[发明专利]基于光学相控阵的无线激光通信系统快速捕获方法

权利要求书

1.一种基于光学相控阵的无线激光通信系统，包括信号发射端和信号接收端，其特征在于，所述无线激光通信系统建立于空天一体化网络中，所述信号发射端与所述信号接收端之间通过自由空间传输信道相连，所述信号发射端包括依次排列的连续半导体激光器、光电调制器、光学扩束系统和光学相控阵，

所述光学相控阵采用双折射晶体使所述激光器的发射激光束分裂为两个光束，其中第一分裂光束沿所述发射激光束的入射方向传播，第二分裂光束的传播方向与所述第一分裂光束的传播方向夹角小于90°，所述双折射晶体以所述发射激光束的入射线为轴旋转，且所述第二分裂光束绕所述双折射晶体的光轴旋转。

2.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的无线激光通信系统，其特征在于，所述双折射晶体包括方解石晶体。

3.根据权利要求1所述的基于光学相控阵的无线激光通信系统，其特征在于，所述激光器采用连续半导体激光器，其内部集成有负温度系数热敏电阻和热电制冷器。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于光学相控阵的无线激光通信系统，其特征在于，所述双折射晶体上加有若干电极，通过所述电极对所述双折射晶体施加不同电压，使得所述第二分裂光束绕所述双折射晶体的光轴旋转。

5.根据权利要求1-3任一项所述的基于光学相控阵的无线激光通信系统，其特征在于，所述光电调制器用于对所述激光器发射的光波进行调制，将所需传输的信息加载到激光载波上；所述光学扩束系统用于压缩发射激光束的光束发散角。

6.一种基于光学相控阵的无线激光通信快速捕获方法，其特征在于，该方法应用于如权利要求1-5的任一项所述一种基于光学相控阵的无线激光通信系统中，所述无线激光通信系统建立于空天一体化网络中，所述信号发射端与所述信号接收端之间通过自由空间传输信道相连，所述信号发射端包括依次排列的连续半导体激光器、光电调制器、光学扩束系统和光学相控阵，包括：

信号发射端的激光器发射激光束后通过光电调制器对发射激光束的光波进行调制，将所需传输的信息加载到激光载波上；

所述发射激光束经过光学扩束系统进行光束发散角的压缩，使得所述发射激光束的传输距离不小于所述信号发射端至信号接收端的距离；

所述发射激光束进入光学相控阵被分裂为两个光束同时进行扫描捕获，通过双折射晶体以发射激光束的入射线为轴旋转，使得其中一光束沿所述发射激光束的入射方向扫描捕获，另一光束以所述发射激光束的入射线为轴旋转做环形扫描；

任何一个分裂光束照射到所述信号接收端的信号探测器时，信号发射端与信号接收端进行瞄准，同时所述信号接收端向所述信号发射端返回一个发射激光束。

7.根据权利要求6所述的基于光学相控阵的无线激光通信快速捕获方法，其特征在于，所述光电调制器对发射激光束的光波进行调制，将所需传输的信息加载到激光载波上的步骤包括：

根据发射激光束的光波频率创建二进制编码规则，将所需传输的信息调制在所述发射激光束的幅度上，使得所述信号接收端通过检测所述发射激光束的幅度变化解调出所需传输的信息。

8.根据权利要求6所述的基于光学相控阵的无线激光通信快速捕获方法，其特征在于，所述发射激光束进入光学相控阵被分裂为两个光束同时进行扫描捕获的步骤包括：

所述发射激光束进入双折射晶体后产生两束折射光，分别为第一分裂光束和第二分裂光束；

所述第一分裂光束沿所述发射激光束的入射方向传播，其覆盖所述信号接收端的信号探测器出现概率密度最高的中心区域；

所述第二分裂光束的传播方向与所述第一分裂光束的传播方向夹角小于90°，且所述第二分裂光束绕所述双折射晶体的光轴旋转，绕中心区域对不确定区域做环形扫描。

9.根据权利要求8所述的基于光学相控阵的无线激光通信快速捕获方法，其特征在于，所述发射激光束进入光学相控阵被分裂为两个光束同时进行扫描捕获的步骤还包括：

当进行短距离扫描时，通过改变光学相控阵内双折射晶体中的电流输入，激光器的输出功率全部作用于第二分裂光束，使得第二分裂光束发光而第一分裂光束不发光；

当进行远距离扫描时，通过改变光学相控阵内双折射晶体中的电流输入，激光器的输出功率全部作用于第一分裂光束，使得第一分裂光束发光而第二分裂光束不发光。