【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及激光通信系統及方法，具體涉及具備自測功能的空間激光通信系統及其工作方法。
技術介紹
1、隨著空間信息網絡的高速發展，其網絡系統越來越復雜，天基平臺和臨近空間平臺的各飛行器所需傳輸和處理的數據量越來越大，其中，超光譜成像儀數據率已可以達到100gbps，高光譜相機的數據率能達到50gbps以上，合成孔徑雷達數據率能達到60gbps甚至更高，這些數據率都需要空間信息網絡中的信息傳輸系統有更強的傳輸能力。然而現有微波通信技術的帶寬瓶頸難以滿足超高速信息傳輸需求，是目前空間信息網絡發展面臨的巨大挑戰。
2、相較于傳統的微波通信，空間激光通信具有極高的數據傳輸帶寬，可以達到tbps量級，這使得其數據傳輸能力遠遠超過微波通信；同時，空間激光通信也幾乎不受傳統電磁干擾手段的影響，能在不同的電磁環境下保持較好的通信質量；其窄束寬和高直線性質使其更難被竊聽或干擾，提高了通信的隱蔽性；由于激光的發散角小，空間激光通信終端的天線體積更小、功耗更低。這些優點表明，空間激光通信相比微波通信可以更好的滿足未來空間信息網絡高速發展的需求。
3、目前，國內外空間激光通信正迅速發展，空間激光通信終端已大量在軌使用。但是太空環境復雜，空間激光通信終端易受輻射、極端溫度、空間碎石和微隕石等的影響，同時其機械部件、激光器和光學器件會隨著使用時間老化，這些問題使得空間激光通信終端的可靠性較低，失效率高。當空間激光通信終端在軌運行出現問題后，由于其應用場景特殊，在軌檢測成為難題。
技術實現思路>
1、本專利技術的目的是解決現有技術中存在激光通信終端在軌運行出現問題后，在軌檢測困難的不足之處，而提供具備自測功能的空間激光通信系統及其工作方法。
2、為實現上述目的，本專利技術提供的技術解決方案如下：
3、一種具備自測功能的空間激光通信系統，包括發射單元、接收單元以及光學天線單元，其特殊之處在于：所述發射單元包括激光發射模塊、調制器以及波分復用器；所述接收單元包括依次連接的光放大器、光濾波器以及解調探測模塊；所述激光發射模塊用于發射波長為λ1或λ2的激光；所述調制器的第一輸入端連接激光發射模塊的輸出端，其第二輸入端連接經編碼和放大的本地基帶電信號，用于通過電光調制將本地基帶電信號加載在相應的激光上，輸出波長為λ1或λ2的調制光信號；所述波分復用器的輸入端連接調制器的輸出端，其一個輸出端連接光學天線單元的輸入端，另一個輸出端連接所述光放大器的一個輸入端，用于將波長為λ1的調制光信號發射至光學天線單元，將波長為λ2的激光輸送至光放大器，形成自測光路；所述光學天線單元的空間收發端對應外部激光通信終端，用于向外部激光通信終端輸出波長為λ1的調制光信號和接收外部激光通信終端發射的波長為λ2的輸入光信號；光放大器的另一個輸入端連接光學天線單元的輸出端，用于對波分復用器或光學天線單元輸出的光信號進行放大；光濾波器用于對放大后的光信號進行窄帶濾波濾除背景噪聲；所述解調探測模塊的接收波長為λ2，用于對濾除背景噪聲的光信號進行解調并轉換為電信號輸出至外部接收裝置。
4、進一步地，所述接收單元還包括可調光衰減器；
5、所述可調光衰減器的輸入端連接波分復用器的另一個輸出端，用于對波長為λ2的調制光信號進行衰減；
6、所述光放大器的一個輸入端連接可調光衰減器的輸出端。
7、進一步地，所述波分復用器的一個輸出端和所述光學天線單元的一個輸入端之間還設置有高功率光放大器，高功率光放大器用于對波長為λ1的調制光信號進行放大。
8、進一步地，所述激光發射模塊為波長可調的激光器，用于發射波長為λ1或λ2的激光。
9、進一步地，所述激光發射模塊包括第一激光器和第二激光器，分別用于發射波長為λ1和λ2的激光。
10、進一步地，還包括第一光耦合器和數據處理模塊；
11、所述第一光耦合器的兩個輸入端分別連接第一激光器和第二激光器的輸出端，其輸出端連接調制器的第一輸入端；
12、所述數據處理模塊的輸入端用于接收本地基帶電信號，輸出端連接調制器的第二輸入端，用于對本地基帶電信號進行編碼和放大后輸送至調制器中。
13、進一步地，還包括第二光耦合器和偏壓控制器；
14、所述第二光耦合器的輸入端連接調制器的輸出端，第二光耦合器的一個輸出端連接波分復用器的輸入端，另一個輸出端連接所述偏壓控制器；
15、所述偏壓控制器的輸出端連接調制器的第三輸入端，用于向調制器反饋輸入不用偏置電壓值，控制調制器的工作狀態，實現強度調制或相位調制。
16、進一步地，所述接收單元還包括第三光耦合器；
17、所述光學天線單元的輸出端和可調光衰減器的輸出端通過第三光耦合器與光放大器連接；
18、所述光放大器為低噪聲光放大器。
19、同時，本專利技術還提供一種上述具備自測功能的空間激光通信系統的工作方法，其特殊之處在于：包括通信模式和自測模式；
20、所述通信模式包括以下步驟：
21、步驟1，激光發射模塊發射波長為λ1的激光，同時將本地基帶電信號輸入調制器中，通過電光調制將經編碼和放大的本地基帶電信號加載到激光上，得到波長為λ1的調制光信號；波分復用器將波長為λ1的調制光信號通過光學天線單元發射至空間；
22、步驟2，光學天線單元接收外部激光通信終端發射的波長為λ2的輸入光信號，依次經光放大器、光濾波器對其進行放大并濾除噪聲后，將其傳輸至解調探測模塊；
23、步驟3，解調探測模塊解調波長為λ2的輸入光信號，恢復得到外部激光通信終端對應的基帶電信號，完成對外部激光通信終端的數據接收；
24、所述自測模式包括以下步驟：
25、步驟1，激光發射模塊發射波長為λ2的激光，同時將本地基帶電信號輸入調制器中，通過電光調制將經編碼和放大的本地基帶電信號加載到激光上，得到波長為λ2的調制光信號；波分復用器將波長為λ2的調制光信號輸送至接收單元；
26、步驟2，接收單元的光放大器、光濾波器依次對波長為λ2的調制光信號進行放大并濾除噪聲后，將其傳輸至解調探測模塊；
27、步驟3，解調探測模塊解調波長為λ2的調制光信號，恢復得到本地基帶電信號；
28、步驟4，將得到的本地基帶電信號進行誤碼率測試，驗證自測光路的性能，完成自測。
29、本專利技術的有益效果：
30、1.本專利技術具備自測功能的空間激光通信系統中，將波分復用器的另一個輸出端與光放大器連接，從而將發射單元和接收單元直接連接，形成閉環的自測光路，實現空間激光通信系統的自測，解決了空間激光通信系統在軌運行時定位故障難的問題。
31、2.本專利技術具備自測功能的空間激光通信系統結構簡單、可靠性高，可以支持ook、bpsk、dpsk等多種通信體制，使用靈活，可應用于機載激光通信、衛星激光通信、地面激光通信等多種場景。
32、3.本專利技術具備本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種具備自測功能的空間激光通信系統，包括發射單元(1)、接收單元(2)以及光學天線單元(3)，其特征在于：
2.根據權利要求1所述具備自測功能的空間激光通信系統，其特征在于：
3.根據權利要求2所述具備自測功能的空間激光通信系統，其特征在于：
4.根據權利要求3所述具備自測功能的空間激光通信系統，其特征在于：
5.根據權利要求3所述具備自測功能的空間激光通信系統，其特征在于：
6.根據權利要求5所述具備自測功能的空間激光通信系統，其特征在于：
7.根據權利要求6所述具備自測功能的空間激光通信系統，其特征在于：
8.根據權利要求2-7任一所述具備自測功能的空間激光通信系統，其特征在于：
9.一種權利要求1-8任一所述具備自測功能的空間激光通信系統的工作方法，其特征在于：包括通信模式和自測模式；
【技術特征摘要】
1.一種具備自測功能的空間激光通信系統，包括發射單元(1)、接收單元(2)以及光學天線單元(3)，其特征在于：
2.根據權利要求1所述具備自測功能的空間激光通信系統，其特征在于：
3.根據權利要求2所述具備自測功能的空間激光通信系統，其特征在于：
4.根據權利要求3所述具備自測功能的空間激光通信系統，其特征在于：
5.根據權利要求3所述具備自測功能的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：高鐸瑞，何明澤，孫名揚，汪偉，謝小平，
申請(專利權)人：中國科學院西安光學精密機械研究所，
類型：發明
國別省市：
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