[发明专利]基于光频率梳的超高速空间相干光通信方法和系统

摘要

本发明公开了一种基于光频率梳的超高速空间相干光通信方法和系统。该方法首先利用光频率梳发生器及光频率梳放大整形单元产生多波长自相关光源，将多路高速通信电信号调制到上述光源形成多波长自相关高速二进制相移键控(BPSK)相干光信号，利用波分复用器复用成超高速光信号，通过光学天线空间耦合发射，经过星间、星地长距离空间传输后被接收单元接收。本发明解决了多个独立的激光器作为光源存在载波不易协调同步，接收端激光器光源波长、线宽和相位的稳定性难控制等问题，并且结构简单，降低了推广难度。

主权项

1.基于光频率梳的超高速空间相干光通信的系统，其特征在于：包括多波长自相关光源产生单元、超高速相干光信号产生单元和接收单元；多波长自相关光源产生单元包括依次相连的激光器、光频率梳产生器和光频率梳放大整形单元；激光器用于向光频率梳产生器提供单波长激光光源，光频率梳产生器用于将单波长激光转换为相位同步的多波长激光光源；超高速相干光信号产生单元包括光解复用器A、电光调制器组、光复用器、光放大器和光学发射天线，电光调制器组包括m个电光调制器；接收单元包括光学接收天线、光90度混频器、光解复用器B、本振光源单元、光学锁相环支路和m个通信信号处理支路；光解复用器A包括m个输出端，m个输出端和用户的m个高速通信电信号分别与所述m个电光调制器的输入端相连；m个电光调制器的输出端均与光复用器的输入端相连，光复用器的输出端通过光放大器与光学发射天线相连，光学发射天线通过大气信道依次与光学接收天线和光90度混频器相连；m个通信信号处理支路包括1条支路A和m‑1条支路B；支路A包括第一平衡探测器、功分器、滤波器和时钟恢复单元；功分器是1×2功分器；支路B包括第一平衡探测器、滤波器和时钟恢复单元；所述光学锁相环支路包括依次相连的第二平衡探测器、乘法器、锁相单元、扫频器和多普勒补偿器；多普勒补偿器与所述本振光源单元相连；所述支路A中，第一平衡探测器与功分器的输入端相连，功分器的两个输出端分别为第一输出端和第二输出端，第一输出端与乘法器相连，第二输出端通过滤波器与时钟恢复单元相连；支路B中，第一平衡探测器通过滤波器与时钟恢复单元相连；所述光解复用器B有4个，分别为第一光解复用器、第二光解复用器、第三光解复用器和第四光解复用器；光学接收天线用于将光信号耦合进光90度混频器；本振光源单元与光90度混频器相连，用于向光90度混频器提供与光信号对应的本振光；光90度混频器用于将接收到的光信号解调为相位分别为同相的0°、180°和正交的90°、270°四路超高速混频光信号、并将相位为0°、180°、90°和270°的超高速混频光信号分别发送至第一光解复用器、第二光解复用器、第三光解复用器和第四光解复用器；光解复用器B包括m个输出端，第一光解复用器和第二光解复用器的m个输出端分别与m个通信信号处理支路的第一平衡探测器相连；第三光解复用器的一个输出端和第四光解复用器的一个输出端分别与所述第二平衡探测器相连；第三光解复用器和第四光解复用器的其他输出端用于将相应的光信号输出至外部环境；光频率梳放大整形单元将多波长激光光源的功率进行放大整形为功率相等的多波长激光；所述光频率梳放大整形单元是基于相位敏感或相位不敏感光纤参量的放大整形单元。