[发明专利]一种基于钠导星的星地同频段光通信自适应光学校正系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于钠导星的星地同频段光通信自适应光学校正系统及方法，包括地面站望远镜(24)、钠信标发射单元(27)、自适应光学单元(25)以及信号收发单元(26)。地面站望远镜(24)向外发出钠信标激光，接收钠导星发出的钠信标光和目标发出的下行通信信号光，其中，钠信标光被自适应光学单元(25)用于波前探测，以对接收的通信信号光进行波前校正，校正后的通信信号光进入信号收发单元(26)进行解调，同时信号收发单元(26)发射上行通信信号光，经过自适应光学单元(25)和地面站望远镜(24)发射出去，实现上行链路通信。本发明为同频段无信标终端的大气激光通信提供了自适应光学校正方法，提高了通信端机的信号接收效率。

技术领域

本发明涉及一种基于钠导星的星地同频段光通信自适应光学校正系统及方法，属于空间激光通信应用领域。

背景技术

传统的激光通信终端包括信标发射单元、信号发射单元和信号接收单元，且信号的发射、接收采用不同频段率以实现各单元间光谱分离。随着构建天地一体化网络对通信终端一对多的数据传输需求，传统的激光通信终端需要信标发射单元及两套以上信号发射单元实现不同终端的两两数据交换，不利于实现星载通信终端的小型化、轻量化和集成化。不同于传统的终端结构，美国中继卫星LCRD计划的激光通信终端采用了无信标技术，地面站望远镜直接利用信号光进行捕获和自适应光学校正。德国航天中心和欧洲空间局研制的LCT-125和LCT135激光通信终端均采用信号光进行捕获，且上行信号光和下行信号光波长均为1064nm，同频段无信标通信终端成为空间光通信的一个重要发展方向。

同频段无信标的通信终端便于实现星间、星地组网，同时可减少发射激光数量、简化终端结构，有利于制造体积小、重量轻和功耗低的星上载荷，但存在以下不足：(1)地面站望远镜的自适应光学单元需分出部分信号光功率进行波前畸变探测，减少了进入通信端机的信号功率；(2)提高了信号的接收、发射隔离难度，特别是增加了自适应光学单元直接探测下行信号的难度。地面站系统中由于大气层的存在，下行信号光强度比大气散射的发射信号光强度低几个数量级，通常的偏振隔离已无法满足要求，散射的信号光将严重干扰地面站自适应光学单元对下行信号光的大气波前畸变的探测及校正。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：克服同频段无信标终端的星地激光通信中地面站的自适应光学单元的波前探测及校正问题，波前探测系统直接对下行信号光的探测易受到大气散射的上行信号光的干扰，提出了一种基于钠导星的星地同频段光通信自适应光学校正系统及方法，即利用钠导星信标技术在下行信号光的等晕区内产生人造钠信标，自适应光学单元利用钠信标完成对下行信号光的大气波前畸变的探测与校正。由于钠信标与下行信号光为不同频段率，易于通过光谱分光镜和窄带滤光片实现对大气散射的信号光的隔离。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于钠导星的星地同频段光通信自适应光学校正系统，包括地面站望远镜、钠信标发射单元、自适应光学单元、控制装置以及信号收发单元。地面站望远镜向外发出由钠信标发射单元出射的钠信标激光，接收钠导星发出的钠信标光和目标发出的下行通信信号光，其中，钠信标光被自适应光学单元用于波前探测，经控制装置实现对接收的通信信号光进行波前校正，校正后的通信信号光进入信号收发单元进行解调，同时信号收发单元发射上行通信信号光，经过自适应光学单元和地面站望远镜发射出去；

所述的地面站望远镜包括钠信标发射用的信标镜筒和信号收发用的信号镜筒；所述的钠信标发射单元包括钠信标激光器，瞄准镜和中继光路I。钠信标激光器出射的激光经过瞄准镜、中继光路I后，由信标镜筒发射出去。信号镜筒连接自适应光学单元，自适应光学单元连接信号收发单元；