[发明专利]双工逆向调制MRR自由空间激光通信FSO系统

说明书

技术领域

本发明属于激光通信技术领域，具体涉及一种双工逆向调制（MRR）自由空间激光通信（FSO）系统。

技术背景

传统的自由空间激光通信（FSO）系统链路两端都需要装载激光发射/接收系统和复杂的跟踪捕获（ATP）系统，再加之传统的FSO系统中进行信息传输的激光波段都是不可见光，所以在进行跟踪捕获方面有着巨大的困难。此外传统的FSO系统的链路两端设备重量、体积、功耗等是限制FSO技术发展的重要因素。

将传统FSO系统的一个终端替换成MRR端而构成的一个非对称FSO系统，免去了FSO链路中一个终端激光发射器和复杂的ATP系统，可以在很大程度上减轻整体系统的重量、体积和功耗，在一定程度上促进了FSO技术的发展。从上世纪90年代起，国内外学者对MRR FSO系统开展了大量研究工作，从一开始的单工MRR FSO系统，再到半双工MRR FSO系统，实现了数十千米以上，传输速率在MHz的通信指标。但是就目前研究工作而言，在MRR FSO系统中，远距离收发机端和MRR端在对准和光路追踪等方面仍有较大困难，下行链路MRR端调制速率只能达到KHz，还有大气环境的影响等都对MRR FSO系统距离和传输速率的提升造成不小的困难。

发明内容

本发明解决了现有技术所存在的结构复杂，安装调试繁琐，制作成本高，使用不甚方便等的技术问题；提供了一种便于安装，成本低，使用方便的双工MRR FSO系统。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

双工逆向调制MRR自由空间激光通信FSO系统，包括收发机端和MRR端两部分；

收发机端包括光源模块、第一信号处理模块、第一光探测器模块和第一共用光学天线模块四部分；所述的MRR端由第二光学天线模块、第二光探测器模块、MRR模块和第二信号处理模块四部分组成。

作为对上述技术方案的补充和完善，本发明还包括以下技术特征。

所述的光源模块包括两个不同波段的激光器和相应的电光调制器，其中一个激光器的波段为可见光波段，另一个激光器的波段为光通信中多个工作窗口中的一个,电光调制器是将可调电信号加载到激光器的激光上，实现激光外调制；第一信号处理模块是将要发送的数据进行调制和对接收到的电信号进行滤波、放大及解调，同时对发送和接收的数据进行实时处理，并进行纠错码、误码率计算等；所述的第一光探测器模块可以将入射到其接收面的光功率的变化转化为相应的电流，其具有较高的灵敏度、较小的噪声，响应速度快，以适应高速率信息传输的需求；第一共用光学天线模块包括滤光片、二向色镜和望远镜系统，滤光片可将指定范围内之外的其他波段范围内的光滤除掉，只允许指定范围波段内的光通过，通过二向色镜将一束经过调制的不可见波段激光光束和一束未经调制的可见光波段激光束进行合束或者分束，再通过望远镜系统将经过合束的激光束发送出去，二向色镜可对两束不同波段的光进行合束，也可将混合光束中不同波段的光拆分开来；望远镜系统可对发射光束进行扩束和整形，并可增加接收孔径，扩大接收面积；

收发机端首先通过第一光探测器模块将要发送的数据发送至第一信号处理模块进行相关处理，输出的电信号控制电光调制器对相应光信号进行调制，从而通过控制激光的通断将信息发送到第一共用光学天线模块，再与可见光波段的激光器中出射的未经调制的光合束，并从所述的望远镜系统中出射，完成收发机端的信息的发送。

所述的第二共用天线模块可将来自收发机端的一部分自由空间光束耦合进光纤中，具有较高耦合效率；所述的第二光探测器模块为光纤型光探测器模块，可将共用光学天线模块光纤中的光功率转换成电流，光信号转变为电信号，具有最佳耦合效率，灵敏度和稳定性；所述的第二信号处理模块可将第二光探测器模块的电信号输出进行滤波和放大处理，解调出数据信息，并可对MRR端的回复反射信号进行再调制；所述的MRR模块具有逆向反射的特性，通过所述的第二信号处理模块中的数据可以实现对光信号进行逆向调制，MRR模块尺寸小，功耗低，结构稳定，是构成非对称FSO系统的关键器件，能够实现远距离、高速率的要求；

MRR端首先将收发机端发送来的光信号通过第二共用天线模块耦合进第二光探测器模块中进行接收，将接收到的光信号通过第二信号处理模块转换为电信号并进行进行对数据进行处理，还原出收发机端发送的信号发送至所述的MRR模块再调制，将调制信号以回复反射的形式反射回收发机端。