[发明专利]一种兼容微波、激光和量子通信的星载集成通信系统

摘要

一种兼容微波、激光和量子通信的星载集成通信系统，包括光学天线（1）、分色镜（2）、量子通信滤光器（3）、量子通信准直耦合透镜（4）、量子通信模块（5）、偏振分光器（6）、激光通信准直透镜（7）、光放大模块（8）、电光调制模块（9）、起偏器（10）、激光器（11）、激光通信滤光器（12）、激光通信耦合透镜（13）、激光接收模块（14）、微波调制解调模块（15）、微波天线（16）、电放大模块（17）和多工器（18）。该集成通信系统作为卫星载荷，可同时实现星间和星地之间的微波通信、激光通信和量子通信，大幅提高集成度，有效降低系统的复杂度，具有结构简单、体积小、重量轻、功耗低和三种通信体制兼容等优点，可广泛应用于军用和民用等各类星载通信领域。

主权项

一种兼容微波、激光和量子通信的星载集成通信系统，其特征在于：包括光学天线（1）、分色镜（2）、量子通信滤光器（3）、量子通信准直耦合透镜（4）、量子通信模块（5）、偏振分光器（6）、激光通信准直透镜（7）、光放大模块（8）、电光调制模块（9）、起偏器（10）、激光器（11）、激光通信滤光器（12）、激光通信耦合透镜（13）、激光接收模块（14）、微波调制解调模块（15）、微波天线（16）、电放大模块（17）和多工器（18），其中：量子通信时：空间的量子信号经光学天线（1）接收后进入分色镜（2），分色镜（2）将量子通信信号所处波段的光反射至量子通信滤光器（3），经量子通信滤光器（3）滤除杂散光后被量子通信准直耦合透镜（4）耦合进量子通信模块（5），由量子通信模块（5）完成对量子通信信号的解调解码；当发送量子信号时，由量子通信模块（5）发出单光子信号，单光子信号经过量子通信准直耦合透镜（4）入射至分色镜（2），并被分色镜（2）反射至光学天线（1）后向空间辐射；微波通信时：空间的微波信号经微波天线（16）接收，经由电放大模块（17）放大后到达多工器（18）并由多工器（18）分配至微波调制解调模块（15）实现微波信号的接收；当发送微波信号时，由微波调制解调模块（15）输出微波信号，经由多工器（18）分配至电放大模块（17）放大后，由微波天线（16）向空间辐射；数字激光通信时：空间的数字激光信号经光学天线（1）接收后进入分色镜（2），分色镜（2）将数字激光信号所处波段的光透射至偏振分光器（6），并经由偏振分光器（6）反射进入激光通信滤光器（12）滤除杂散光，激光通信滤光器（12）的出射光经激光通信耦合透镜（13）耦合至激光接收模块（14）进行光电转换，而后送至微波调制解调模块（15）完成数字激光信号的解调；当发送数字激光信号时，激光器（11）发出连续激光载波，起偏器（10）将激光载波光束的偏振态变为水平偏振或者垂直偏振后送至电光调制模块（9）进行调制，电光调制模块（9）的出射信号依次经光放大模块（8）进行功率放大、激光通信准直透镜（7）准直、以及偏振分光器（6）和分色镜（2）透射后进入光学天线（1），并由光学天线（1）向空间辐射；RoF激光通信时：①当接收RoF激光信号时，对RoF激光信号的解调与数字激光通信时对数字激光信号的解调方式相同；②当发射本地RoF激光信号时，由微波调制解调模块（15）输出微波模拟信号，经由多工器（18）分配至电光调制模块（9）作为电光调制模块（9）的驱动信号，起偏器（10）将激光载波光束的偏振态变为水平偏振或者垂直偏振后入射至电光调制模块（9），在模拟信号的驱动下经电光强度调制后形成本地RoF激光信号并依次经光放大模块（8）、激光通信准直透镜（7）、偏振分光器（6）、分色镜（2）、光学天线（1）向空间辐射；③当接收并转发RoF激光信号时，空间的RoF激光信号经光学天线（1）接收后进入分色镜（2），分色镜（2）将RoF激光信号所处波段的光透射至偏振分光器（6），并经由偏振分光器（6）反射进入激光通信滤光器（12）滤除杂散光，激光通信滤光器（12）的出射光经激光通信耦合透镜（13）耦合至激光接收模块（14）进行光电转换生成模拟电信号，而后经由多工器（18）分配至电光调制模块（9）作为电光调制模块（9）的驱动信号，起偏器（10）将激光载波光束的偏振态变为水平偏振或者垂直偏振后入射至电光调制模块（9），在模拟电信号的驱动下经电光强度调制后形成与接收相同的RoF激光信号并依次经光放大模块（8）、激光通信准直透镜（7）、偏振分光器（6）、分色镜（2）、光学天线（1）向空间辐射；④当接收微波信号且利用RoF激光实现转发时，空间的微波信号经微波天线（16）接收，经由电放大模块（17）放大后到达多工器（18）并由多工器（18）分配至电光调制模块（9），利用接收到的微波模拟信号作为电光调制模块（9）的驱动信号，起偏器（10）将激光载波光束的偏振态变为水平偏振或者垂直偏振后入射至电光调制模块（9），在模拟电信号的驱动下经电光强度调制后形成本地RoF激光信号并依次经光放大模块（8）、激光通信准直透镜（7）、偏振分光器（6）、分色镜（2）、光学天线（1）向空间辐射。