[发明专利]高速中红外空间激光通信系统及通信方法

权利要求书

1.一种高速中红外空间激光通信系统，其特征在于：包括发射端和接收端，发射端包括第一激光器、第二激光器、高速电光调制器、高速电信号单元、光参量差频器和发射天线，接收端包括接收天线、第三激光器、光参量和频器、高速光电探测器和高速电信号处理单元；

所述第一激光器、高速电光调制器、光参量差频器和发射天线依次相连，高速电光调制器与高速电信号单元相连，第二激光器与光参量差频器相连；

所述发射天线通过大气信道与接收天线通信；

所述接收天线和第三激光器分别与光参量和频器相连，光参量和频器、高速光电探测器和高速电信号处理单元依次相连；

所述第一激光器是能够产生光波频率为ω_p1的近红外激光器，第二激光器是能够产生光波频率为ω_s1的中红外连续激光器，高速电光调制器是近红外高速电光调制器，第三激光器是能够产生光波频率为ω_p2的中红外连续激光器，高速光电探测器是近红外高速光电探测器；

所述光参量差频器是能够产生光场频率为ω_c1=ω_p1-ω_s1的光参量差频器，光参量和频器是能够产生光场频率为ω_c2=ω_p2+ω_s1的光参量和频器。

2.根据权利要求1所述的高速中红外空间激光通信系统，其特征在于：该系统还包括光域放大单元和预处理单元，该预处理单元是用于对接收到的光信号整形及放大的预处理单元，所述高速电光调制器通过光域放大单元与光参量差频器相连，接收天线通过预处理单元与光参量和频器相连；所述第一激光器是C波段激光器，高速电光调制器是C波段高速电光调制器，高速光电探测器是C波段高速光电探测器。

3.根据权利要求2所述的高速中红外空间激光通信系统，其特征在于：所述第一激光器是1.55μm波段激光器，高速电光调制器是1.55μm波段高速电光调制器，高速光电探测器是1.55μm波段高速光电探测器。

4.根据权利要求3所述的高速中红外空间激光通信系统，其特征在于：第二激光器是3.8μm波段激光器，第三激光器是1.10μm波段激光器。

5.根据权利要求4所述的高速中红外空间激光通信系统，其特征在于：所述高速电光调制器是LiNbO3电光调制器。

6.一种基于权利要求1至5任一权利要求所述的通信系统的通信方法，其特征在于：包括以下步骤：

1】近红外高速光信号的产生：

利用近红外高速电光调制器将高速电信号加载到第一激光器产生的近红外通信光波上，产生近红外高速光信号；

2】中红外波段高速光信号的产生：

将步骤1】产生的近红外高速光信号和第二激光器产生的中红外波段光波同时输入到光参量差频器，利用光参量差频器中的非线性介质将步骤1】中的近红外高速光信号转移至中红外波段光波上，产生中红外波段高速光信号；

3】中红外波段高速光信号的传输及还原：

步骤2】中产生的中红外波段高速光信号通过发射天线进入大气信道进行传输后由接收天线接收；接收到的中红外波段高速光信号与第三激光器产生的中红外波段光波同时输入到光参量和频器，利用光参量和频器中的非线性介质将中红外波段高速光信号还原成近红外高速光信号；

4】利用近红外高速光电探测器对步骤3】中还原的近红外高速光信号进行光电转换后传输至高速电信号处理单元进行后续处理。

7.根据权利要求书6所述的通信方法，其特征在于：

所述步骤2】中，将步骤1】产生的近红外高速光信号先经过光域放大单元处理后，再与第二激光器产生的中红外波段光波同时输入到光参量差频器；步骤2】中非线性介质是能够产生二阶非线性差频效应的非线性介质；

所述步骤3】中接收天线接收到的中红外波段高速光信号，先经过预处理单元进行整形和放大后，再与第三激光器产生的中红外波段光波同时输入到光参量和频器；步骤3】中非线性介质是能够产生二阶非线性和频效应的非线性介质。

8.根据权利要求书7所述的通信方法，其特征在于：所述第一激光器是C波段激光器，高速电光调制器是C波段高速电光调制器，高速光电探测器是C波段高速光电探测器。

9.根据权利要求书8所述的通信方法，其特征在于：所述第一激光器是1.55μm波段激光器，高速电光调制器是1.55μm波段LiNb03电光调制器，高速光电探测器是1.55μm波段高速光电探测器，第二激光器是3.8μm波段激光器，第三激光器是1.10μm波段激光器。