【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及空間激光通信，尤其涉及一種基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件及方法。
技術介紹
1、光學相控陣技術具有響應速度快，指向精度高，體積小重量輕集成度高等特點，相較傳統的微波通信，具有高帶寬、低噪聲、高保密性、抗電磁干擾等優勢。在空間激光通信、固態激光雷達等領域有廣闊的應用前景。
2、目前空間激光通信系統多采用光學天線、pat粗精復合軸伺服轉臺、基于arm芯片及asic集成電路的設計方案，該方案包含光學、伺服電機、壓電快反鏡等器件，難以做到高集成化、輕量化及軟件可重構化，仍存在較大限制。
3、因此，如何實現空間激光系統的高度集成化、輕量化及軟件可重化構成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件及方法，解決了現有的空間激光通信系統難以做到高集成化、輕量化及軟件可重構化的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了一種于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件，包括fpga綜合處理模塊、激光驅動器、激光發生器、opa天線、opa驅動電路、ccd/cmos傳感器、ccd/cmos控制電路、信號放大器和ddr3存儲芯片，上述單元均集成在同一塊pcb板上，所述fpga綜合處理模塊分別與所述opa驅動電路、所述ddr3存儲芯片、所述激光驅動器、所述信號放大器和所述ccd/cmos控制電路連接，所述激光發生器與所述激光驅動器連接，所述opa天線分別與所述激光發生
3、所述fpga綜合處理模塊，用于信號處理，包括信號調制解調、信號加繞解擾、信號串并轉換和通信誤碼率監測，圖像處理，包括光斑圖像采集、光斑圖像緩存、圖像灰度處理和光斑質心檢測，光學相控陣光束指向控制，并根據工程需求定制和重構軟件；
4、所述opa驅動電路，用于接收所述fpga綜合處理模塊下發的opa天線相位調制電壓，并將其下發至opa天線移相器陣列，控制所述opa天線將出射信號光束向預設位置偏轉；
5、所述opa天線，用于發射信號光束并使其向預設位置偏轉，結合opa驅動電路實現信號光束的指向控制；
6、所述激光驅動器，用于接收所述fpga綜合處理模塊下發的激光調制信號，并控制所述激光發生器生成對應的信號光束；
7、所述激光發生器，用于產生種子激光源，結合所述激光驅動器生成調制后的信號光束；
8、所述ccd/cmos傳感器，用于接收信號光束，采集信號光束光斑圖像并將其轉換為電信號；
9、所述信號放大器，用于放大從所述ccd/cmos傳感器接收到的電信號，并傳輸到所述fpga綜合處理模塊；
10、所述ccd/cmos控制電路，用于將所述fpga綜合處理模塊下發的控制信號傳入所述ccd/cmos傳感器，控制其曝光時間、灰度值閾值的相關參數及工作狀態；
11、所述ddr3存儲芯片，用于緩存所述fpga綜合處理模塊采集的ccd/cmos圖像信號，緩存實時數據流并以完整圖片的形式反饋至所述fpga綜合處理模塊。
12、其中，所述基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件還包括用戶接口，所述用戶接口與所述fpga綜合處理模塊連接；
13、所述用戶接口，用于提供數據交換接口，將用戶數據傳輸到所述fpga綜合處理模塊。
14、其中，所述基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件還包括電源接口；
15、所述電源接口，用于對輸入電壓進行處理后，轉換成各個器件的額定工作電壓，通過pcb板印刷電路輸入各器件。
16、其中，所述fpga綜合處理模塊包括信號處理單元和圖像處理單元；
17、所述信號處理單元，用于對收發信號進行調制解調、繞碼解碼、幀間匹配、串并轉換處理，并在通信過程中實時監測通信誤碼率；
18、所述圖像處理單元，用于對所述ccd/cmos傳感器進行光斑圖像采集、對所采集到的信號光束光斑圖像進行圖像緩存、圖像灰度處理及光斑質心檢測操作，根據fpga時序信號與所對應的光斑圖像特征提取所接收信號光束的調制信號。
19、其中，所述fpga綜合處理模塊還包括激光器驅動控制單元和opa光束指向控制單元；
20、所述激光器驅動控制單元，用于將激光調制信號下發到所述激光驅動器，通過激光驅動器控制所述激光發生器生成對應的信號光束；所述opa光束指向控制單元，用于將所述opa天線中移相器陣列各通道的相位調制電壓通過所述opa驅動電路下發至opa天線移相器陣列，控制opa天線將出射信號光束向預設位置偏轉。
21、基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成方法，包括以下步驟：
22、初始化：對光學相控陣各通道進行相位校準，并初始化各模塊；
23、對準：fpga綜合處理模塊將預設的通信終端位置坐標傳入opa光束指向控制單元，opa光束指向控制單元將opa天線中移相器陣列各通道的相位調制電壓通過opa驅動電路下發至opa天線移相器陣列，控制opa天線將出射信號光束向預設通信終端位置偏轉，使信號光束進入預設的通信終端，預設的通信終端接收到本端器件發射的信號光束，且其發射的信號光束也被本端器件的ccd/cmos傳感器接收，光鏈路完成對準；
24、信號發射：發射信號通過用戶接口傳入信號處理單元，經過編碼、繞碼、組幀、串并轉換操作后生成激光調制信號發送給激光驅動器，激光驅動器控制激光發生器產生對應信號光束，信號光束經過opa天線后出射至預設的通信終端位置；
25、信號接收：ccd/cmos傳感器采集信號光束光斑圖像，并將其傳輸到圖像處理單元，圖像處理單元對所采集到的光斑圖像進行圖像緩存、圖像灰度處理及光斑質心檢測等操作，通過ccd/cmos控制電路調整ccd/cmos傳感器相關參數，根據fpga時序信號與所對應的光斑圖像特征提取所接收信號光束的調制信號，信號處理單元對提取的調制信號進行串并轉換、幀間匹配、解碼解擾操作，還原出接收信號并通過用戶接口輸出。
26、本專利技術的一種基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件及方法，包括互聯的所述fpga綜合處理模塊、所述激光驅動器、所述激光發生器、所述opa天線、所述opa驅動電路、所述ccd/cmos傳感器、所述ccd/cmos控制電路、所述信號放大器、所述ddr3存儲芯片、所述用戶信號接口、所述電源模塊，上述單元均集成在同一塊pcb板上，在一個光電集成器件上實現了空間激光通信系統的信號發射、信號接收、信號光束指向、信號處理、圖像處理等功能，具有極高的集成度，可實現空間光信號的收發一體設計，無需額外的機械轉臺結構，與傳統空間激光通信設備相比具備小型化、輕量化的優勢，使用fpga軟件模塊實現信號光的調制解調、opa天線驅動、相機圖像處理等功能，具有極強的靈活性，相關軟本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件，其特征在于，
2.如權利要求1所述的基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件，其特征在于，
3.如權利要求2所述的基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件，其特征在于，
4.如權利要求1所述的基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件，其特征在于，
5.如權利要求4所述的基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件，其特征在于，
6.基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成方法，適用于如權利要求1至權利要求5任意一項所述的基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件，其特征在于，包括以下步驟：
【技術特征摘要】
1.基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件，其特征在于，
2.如權利要求1所述的基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件，其特征在于，
3.如權利要求2所述的基于光波導硅基光學相控陣的光電融合集成器件，其特征在于，
4.如權利要求1所述的基于光波導硅基光學相控...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王振，王興宇，楊乾遠，蔣相，王琛，盧寧，戴遠流，蒙福啟，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第三十四研究所，
類型：發明
國別省市：
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