[实用新型]大气光通信装置

说明书

本实用新型涉及一种在强日光噪声下进行激光信号发射、检测的装置。

通过空气传输激光信号，受到日光、空气的散射光形成的噪声以及传输衰减的影响，目前现有的光信号检测技术中，一种采用直接检测，为了提高信噪比，常采用提高信号发射功率的方式，但在长距离传输时，会受到传输衰减的限制；一种是采用相干检测，在接收端采用一个和信号源相干的光源，通过他们之间的干涉作用来实现信号的检测，对噪声中的微弱的信号有很好的探测能力，但成本昂贵；由于这样的缺点，使大气激光通信产品未被广泛采用。

本装置的目的是提供一种构造简单，成本低廉的信号发射、检测装置，在空气散射光噪声很强的情况下，接收端光电转换后对噪声的响应很微弱，但是微弱的光信号却可以得到很强的输出响应，这样就为后续的信号分析电路提供了一个很高信噪比的输入源信号。

本装置的信号发射源(1)采用准直激光束光源，它发出的激光束光斑覆盖远处的接收机(2)，却没有信号进入和(2)平行的接收机(3)。(2)、(3)是经典的双筒望远镜的两个独立、相同的部分，并使信号发射源(1)位于它们各自的视场中央，实现信号发射源(1)和接收机(2)、(3)的对准；(I)的光信号能量大部分进入接收机(2)，调制信号发射源(1)的开或关时，比较进入(2)和进入(3)的光功率的大小就可以探测到信号功率的这一变化。为了进一步屏蔽掉强光噪声对信号检测的干扰，采用窄视场的望远镜，限制进入接收机(2)、(3)的光场的方向在一个包括发射源(1)的很小的立体角内，这样能降低从接收机(2)、(3)输出的光噪声通量；在接收机(2)、(3)的输出端放置一块窄带的滤波片(4)，它的通带被信号源(1)的谱带所覆盖，这样就把起作用的光噪声限制在(4)的通带内，其余谱带的光噪声都被屏蔽掉了，同时充分地利用了信号源发射功率，有利于提高信噪比；由于进入(2)、(3)的噪声几乎完全相同，把它们分别投射到相同的PIN光电二极管(5)和(6)上，光电转换后他们产生的电压相等，输出端A，B之间没有电压输出。当信号源(1)发射时，使进入(2)的光功率变大，而进入(3)的不变，这样(5)比(6)产生更高的光生电压，使得A、B端产生电压；当(1)关闭时，A、B端的电压会迅速消失，这样在A、B端产生了一个随信号发射源(1)的开或关而变化的电压信号。实现了信号的传递。

由于该装置检测的是光信号(1)存在时，使进入(2)的光功率比进入(3)的大，对光噪声在空间上对称分布的平衡的破坏，由于进入(2)、(3)的光噪声总是相等的，所以无论外界的噪声多么强，都不会对信号检测产生大的影响。

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型作做进一步的详细描述。

图1是发射、接收装置的光路原理图。

图2是光电转换单元(7)的电路图。

图1描述的光通信装置中，(2)、(3)是两个相同的窄视场的望远镜，它们的视场是一个立体角很小的锥体范围，准直激光信号源(1)位于它们各自的视场中央，它发出一束z方向的，波长1微米，谱宽10nm左右的准直激光束，发散角在0.5mrad以内，和(2)相互对准，却没有和(3)对准，所以没有光信号进入(3)。这样就在信号源(1)和接收机(2)之间通过空气建立一条光信号链路，(3)是辅助检测的噪声源。

该装置中的(4)是一块窄带的滤波片，它的通带是以波长1微米为中心的一个区域，通带宽比谱宽10nm略小，这样可以屏蔽通带以外的光噪声，而让大部分的信号光通过，大大提高信噪比。把滤波后的两路光再通过透镜X、Y分别聚焦到高速的PIN光电二极管(5)和(6)上进行光电转换，调整R的大小，补偿(5)、(6)的微小差异，可以使输出端A，B之间在不附加信号的时候没有大的电压输出，这和进入(2)、(3)的光噪声相等是对应，这时的输出主要是光电二极管自身的散弹噪声、暗电流等电路内部产生的噪声电压，它和光信号光电转换产生的电压相比很小。当调制信号源(1)时，将会出现两种情况：

一，信号源(1)发射时，用逻辑1表示，(5)将比(6)收到的光功率

多，从而产生更高的光生电压，使得AB端产生一个电压输出；

二，当信号源(1)关闭，用逻辑0表示，(5)和(6)收到的光功率相

等，A、B端的电压会迅速地消失，回到原来的平衡状态，相当于一个

低电平。

这样就在A、B端产生了一个随信号源(1)的功率变化而变化的电压信号，

用它取代现有的光接收模块中的PIN光电二极管的输出电压信号，这一电压信号有更好的信噪比，和更好的抗干扰的能力。这样只要高速地开关调制激光信号源(1)，即使外界的光噪声很强，也能把数据信号准确地传送到接收端。