[实用新型]一种空间激光通信组网的收发终端

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光通信技术领域，具体为一种空间激光通信组网的收发终端，以实现激光通信组网中各个激光终端的自由随遇接入。

背景技术

在空间激光通信收发终端中，发射/接收天线通常设计为一个望远镜系统，发射天线的作用是将中继光学系统合束后发出的光束进行准直扩束，扩大出射光束的光斑尺寸，同时压缩光束的发散角，为发射光束提供高的增益。

接收天线则接收另一个终端发射的激光束，将尺寸远大于探测器的光束合束，将光束能量收集耦合到光探测器上，大幅度提高探测器上的激光功率能量密度，提供高的光学增益。

在自由空间激光通信中，天线系统的选择和设计需要综合考虑通信平台的特性和系统的应用要求。基于减小体积的考虑，远距离传输的激光终端一般都采用收发共用天线，对收、发信号光隔离。隔离方式大多是光谱隔离，即发射波长与接收波长不一致。对于多节点中继、拓扑变化的网络应用而言，收发波长不一致将带来复杂的波长管理问题，严重影响节点的随遇接入能力，因此，必须采取必要的措施以实现激光终端自由的随遇接入。

对于信号光隔离，为了降低体积重量多是采用收发共用天线，目前最常用的隔离方式是光谱隔离，即本端与对端信号光束选择不一样的波长。但对于激光组网应用，且网络拓扑不是一成不变的，某个激光终端可能与不同的其他终端互连，因此，网络中不同平台不同节点终端的波长不能随意选择。事先对网络各链路的波长进行规划是一个常用思路，但对于要求随遇接入的空地网络应用不适用。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种空间激光通信组网的收发终端，配有双波长激光信号源和只响应一种波长光的窄带探测器，可自动识别接收光波长，自动选择与接收光波长不同的发射光波长，实现在激光通信组网中各激光终端的自由随遇接入。

本实用新型一种空间激光通信组网的收发终端的设计方案如下：包括激光发射系统、准直透镜、光学天线和接收信号探测器，光学天线同时用作为发射天线和接收天线，本实用新型还包括起偏器、偏振分束棱镜、消色差半波片、分束镜、聚焦镜和窄带探测器，光学天线接收对方发射过来的光束到达所述消色差半波片，所接收光束为偏振方向和消色差半波片快轴方向呈67.5°夹角的线偏振光，接收的线偏振光通过该消色差半波片后，透射光被调制为P偏振的线偏振光，此线偏振光到达偏振分束棱镜后被无损耗地反射到分束镜，分束镜将大部分光束透射至主聚焦镜、进入接收信号探测器，分束镜将小部分光束反射至辅聚焦镜进入窄带探测器。接收信号探测器对波长λ₁和λ₂的光均响应，将接收光全部转换为接收的电信号；窄带探测器只响应波长λ₁和波长λ₂中的一个；窄带探测器的信号接入激光发射系统。激光发射系统包括两个激光信号源及分别与2个激光信号源相配合的2个窄带滤光片，二激光信号源的波长分别为λ₁和λ₂。2个窄带滤光片的输出光路对应同一放大器，放大后的信号光束进入准直透镜。激光发射系统根据窄带探测器的信号选择与接收信号波长不同的激光信号源工作，激光信号源发出的信号光束经过其滤光片、再经放大器后进入准直透镜。经准直透镜准直后的激光束经过起偏器成为S偏振光，S偏振光无损耗地透射过偏振分束棱镜，消色差半波片的快轴方向和S偏振光的夹角为22.5°，S偏振光经过消色差半波片后透射出来的调制光为线偏振光，且偏振方向和接收的入射线偏振光的偏振方向呈45°角，激光发射系统发出的激光束转换的偏振光进入光学天线发射。

所述分束镜的分束比为透射光:反射光＝(9:1)～(7:3)。

所述波长λ₁和λ₂满足20nm＜|λ₁-λ₂|＜400nm，因为一般窄带滤光片的带宽为10nm，二波长至少相差2倍带宽，二波长才互不影响；同时消色差半波片的波长范围在400nm内，故二波长差不超过此值。

所述光学天线为透射式光学天线、反射式光学天线和折反式光学天线中的任一种。

本实用新型一种空间激光通信组网的收发终端运行时，本端光学天线接收对端发射来的光信号。光学天线接收的光信号透过消色差半波片后被调制为P偏振的线偏振光，经偏振分束棱镜反射到达分束镜。

分束镜将到达的接收光信号的小部分反射至辅聚焦镜、聚焦到窄带探测器，窄带探测器只响应波长λ₁和波长λ₂中的一个，用于波长识别；其反馈信号送入激光发射系统；