[发明专利]针对逆向调制空间光通信的两维信号调制解调装置和方法

说明书

本发明公开了一种针对逆向调制空间光通信的两维信号调制解调装置和方法，该装置分为询问端和逆向调制端；逆向调制端通过控制液晶光阀的透过率实现对光信号幅度的调制，而后通过压电陶瓷的振动对光信号进行相位的二次调制；询问端对回波反射的光信号进行解调，通过直接检测可解调信号幅度变化，通过相干检测及信号处理模块可解调信号相位信息，从而实现比单独幅度调制或相位调制更高速率的信号传输。本发明通过在逆向调制端实现对光信号的两维调制，在询问端对该信号实现解调，可实现更高速率的逆向调制空间光通信。

技术领域

本发明属于无线光通信技术领域，特别是一种针对逆向调制空间光通信的两维信号调制解调装置和方法。

背景技术

自由空间光通信系统一般由光发送机和光接收机两个终端组成，并且要求两个终端对准，实现点对点通信。一般来说，为了保证光信号能够从发送端到达接收端，自由空间光通信设备需要配备复杂的自动瞄准、捕获和跟踪(Pointing,Acquisition andTracking，PAT)系统，这不仅需要提供额外供电，而且还增加了系统的成本、体积和重量。

针对自由空间光通信的这个问题，研究人员提出了逆向调制空间光通信方式，逆向调制空间光通信系统将光发送机和光接收机设计在同一端，称作询问端，系统另一端是由反射器件和调制器件组成的逆向调制端。在工作时，首先由光发送机发出一束没有经过任何调制的激光束，这束光达到逆向调制端以后会被光学系统原方向反射回来，同时调制器会将逆向调制端的信息调制到原方向返回的光束上，这束光达到询问端后被解调出来，从而实现单向空间光通信。

逆向调制光通信是自由空间光通信的一种特殊形式，它是一种相对较新的概念，拥有很多的潜在应用。逆向调制无线光通信系统从一定程度上解决了传统无线光通信系统存在的需要自动跟瞄等问题，因此各国对这一技术相当重视并进行了大量的研究。在某些特殊情况下，通信链路要求其中一端质量、体积和功耗都尽量小，然而传统的自由空间光通信系统由于需要光束追踪和对准的器件，所以系统体积和功耗都很大，使用逆向调制装置能够解决这样的问题，比如针对无人机的应用等。

国外对逆向调制技术的研究相比于国内起步较早。美国海军实验室(NRL)从1998年开始就对其战术应用进行了深入研究，并且将该技术应用于爆炸性军械处理(EOD)、无人机(UAVs)和无人战车(UGVs)三个领域。此外，欧洲的英国、瑞典等国家也都开展了相关研究。

一般来说，在逆向调制端实现空间光调制，大多是通过液晶空间光调制器、基于微机械结构的调制器或者多量子阱电吸收空间光调制器等来调制信号光强，系统信息传输速率就受制于空间光调制器的调制速率。如何提高系统的信息传输速率，是逆向调制空间光通信技术面临的一个问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对逆向调制空间光通信的两维信号调制解调装置和方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种针对逆向调制空间光通信的两维信号调制解调装置，包括询问端和逆向调制端；

询问端包括激光器、第一光纤分路器、半反半透镜、准直透镜、偏振控制器、掺铒光纤放大器、耦合器、第二光纤分路器、用于直接检测的第一光检测器、用于相干检测的第二光检测器及信号处理模块；逆向调制端包括液晶光阀、聚焦透镜、压电陶瓷、第一驱动器和第二驱动器；第一驱动器用于控制液晶光阀的透过率，以调制光信号的幅度；第二驱动器用于控制压电陶瓷的振动，以调制光信号的相位；

在询问端，激光器产生的激光经第一光纤分路器分为两路，一路经半反半透镜和准直透镜后发送，并在大气信道中传输；

液晶光阀按照第一调制信号调制透过液晶光阀的光功率；第一次调制后的光信号经聚焦透镜汇聚于压电陶瓷，根据第二调制信号，压电陶瓷前后振动，产生相移，从而调制光信号的相位；