探测器3-1后，所述阵列探测器3-1将所述第一光纤光传输至所述相位处理器3-2，同时，所述阵列探测器3-1会对多束所述第一光纤光进行探测，得到所述光强信息后，传输至所述相位处理器3-2，所述相位处理器3-2则会根据多束所述第一光纤光分别对A卫星10-2、B卫星10-3...N卫星10-4与Z卫星10-1的阵元7间的相对角度进行解算，得到所述相对角度信息，并将所述相对角度信息和所述光强信息一并传输至所述高速总线6-1，所述高速总线6-1再将所述相对角度信息和所述光强信息一并发送至所述束散角控制器2-3和所述高精度控制器1-3，以便所述束散角控制器2-3和所述高精度控制器1-3进行下一步地操作，实现了根据A卫星10-2、B卫星10-3...N卫星10-4与Z卫星10-1的阵元7间的相对角度信息，得到所述角度调整反馈信号，从而以此来相应地调整所述反射镜组1-1的角度和所述激光8的束散角，有效地增加了对空间光束进行收发的增益。
请继续参阅图6，S400、所述阵列特征分光模块4对多束所述第二光纤光分析后生成相应的第二特征信息，并将所述第二特征信息传输至所述信号传输模块6；其中，所述第二特征信息为偏振波长特征信息；
具体地，所述阵列特征分光模块4对多束所述第二光纤光的偏振和波长特征进行分析后相应地生成多个不同的所述第二特征信息，即生成多个不同的偏振波长特征信息，并将所述第二特征信息传输至所述信号传输模块6，实现了对多束所述第二光纤光的偏振和波长特征进行分析后相应地生成多个不同的特征反馈信号（所述偏振波长特征信息），从而根据所述第二特征信息判断是否对所述第二光纤光进行解调或转发。
S500、所述信号传输模块6将所述相对角度信息传输至所述光场阵列控制模块1和所述收发透镜阵列模块2，并将所述偏振波长特征信息传输至所述光束切换阵列模块5；
具体地，当所述阵列相位探测模块3会根据多束所述第一光纤光相应地生成多个不同的所述相对角度信息（所述第一特征信息）后，首先，所述阵列相位探测模块3将所述相对角度信息传输至所述信号传输模块6，所述信号传输模块6再将所述相对角度信息传输到所述光场阵列控制模块1和所述收发透镜阵列模块2；
当所述阵列特征分光模块4对多束所述第二光纤光的偏振和波长特征进行分析后相应地生成多个不同的偏振波长特征信息后，首先，所述阵列特征分光模块4将所述偏振波长特征信息（所述第二特征信息）传输至所述信号传输模块6，然后所述信号传输模块6再将传输至所述光束切换阵列模块5；本发明中只需要通过所述信息传输模块将所述相对角度信息和所述偏振波长特征信息分别传输至相应的模块当中，从而有效地提高了信号传输的速率。
S600、所述光场阵列控制模块1根据所述第一特征信息调整自身与所述激光8的入射角度，同时所述收发透镜阵列模块2根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光8的束散角；
具体地，当所述信号传输模块6将所述相对角度信息传输到所述光场阵列控制模块1和所述收发透镜阵列模块2后，所述光场阵列控制模块1根据所述第一特征信息调整自身与所述激光8的入射角度，同时，所述收发透镜阵列模块2根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光8的束散角，从而实现了根据多颗卫星与本卫星之间的角度信息相应地调节所述激光8的入射角度和束散角，使得所述激光8能按照预定的传播路线传输，以及所述激光8的束散角能够得到相应地调节，有效地增加了对空间光束进行收发的增益。
更进一步地，请参阅图9，所述光场阵列控制模块1根据所述第一特征信息调整自身与所述激光8的入射角度，同时所述收发透镜阵列模块2根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光8的束散角的步骤，具体包括：
S610、高精度控制器1-3接收高速总线6-1传输的所述相对角度信息后，根据所述相对角度信息控制阵列位移执行器1-2对反射镜组1-1的角度进行调整；
S620、束散角控制器2-3接收所述高速总线6-1传输的所述相对角度信息后，根据所述相对角度信息控制束散角调器对经过角度调整后的所述激光8的束散角进行调节。
具体地，当所述高速总线6-1将所述相对角度信息和所述光强信息传送至所述束散角控制器2-3和所述高精度控制器1-3后，所述高精度控制器1-3根据所述相对角度信息控制阵列位移执行器1-2对反射镜组1-1的角度进行调整，而所述束散角控制器2-3根据所述相对角度信息控制束散角调器对经过角度调整后的所述激光8的束散角进行调节，从而实现了根据A卫星10-2、B卫星10-3...N卫星10-4与Z卫星10-1间的所述相对角度信息对反射镜组1-1的角度进行调整，以及对经过角度调整后的所述激光8的束散角进行调节，真正地实现了对所述激光8进行全向接收（全部方向上的接收），有效地增加了对空间光束进行收发的增益，并且，所述束散角控制器2-3和所述高精度控制器1-3根据所述光强信息调度和控制所述阵元7的数量，所述阵元7通过共形构建等效口径，从而实现自适应调节天线增益。
请继续参阅图6，S700、所述光束切换阵列模块5根据所述偏振波长特征信息控制所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号9或经第二路径进行转发。
具体地，当所述阵列特征分光模块4对多束所述第二光纤光的偏振和波长特征进行分析后相应地生成多个不同的偏振波长特征信息后，所述阵列特征分光模块4将所述第二特征信息通过所述信号传输模块6传输至所述光束切换阵列模块5，然后，所述光束切换阵列模块5根据所述动态路由表中的Z卫星10-1自身的偏振和波长特征，将所述第二特征信息与Z卫星10-1自身的偏振和波长特征信息进行比较判断，即与预设偏振波长特征信息进行比较判断：
若所述第二特征信息与预设偏振波长特征信息相同时，所述光束切换阵列模块5控制多束所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号9后，发送出去，若所述第二特征信息与预设偏振波长特征信息不同时，所述光束切换阵列模块5控制多束所述第二光纤光经第二路径依次经过所述收发透镜阵列模块2和所述光场阵列控制模块1后，进行转发出去，实现了根据空间光束的特征将光束有选择性的进行通信和转发，无需对所有空间光束信息进行光电解调，从而大幅度降低了系统功耗和系统复杂度，扩大了光域在激光8通信系统中的占比。
更进一步地，请参阅图10，所述光束切换阵列模块5根据所述偏振波长特征信息控制所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号9或经第二路径进行转发的步骤，具体包括：
S710、通信控制器5-5接收所述高速总线6-1传输的所述偏振波长特征信息后，将所述偏振波长特征信息与预设偏振波长特征信息进行比较；
S720、当所述偏振波长特征信息与所述预设偏振波长特征信息相同时，通信控制器5-5控制光开关5-1将所述第二光纤光经过第一光纤2-4控制器传输至通信收发板5-2；
S730、所述通信收发板5-2对所述第二光纤光进行解调处理，得到所述基带信号9后，将所述基带信号9发送出去；
S740、当所述偏振波长特征信息与所述预设偏振波长特征信息不同时，通信控制器5-5控制光开关5-1将所述第二光纤光经过所述第一光纤2-4控制器传输至第二光纤2-4控制器后，所述第二光纤2-4控制器将所述第二光纤光传输至光环形器2-6；
S750、所述光环形器2-6将所述第二光纤光传输至第三光纤光控制器2-5后，所述第三光纤光控制器2-5将所述第二光纤光传输至相应的阵元7，以便所述阵元7将所述第二光纤光进行转发。
具体地，当所述分光控制器4-3将所述偏振波长特征信息传输至所述高速总线6-1后，首先，所述高速总线6-1将所述第二特征信息传输至所述通信控制器5-5，然后，所述通信控制器5-5将所述动态路由表中查询到的Z卫星10-1自身的偏振和波长特征信息（预设偏振波长特征信息）与所述第一特征信息进行比较判断：
若所述第二特征信息与预设偏振波长特征信息相同时，所述通信控制器5-5控制所述光开关5-1阵列将所述第二光纤光经过第一光纤光控制器5-3直接传输至所述通信收发板5-2，所述通信收发板5-2将所述第二光纤光解调为基带信号9后发送出去；若所述第二特征信息与预设偏振波长特征信息不同时，所述通信控制器5-5进一步地根据所述星历表和所述阵元7的实时位置，进行路由计算，然后所述通信控制器5-5控制所述光开关5-1阵列将所述第二光纤光依次经过所述第一光纤光控制器5-3、所述第二光纤光控制器5-4和所述光环形器2-6传输至相应的所述阵元7；
最后，由所述阵元7将所述第二光纤光进行转发出去，即最终由所述阵列反射镜组1-1将所述第二光纤光进行转发出去。并且根据光线可逆原理，对激光8的发送也是如此，由此构成了双向全双工组网通信系统。
综上所述，本发明提供的一种多对多激光通信组网装置和方法，所述装置包括：光场阵列控制模块、收发透镜阵列模块、阵列相位探测模块、阵列特征分光模块、光束切换阵列模块和信号传输模块；光场阵列控制模块用于接收多束不同角度的激光，并对激光进行对应的角度调整；收发透镜阵列模块用于将经过角度调整后的激光转换为多束第二光纤光；阵列特征分光模块用于对第二光纤光进行分析得到第二特征信息；光束切换阵列模块用于根据第二特征信息控制第二光纤光经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发。通过光束切换阵列模块根据第二特征信息控制多束第二光纤光，经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发，实现同时灵活收发多束激光，并减少了功耗。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (15)

1.一种多对多激光通信组网装置，其特征在于，包括：光场阵列控制模块、收发透镜阵列模块、阵列相位探测模块、阵列特征分光模块、光束切换阵列模块和信号传输模块；
所述收发透镜阵列模块、所述阵列特征分光模块和所述光束切换阵列模块依次连接，所述信号传输模块还分别与所述光场阵列控制模块、所述收发透镜阵列模块、所述阵列特征分光模块和所述光束切换阵列模块连接，所述收发透镜阵列模块还与所述阵列相位探测模块连接；
所述光场阵列控制模块用于接收多个卫星发送的多束不同角度的激光后对所述激光进行对应的角度调整，并将经过角度调整后的所述激光传输到所述收发透镜阵列模块；所述收发透镜阵列模块用于将经过角度调整后的所述激光转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块；所述阵列相位探测模块用于根据多束所述第一光纤光相应地生成多个不同的第一特征信息，并将所述第一特征信息传输至所述信号传输模块；所述阵列特征分光模块用于分析多束所述第二光纤光后相应地生成多个不同的第二特征信息，并将所述第二特征信息传输至所述信号传输模块；所述信号传输模块用于将所述第一特征信息传输至所述光场阵列控制模块和所述收发透镜阵列模块，并将所述第二特征信息传输至所述光束切换阵列模块；所述光束切换阵列模块用于根据所述第二特征信息控制多束所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发。
2.根据权利要求1所述的多对多激光通信组网装置，其特征在于，所述收发透镜阵列模块包括：耦合透镜单元、束散角控制单元和光纤光控制单元；所述束散角控制单元分别与所述耦合透镜单元和所述束散角控制单元连接，所述束散角控制单元还与所述信号传输模块连接，所述光纤光控制单元还分别与所述阵列相位探测模块和阵列特征分光模块连接；所述耦合透镜单元用于对将经过角度调整后的所述激光耦合为多束光纤光，并将多束所述光纤光传输至所述束散角控制单元；所述束散角控制单元用于根据所述第一特征信息对多束所述光纤光的束散角进行相应调节，以及用于将多束所述光纤光传输至所述光纤光控制单元；所述光纤光控制单元用于将多束所述光纤光分割为多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光后，将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块，并将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块。
3.根据权利要求1所述的多对多激光通信组网装置，其特征在于，所述光场阵列控制模块包括：N个反射镜组、N个阵列位移执行器和高精度控制器；每一个所述阵列位移执行器与每一个所述反射镜组一一连接，每一个所述阵列位移执行器还均与所述高精度控制器连接，所述高精度控制器还与所述信号传输模块连接。
4.根据权利要求2所述的多对多激光通信组网装置，其特征在于，所述阵列相位探测模块包括：阵列探测器和相位处理器；所述阵列探测器分别与所述光纤光控制单元和所述相位处理器连接，所述相位处理器还与所述信号传输模块连接。
5.根据权利要求2所述的多对多激光通信组网装置，其特征在于，所述阵列特征分光模块包括：N个偏振波长检测器、N个偏振波长分光器和分光控制器；每一个所述偏振波长检测器分别与所述光纤光控制单元和每一个偏振波长分光器连接，每一个偏振波长分光器还分别均与所述分光控制器和所述光束切换阵列模块连接，所述分光控制器还与所述信号传输模块连接。
6.根据权利要求5所述的多对多激光通信组网装置，其特征在于，所述光束切换阵列模块包括：N个光开关、N个通信收发板、N个第一光纤光控制器、N个第二光纤光控制器和通信控制器；每一个所述光开关分别与每一个所述偏振波长分光器和每一个所述第一光纤光控制器连接，每一个所述光开关还均与所述通信控制器连接，每一个所述第一光纤光控制器还分别与每一个所述第二光纤光控制器和每一个所述通信收发板连接，每一个所述第二光纤光控制器还与所述光纤光控制单元连接。
7.根据权利要求6所述的多对多激光通信组网装置，其特征在于，所述信号传输模块包括：高速总线；所述高速总线分别与所述光场阵列控制模块、所述束散角控制单元、所述阵列相位探测模块、所述分光控制器和所述通信控制器连接。
8.根据权利要求2所述的多对多激光通信组网装置，其特征在于，所述耦合透镜单元包括：N个耦合透镜组；每一个所述耦合透镜组均与所述束散角控制单元连接。
9.根据权利要求8所述的多对多激光通信组网装置，其特征在于，所述束散角控制单元包括：N个束散角调整器和N个束散角控制器；每一个所述束散角调整器分别与每一个所述耦合透镜组、每一个所述束散角控制器和所述光纤光控制单元连接。
10.根据权利要求9所述的多对多激光通信组网装置，其特征在于，所述光纤光控制单元包括：N个光纤、N个第三光纤光控制器和N个光环形器；每一个所述光纤光控制器分别于每一个所述光纤、每一个所述光环形器和所述收发透镜阵列模块连接，每一个所述光环形器还与所述阵列特征分光模块连接。
11.根据权利要求1所述的多对多激光通信组网装置，其特征在于，所述光场阵列控制模块还用于根据所述第一特征信息调整自身与所述激光的入射角度；所述收发透镜阵列模块还用于根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光的束散角。
12.一种基于如权利要求1-11任一项所述的多对多激光通信组网装置的多对多激光通信组网方法，其特征在于，所述多对多激光通信组网方法包括以下步骤：
所述光场阵列控制模块接收多个所述卫星发送的多束不同角度的所述激光，并对所述激光进行对应的角度调整后传输至所述收发透镜阵列模块；
所述收发透镜阵列模块将经过角度调整后的所述激光转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块；
所述阵列相位探测模块根据多束所述第一光纤光生成相应的第一特征信息，并将所述第一特征信息传输至所述信号传输模块，其中，所述第一特征信息为相对角度信息；
所述阵列特征分光模块对多束所述第二光纤光分析后生成相应的第二特征信息，并将所述第二特征信息传输至所述信号传输模块，其中，所述第二特征信息为偏振波长特征信息；
所述信号传输模块将所述相对角度信息传输至所述光场阵列控制模块和所述收发透镜阵列模块，并将所述偏振波长特征信息传输至所述光束切换阵列模块；
所述光场阵列控制模块根据所述第一特征信息调整自身与所述激光的入射角度，同时所述收发透镜阵列模块根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光的束散角；
所述光束切换阵列模块根据所述偏振波长特征信息控制所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发。
13.根据权利要求12所述的多对多激光通信组网方法，其特征在于，所述所述收发透镜阵列模块将经过角度调整后的所述激光转换为多束第一光纤光和多束第二光纤光，并将多束所述第一光纤光传输至所述阵列相位探测模块，以及将多束所述第二光纤光传输至所述阵列特征分光模块的步骤，具体包括：
耦合透镜组接收反射镜组传输的经过角度调整后的所述激光后，进行耦合处理得到多束光纤光，并将多束所述光纤光传输至第三光纤光控制器；
所述第三光纤光控制器将多束所述光纤光分割为多束所述第一光纤光和多束所述第二光纤光后，将多束所述第一光纤光传输至阵列探测器，并将多束所述第二光纤光传输至光环形器；
所述光环形器再将多束所述第二光纤光传输至偏振波长检测器。
14.根据权利要求12所述的多对多激光通信组网方法，其特征在于，所述所述光场阵列控制模块根据所述第一特征信息调整自身与所述激光的入射角度，同时所述收发透镜阵列模块根据所述第一特征信息调节经过角度调整后的所述激光的束散角的步骤，具体包括：
高精度控制器接收高速总线传输的所述相对角度信息后，根据所述相对角度信息控制阵列位移执行器对反射镜组的角度进行调整；
束散角控制器接收所述高速总线传输的所述相对角度信息后，根据所述相对角度信息控制束散角调器对经过角度调整后的所述激光的束散角进行调节。
15.根据权利要求14所述的多对多激光通信组网方法，其特征在于，所述所述光束切换阵列模块根据所述偏振波长特征信息控制所述第二光纤光经第一路径解调为基带信号或经第二路径进行转发的步骤，具体包括：
通信控制器接收所述高速总线传输的所述偏振波长特征信息后，将所述偏振波长特征信息与预设偏振波长特征信息进行比较；
当所述偏振波长特征信息与所述预设偏振波长特征信息相同时，通信控制器控制光开关将所述第二光纤光经过第一光纤控制器传输至通信收发板；
所述通信收发板对所述第二光纤光进行解调处理，得到所述基带信号后，将所述基带信号发送出去；
当所述偏振波长特征信息与所述预设偏振波长特征信息不同时，通信控制器控制光开关将所述第二光纤光经过所述第一光纤控制器传输至第二光纤控制器后，所述第二光纤控制器将所述第二光纤光传输至光环形器；
所述光环形器将所述第二光纤光传输至第三光纤光控制器后，所述第三光纤光控制器将所述第二光纤光传输至相应的阵元，以便所述阵元将所述第二光纤光进行转发，其中，所述阵元包括所述反射镜组、所述阵列位移执行器、耦合透镜组和所述束散角调整器。
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