[发明专利]基于少模多芯光纤的自由空间光学接收系统

说明书

一种基于少模多芯光纤的自由空间光学接收系统。特征在于其接收系统构成包括接收天线、少模多芯光纤、模式解复用器、探测器和接收机。本发明目的在于进一步发展自由空间光学接收系统，提出了一种基于少模多芯光纤的自由空间光学接收系统。该系统特点在于充分利用了少模多芯光纤对接收光束不对准时较高容忍度的特点。该发明可以增大自由空间光的耦合效率，降低大气湍流扰动带来的影响，从而降低信号解调时的误码率，另外，本发明可以降低对接收光束瞄准跟踪精度的要求，对远距离自由空间光通信和激光雷达等自由空间光学接收系统具有非常重要的意义。

技术领域

本发明涉及自由空间光学接收系统，特别是一种基于少模多芯光纤的自由空间光学接收系统。

背景技术

自由空间光学接收系统是将到达接收系统的光耦合进接收机里的一种手段。目前，由于光纤接收机的发展，光纤接收成为了一种主流方式。其中，单模光纤芯径太小，大气湍流情况下，耦合效率太低。多模光纤由于同时接收上百个模式，后续处理难度大。最近，少模光纤的接收方式引起了关注。

现有技术[1](D.H.Zheng,Y.Li,E.H.Chen,B.B.Li,D.M.Kong,W.Li,et al., Free-space to few-mode-fiber coupling under atmospheric turbulence,OpticsExpress, vol.25,pp.18739-18755,Aug 8 2016.)提出了采用少模光纤接收的方法，来进一步增大自由空间光的耦合效率。现有技术[2](D.Zheng,Y.Li,H.Zhou,Y.Bian,C.Yang,W.Li,et al.,Performance enhancement of free-space optical communicationsunder atmospheric turbulence using modes diversity coherent receipt,OpticsExpress,vol.26, pp.28879-28890,2018.)和现有技术[3](M.Arikawa and T.Ito,Performance of mode diversity reception of a polarization-division-multiplexed signal for free-space optical communication under atmosphericturbulence,Optics Express,vol.26,pp.28263-28276, 2018.)验证了采用少模光纤接收时，可以降低大气湍流的影响。但是少模光纤接收时，由于光纤芯径小，在信号光到达接收系统时，精确调节光纤位置难度大，自由空间光耦合效率低。

鉴于以上问题，我们开展了基于少模多芯光纤的自由空间光学接收系统的研究。少模多芯光纤(R.G.H.van Uden,R.A.Correa,E.A.Lopez,F.M.Huijskens,C.Xia,G. Li,etal.,Ultra-high-density spatial division multiplexing with a few-modemulticore fibre,Nature Photonics,vol.8,pp.865-870,Nov 2015.)在光纤通信中已经取得了很大的应用，但是在自由光间光学系统中的应用还是空白。少模多芯光纤是含有多个少模纤芯的光纤。少模多芯光纤在自由空间光学接收系统中的应用可以进一步增大自由空间光的耦合效率，降低大气湍流扰动带来的影响，从而降低信号解调时的误码率，另外，本发明可以降低对接收光束瞄准跟踪精度的要求，对远距离自由空间光通信和激光雷达等自由空间光学接收系统具有非常重要的意义。

发明内容

本发明目的在于进一步发展自由空间光学接收系统，提出了一种基于少模多芯光纤的自由空间光学接收系统。本发明可以增大自由空间光的耦合效率，降低大气湍流扰动带来的影响，从而降低信号解调时的误码率，另外，本发明可以降低对接收光束瞄准跟踪精度的要求，对远距离自由空间光通信和激光雷达等自由空间光学接收系统具有非常重要的意义。